BUNDLES DI TUBI PER SCAMBIATORE DI CALORE A FASCI TUBIERI SECONDO API660
Fasci tubieri fabbricati secondo ASME per servizi di raffinazione, petrolchimici e di riscaldamento/raffreddamento di processo
Yuhong Group Co., Ltd. produce fasci tubieri per scambiatori di calore a fasci tubieri in conformità con i requisiti API 660 e TEMA Classe R. Il nostro stabilimento è qualificato per la costruzione di recipienti a pressione ASME Sezione VIII Div. 1, con capacità NDE e trattamento termico che coprono acciai al carbonio, acciai legati, acciai inossidabili, duplex e materiali a base di nichel.
Panoramica del prodotto
Questo fascio tubiero è il componente centrale di scambio termico di uno scambiatore di calore a fasci tubieri, progettato per installazione rimovibile o fissa all'interno di un guscio cilindrico. Il fascio è costituito da un piastra tubiera a una o entrambe le estremità, un numero predeterminato di tubi disposti secondo uno schema di layout specificato (triangolare, quadrato o quadrato ruotato), piastre deflettori per dirigere il flusso lato guscio e supportare i tubi, barre di tiraggio con distanziatori per fissare lo stack dei deflettori e una piastra di impatto opzionale all'ugello di ingresso.
Le configurazioni includono:
- Piastra tubiera fissa - piastra tubiera saldata o imbullonata al guscio; nessuna accomodazione per l'espansione termica differenziale; adatta per differenze di temperatura moderate
- Tubo scambiatore di calore - ogni tubo, consentendo la libera espansione termica; dotato di testa flottante, nessun giunto di dilatazione; fascio rimovibile
- Testa flottante - una piastra tubiera fissa, l'altra libera di muoversi assialmente; accomodare grandi differenziali termici e consentire la pulizia completa dei tubi
Ogni fascio è ingegnerizzato secondo la scheda dati di processo dell'acquirente, con il conteggio dei tubi, la disposizione dei passaggi, la spaziatura dei deflettori e la selezione dei materiali calcolati per soddisfare il calore specifico richiesto, la caduta di pressione e il margine di vibrazione ammissibile dei tubi.
Materiali e standard dei componenti
Tutti i materiali sono specificati secondo ASME Sezione II e conformi ai requisiti supplementari API 660. Le selezioni tipiche sono elencate di seguito:
| Componente |
Gradi di materiale standard |
Specifiche applicabili |
| Tubi (lisci / alettati) |
SA-179, SA-213 TP304L/316L, SA-789 UNS S31803, SB-338 Gr.2, SB-163 UNS N06600 |
Specifiche tubi ASTM/ASME |
| Piastra tubiera (fissa / flottante) |
SA-266 Gr.2, SA-182 F304L/F316L, Piastra rivestita (≥3 mm di overlay) |
ASME SA-266 / SA-182 / rivestita secondo ASME VIII-1 UW-13 |
| Deflettori e piastre di supporto |
SA-516 Gr.70, SA-387 Gr.11/22 (Cr-Mo per alte temperature) |
ASME SA-516 / SA-387 |
| Barre di tiraggio e distanziatori |
SA-193 Gr.B7 / SA-194 Gr.2H, o equivalente in lega |
ASME SA-193 / SA-194 |
| Piastra di impatto |
Uguale o compatibile con il materiale del tubo |
Per la posizione dell'ugello dello scambiatore |
Il passo dei tubi, lo spessore dei deflettori e l'intervallo dei tubi non supportati sono calcolati secondo le linee guida TEMA e API 660 per evitare vibrazioni, con la spaziatura dei deflettori limitata per mantenere la frequenza naturale dei tubi al di sopra delle frequenze di eccitazione.
Requisiti di ispezione e test
Ogni fascio tubiero è soggetto alla seguente sequenza di ispezione e test. Ulteriori NDE (RT, MT, PT, UT) sono disponibili secondo le specifiche dell'acquirente:
| Test / Ispezione |
Metodo |
Base / Accettazione |
| Giunto tubo-piastra tubiera |
Espanso + saldato a tenuta o saldato per resistenza |
Secondo ASME VIII-1 App. A; prova di tenuta a 1,5* pressione di progetto |
| Prova idraulica lato tubo |
Pressione idraulica applicata al passaggio/i del tubo |
Tenere secondo ASME UG-99; nessuna caduta di pressione |
| Prova idraulica lato guscio (con anello di prova per fasci rimovibili) |
Pressione idraulica sul lato guscio |
Nessuna perdita visibile al giunto; anello di prova imbullonato secondo API 660 |
| Controllo dimensionale |
Misurato rispetto al disegno di fabbricazione approvato |
Passo dei tubi, spaziatura dei deflettori, orientamento, posizione della paratia di passaggio |
| NDE - tubi (lunghezza intera) |
Correnti parassite (ET) o UT rotativo interno (IRUT) |
Secondo ASME Sezione V; accettazione secondo specifiche dell'acquirente |
| NDE - piastra tubiera forgiata |
UT per laminazione |
Secondo SA-388 / SA-435 |
| Trattamento termico post-saldatura (PWHT) |
Forno o locale, come richiesto da spessore/materiale |
Secondo ASME VIII-1 UCS-56 / UHT-56 |
I fasci con piastra tubiera fissa richiedono inoltre una prova idraulica lato guscio con il guscio assemblato. Per i fasci a U e a testa flottante, viene utilizzato il metodo dell'anello di prova per verificare l'integrità del giunto prima dell'installazione.
