固定型・浮遊型・U型・チューブ 固体型・覆面型・爆破耐性型 材料:CS/SS/デュプレックス型/チ/合金型 ASME VIII-1/TEMA/GB/T 151

チューブシートは、シェル・アンド・チューブ式熱交換器の主要な圧力保持部品であり、チューブ側流体とシェル側流体を分離し、チューブバンドルに構造的なサポートを提供します。これは、チューブを受け入れるための穴パターンがドリルされた平坦な円板であり、チューブはその後、拡張、溶接、またはその両方によってチューブ・ツー・チューブシート接合を形成します。

チューブシートの機能は以下の通りです。

• チューブ側とシェル側の間の圧力境界（両方の圧力のうち高い方、または差圧に耐える必要がある）

• チューブバンドルの構造サポート（チューブ荷重をシェルフランジに伝達）

• 流体分配器（入口/出口ノズルが特定のチューブ列に流体を導く）

この製品は、ASME Section VIII Division 1またはDivision 2、TEMA Class R（石油精製）、B（化学）、またはC（一般）、および国内用途向けGB/T 151に準拠して設計・製造されています。チューブシートは、単独の鍛造または圧延プレートとして、または完全なチューブバンドルアセンブリの一部として供給されます。

• 両端でチューブシートがシェルに直接溶接またはボルト締めされる

• 両方のチューブシートでチューブが固定され、シェルはチューブシートと一体化している

• 熱膨張補償：チューブとシェルの間のΔTが許容値を超える場合（炭素鋼で通常> 60℃、ステンレス鋼で> 40℃）、シェルにエキスパンションジョイントが必要

• 用途：クリーンなシェル側流体、小温度差、非ファウリングサービス

• 制限：チューブバンドル全体を取り外さないとシェル側クリーニングが不可能。シェル側での機械的クリーニングアクセスなし

• 一方のチューブシートがシェルフランジに固定（定置）され、もう一方が熱膨張に対応するために自由に移動（フローティング）できる

• フローティングチューブシートはシェルに溶接されず、バンドルの軸方向移動を可能にする

• 用途：大温度差（ΔT > 60℃）、バンドル取り外しが必要なファウリングサービス

• 制限：追加のシーリング機構（フローティングヘッドカバー）が必要となり、コストとメンテナンスの複雑さが増加する

• 単一のチューブシートがU字型チューブの両端をサポートする

• すべてのチューブがU字型に曲げられ、両端が同じチューブシートに圧延/溶接される

• チューブとシェルの間の熱膨張差なし – 各チューブは独立して膨張する

• 用途：高熱差（ΔT最大200℃）、高圧ガスサービス、水素サービス、熱衝撃

• 制限：チューブの機械的クリーニングは不可能（化学クリーニングのみ）。最小Uベンド半径がチューブODの選択を制限する

• 三角形ピッチ：1.25* – 1.5*チューブOD（最小）

• 正方形ピッチ：1.5* – 2.0*チューブOD（最小）

• ピッチ公差：±0.5mm（隣接穴）/ ±1.0mm（全体ピッチ累積）

腐食性サービスの場合、チューブシートはプロセス面に使用される耐食性合金（CRA）層をクラッドまたは溶接オーバーレイで供給される場合があります。クラッディング方法には以下が含まれます：

• 爆発圧着クラッドプレート母材（CS）+爆発による冶金的に接合されたCRA層

• 圧延圧着クラッドプレート圧力下で熱間圧延され、CSとCRAの間に結合を形成

• 溶接オーバーレイ（ストリップクラッディング）CS表面にCRA材料を重ね合わせたストリップで堆積

• バター溶接溶接によってチューブシート表面にCRA層を適用し、その後平坦に機械加工

チューブシートの最小必要厚さは、ASME VIII-1 Appendix AまたはTEMA RCB-4.3に従って計算されます。予備サイジングのための簡略化された式：

• t = F * (P * D) / (2 * S * E – 0.2 * P) * C （チューブ穴リガメント効率の補正）

• ここで：F = 設計係数（チューブ・ツー・チューブシート接合タイプにより通常1.0～1.5）、P = 設計圧力（チューブ側またはシェル側、または差圧のうち高い方）、D = チューブシート直径、S = 設計温度での許容応力、E = リガメント効率（リガメント面積/総ピッチ面積）

• リガメント効率 η = (p – d) / p （三角形ピッチの場合）、ここで p = ピッチ、d = 穴径

• t = d * sqrt(C * P / S * E)