Applicazioni di servizio tipiche
| Settore industriale |
Unità di processo |
Condizioni di servizio del fascio tubiero |
| Raffinazione del petrolio |
Treni di preriscaldamento greggio, idrotrattatori, riformatori catalitici |
200-450°C; idrogeno/idrocarburi; fino a 20 MPa |
| Petrolchimico |
Raffreddatori di spegnimento di cracker di etilene, raffreddatori di gas di riciclo |
Idrocarburi ad alta temperatura; funzionamento ciclico |
| Lavorazione chimica |
Raffreddatori effluenti reattore, ribollitori di distillazione, condensatori |
Fluidi corrosivi o incrostanti; pressione variabile |
| Petrolio e gas |
Disidratazione gas, rigeneratori di ammine, scambiatori di calore lean/rich |
Gas acido umido; servizio CO₂/H₂S |
| Energia e industriale |
Riscaldatori acqua di alimento, raffreddatori olio lubrificante, interrefrigeratori |
Servizio acqua/olio pulito o moderatamente incrostante |
Il fascio tubiero API 660 è specificato per servizi critici in cui affidabilità, manutenibilità e conformità alle normative sono obbligatorie.
Vantaggi ingegneristici e personalizzazione
Affidabilità attraverso la tracciabilità.
Ogni componente materiale è testato in fabbrica e tracciabile secondo ASME Sezione II. Le procedure di saldatura sono qualificate secondo ASME Sezione IX, con saldatori certificati per ogni gruppo di materiali.
Flessibilità di progettazione termica.
Il layout dei tubi, l'orientamento del taglio del deflettore e la disposizione dei passaggi sono ottimizzati utilizzando calcoli termo-idraulici (ad es. HTRI) per soddisfare il calore richiesto entro i limiti di caduta di pressione ammissibili. Per i servizi di incrostazione, si raccomandano passi dei tubi più ampi e fasci rimovibili.
Precisione di fabbricazione.
I fori dei tubi sono forati e/o alesati entro tolleranza secondo gli standard TEMA. Le estremità dei tubi vengono espanse e opzionalmente saldate a tenuta alla piastra tubiera, con profondità di espansione e coppia controllate per prevenire l'assottigliamento del tubo e garantire una resistenza costante del giunto.
Opzioni personalizzate disponibili:
- Tubi alettati per aumentare la superficie in servizio di fase gassosa o fluido viscoso
- Tubi bimetallici per resistenza alla corrosione con materiale di base conveniente
- Materiali conformi NACE e PWHT per servizio acido umido
- NDE per servizi critici (100% RT delle saldature tubo-piastra tubiera, test di tenuta all'elio)
- Fasci di ricambio dimensionati per adattarsi a gusci esistenti senza modifiche al guscio
Domande tecniche comuni
D: Come viene verificata la tenuta del giunto tubo-piastra tubiera prima dell'installazione del fascio?
Per i fasci rimovibili, un anello di prova idrostatico con connessioni di pressione viene imbullonato alla piastra tubiera e viene applicata la pressione lato guscio mentre il lato tubo viene monitorato. Questo metodo replica il carico di servizio senza richiedere l'assemblaggio completo del guscio.
D: Cosa limita la riparabilità di un fascio tubiero?
L'otturazione dei tubi è generalmente consentita fino al 10% del numero totale di tubi senza ricalcolare le prestazioni termiche. Oltre tale limite, il calore trasmesso degrada e la distribuzione del flusso attraverso i tubi rimanenti diventa irregolare. La ri-tubazione completa o la sostituzione del fascio sono il corso consigliato.
D: Perché è necessaria l'analisi delle vibrazioni indotte dal flusso per i fasci API 660?
Le vibrazioni portano all'attrito dei tubi nei punti di contatto dei deflettori, alla fessurazione per fatica alla piastra tubiera e all'eventuale cedimento dei tubi. L'API 660 richiede al produttore di valutare la frequenza naturale dei tubi, l'instabilità fluidodinamica e lo stacco di vortici. Le misure di mitigazione includono la riduzione della spaziatura dei deflettori, l'aumento dello spessore della parete dei tubi o un layout alternativo dei tubi.