• ここで：d = チューブシート直径（円板の場合）、C = 端部拘束係数（サポート条件により0.3～0.5）

• 拡張チューブジョイントの場合：最小チューブシート厚さ ≥ 1.5*チューブOD または ≥ チューブOD + 20mm（いずれか大きい方）

• 溶接チューブジョイントの場合：最小厚さ ≥ 1.0*チューブOD または ≥ 20mm（いずれか大きい方）

• 複合（溶接+拡張）の場合：最小厚さ ≥ チューブOD + 15mm

• 拡張ジョイントの場合：穴表面仕上げ Ra ≤ 1.6μm – 機械的グリップのための十分な摩擦を保証

• 溶接ジョイントの場合：穴表面仕上げ Ra ≤ 3.2μm – 厳格性は低い；溶接融合には清浄度が必要

• 複合ジョイントの場合：Ra ≤ 1.6μm（拡張部分）/ Ra ≤ 3.2μm（溶接部）

• バリ取り：両面ともすべての穴にバリ取りが必要 – バリはチューブ挿入の困難さとジョイント欠陥を引き起こす

• 穴の清掃：切りくずと切削油の残留物を除去するための圧縮空気ブローまたは溶剤フラッシュ

• プラグゲージ（GO/NOGO）による穴径の100%検査 – GOゲージは通過すること；NOGOゲージは通過しないこと

• 穴リガメント（ブリッジ）寸法の100%検査 – 公差 ±0.2mm

• サンプル（5%）の穴を表面仕上げコンパレーターで検査 – 標準との目視比較

• 穴の垂直度チェック：チューブシート面にダイヤルゲージを当てる – 最大偏差 ≤ 0.5°

チューブシートが単独部品として供給される場合（シェルに組み立てられていない）、通常は完全な熱交換器の組み立て後に水圧試験が実施されます。ただし、以下の段階的なチェックが実施されます：

• チューブ穴漏れ試験：各穴に低圧空気（0.2 MPa）を印加（ダミーチューブ挿入済み）– 石鹸水泡チェックで漏れを確認 – 合格基準：泡なし

• クラッドチューブシートの場合：クラッド表面に軽度の水圧試験（0.5 MPa）– クラッドの膨れや剥離を確認 – 合格基準：目に見える膨れなし

• ボルト穴圧力試験（フランジ接続チューブシートの場合）：ボルト穴完全性チェック – 0.6 MPaの空気圧下でボルト穴からチューブ穴への漏れなし

• 材料試験証明書（EN 10204 3.1または3.2）– 母材プレート、クラッド材料、溶接材料

• ASME Uスタンプデータレポート（該当する場合）– 設計計算を含む

• TEMAデータシート（Class R/B/C）– 該当する場合

• 寸法検査レポート（穴径、ピッチ、リガメント偏差、平坦度、厚さ）

• NDEレポート – UT（ラミネーション）、UT（クラッド結合）、PT（表面）、内視鏡

• クラッディング結合せん断強度試験レポート（クラッドの場合 – 爆発圧着または圧延圧着）

• チューブ穴表面仕上げレポート（プロフィロメータ記録 – サンプル5%の穴）

• 溶接手順仕様（WPS）および資格記録（PQR）– クラッド溶接オーバーレイまたはチューブシート・ツー・シェル溶接が適用された場合

• 溶接後熱処理（PWHT）チャート – 実施された場合（時間-温度記録）

• 図面（完成図）– 穴パターン座標、ピッチ、寸法入り

チューブシート（新規、交換、予備）を注文する際は、以下を提供してください：

1. チューブシートタイプ – 固定 / フローティング / Uチューブ

2. シェルIDおよびチャンネルID – チューブシート直径を決定

3. チューブ数およびチューブレイアウトパターン – 三角形 / 正方形 / 回転正方形

4. チューブODおよび肉厚 – 穴径とピッチを決定

5. チューブピッチ （中心間距離）– TEMAまたはGB/T 151に準拠

6. チューブ穴径 – H11公差（ISO 286準拠）

7. チューブ・ツー・チューブシート接合タイプ – 拡張 / 溶接 / 複合 / 完全溶込み

8. チューブシート厚さ – ASME VIII-1 Appendix AまたはTEMA RCB-4.3に準拠

9. チューブシート材料 – CS / SS / 二相鋼 / Ti / 合金（無垢またはクラッド）

10. クラッディング要件 （該当する場合）– 材料、厚さ、方法（爆発圧着 / 圧延圧着 / 溶接オーバーレイ）

11. 設計圧力 – チューブ側およびシェル側（差圧も指定）

12. 設計温度 – チューブ側およびシェル側

13. フランジ接続タイプ – RF（突合せ面）またはRTJ（リングジョイント）– チューブシートがフランジ接続されている場合

14. フランジ穴あけ標準 – ASME B16.5 / B16.47またはHG/T 20615

15. PWHT要件 – 材料厚さとサービスに基づく（UCS-56準拠）

16. NDE要件 – ASME VIII-1またはプロジェクト仕様に準拠

17. 表面処理 （必要な場合）– ピックリング / パッシベーション / コーティング / 電解研磨

単独製品としてのチューブシートは、以下の制限を受けます：

• シェル、チューブ、フランジと組み立てられるまで内部圧力に対する定格はありません – 完成した容器の定格が適用されます

• シェルフランジのボルトパターンとガスケット座面に一致させる必要があります – ボルト穴またはガスケットプロファイルが一致しないと、適切なシーリングができません

• クラッドチューブシートの場合、サービス温度は母材またはクラッド材料のいずれかの最低最高サービス温度によって制限されます（例：CS母材+ Tiクラッド → Ti制限により最大230℃）

• 選択した材料グレードの耐食性を超えるチューブ側またはシェル側流体には適していません – 選択表で確認してください

• 非常に大きな直径（> 3,000mm）または非常に厚いセクション（> 300mm）の場合、鍛造または圧延クラッドプレートの入手可能性が限られる場合があります – 製造元にリードタイムを確認してください溶接クラッド付きチューブシートは、母材の水素割れとクラッドの感作を防ぐために慎重なPWHTが必要です（SSクラッドの場合、溶接後に焼鈍が必要な場合があります）