熱交換器チューブバンドル – 固定式、Uチューブ式、フローティングヘッド式 | カスタム交換・新規製作 | TEMA / ASME VIII-1 / GB/T 151 | CS、SS、二相鋼、Ti、合金

一次熱伝達アセ​​ンブリとしてのチューブバンドル

チューブ バンドルは、シェルアンドチューブ熱交換器の中心となる熱伝達アセ​​ンブリです。これは、チューブ、チューブシート、バッフルまたはサポートプレート、タイロッド、スペーサー、および関連コンポーネントで構成されます。バンドルはチューブ側の流体をシェル側の流体から分離し、2 つの流れの間に伝熱面を提供します。

チューブ バンドルは、新しい熱交換器の交換用バンドル、予備バンドル、または完全なアセンブリとして供給できます。国内用途向けに、TEMA クラス C、B、または R、ASME セクション VIII ディビジョン 1 またはディビジョン 2、および GB/T 151 に従って設計および製造されています。

チューブバンドルのタイプ – 構造分類

固定チューブシートバンドル（TEMA L / M / N）

チューブの両端は固定チューブシートに固定されています。チューブシートはシェルに溶接またはボルトで固定されます。チューブとシェルの間の温度差が材料の組み合わせの許容限度を超えた場合、熱膨張はシェルの伸縮継手によって吸収されます。

一般的な用途: クリーンなシェル側流体、適度な温度差、汚れのないサービス。

U チューブ バンドル (TEMA U)

チューブをU字型に曲げ、両端を1枚のチューブシートに固定します。各チューブは独立して膨張するため、大きな温度差に対してシェル拡張ジョイントは必要ありません。

一般的な用途: 高い温度差、高圧ガスの供給、水素の供給、熱衝撃条件。

制限: 個々のチューブを内部から機械的に洗浄することはできません。化学洗浄が必要です。

フローティングヘッドバンドル（TEMA P/S/T/W）

一方の管板は固定されており、もう一方の管板は熱膨張により自由に動きます。後部ヘッドは取り外し可能で、束を取り出して機械的に洗浄することができます。

代表的な用途: 厳しい汚れ作業、大きな温度差、高いシェル側汚れ係数。

コアコンポーネント – 仕様

チューブ

管板

バッフルとサポートプレート

材料の選択 - チューブとチューブシート

チューブ材質

管板材料

• 非腐食性チューブ側流体用炭素鋼 SA-516 Gr.70

• 高圧での腐食用途向けに炭素鋼をステンレスで被覆。クラッドの厚さは最小 3 mm

• 完全な腐食サービス向けの固体ステンレス 304L / 316L

• オフショアおよび海水サービス向けの二相またはチタン

• 重度の酸っぱいまたは塩化物サービス向けのインコネル 625 などの合金オーバーレイ

管と管板の接合タイプ

製造プロセス – 主要な管理

管板の穴あけ加工

• ドリルビットのサイズは ISO 286 に従って H11 公差に制御されています

• 靱帯の偏差が図面から ≤ ±0.2 mm

• 拡張継手の穴表面仕上げ Ra ≤ 1.6 μm

• チューブ挿入前に、両面のすべての穴のバリを取り除き、清掃済み

拡管

• 油圧膨張圧力 160 ～ 220 MPa。保持時間 5 ～ 8 秒

• 拡張深さの最小値はチューブ外径の 1.5 × またはチューブシートまでのチューブ肉厚の 2 ×

• 拡張後のゲージチェック: 100% のチューブがチューブ内径より 0.5 mm 小さいゲージボールを受け入れます

• バンドルごとの最初の記事の抜き取りテスト

管と管板の溶接

• GTAW プロセス、自動または手動

• シール溶接のフィレット脚の高さ 1.5 ～ 2.0 mm

• 完全溶け込み溶接ルートのチューブ壁への溶け込み ≥ 0.5 mm

• ASME VIII-1 UW-51 に準拠した 100% 液体浸透試験

• ASME セクション IX に従って認定された溶接手順

溶接後の熱処理

• 炭素鋼管板厚が38mmを超える場合に必要

• NACE MR0175 / ISO 15156 に従ってサービスに湿った H₂S が含まれる場合に必要

• 一般的な PWHT サイクル: 620°C ± 10°C、厚さ 25 mm ごとに 1 時間保持、最低 1 時間

• 制御された冷却速度 ≤ 50°C/時間で 400°C まで冷却

バンドルごとの検査とテスト

寸法チェック

非破壊検査

• 管と管板の溶接: ASME VIII-1 UW-51 に準拠した 100% 液体浸透試験

• 管板クラッド: ASME VIII-1 UW-13 に準拠した接着完全性の 100% 超音波検査

• チューブ内面: ランダムサンプルのボアスコープ検査。 100% のチューブがゲージボールを通過

• フィン付きチューブ (該当する場合): フィンの緩みまたは欠落の目視検査

圧力試験

• 静水圧試験: ASME VIII-1 UG-99 に基づく 1.3 × 設計圧力

• 保持時間: 最低 30 分

• 合格: 圧力降下ゼロ、目に見える漏れなし

• 空気漏れテスト (指定されている場合): 0.6 MPa の空気または窒素。シャボン玉検出

• 許容漏れ率: 等価オリフィス法あたり ≤ 1×10⁻⁵ Pa・m3/s

出荷ごとの書類

• EN 10204 3.1 または 3.2 に基づく材料試験証明書

• ASME U スタンプ データ レポート (該当する場合)

• 設計ごとに完成した TEMA データシート

• 寸法検査報告書

• 圧力記録チャートを含む静水圧試験レポート

• 実行された PT、UT、RT、または VT の臨死体験レポート

• 溶接手順の仕様と手順の認定記録

• チューブバンドルの完成図

• 初品のチューブ引き抜き試験報告書

• バンドル発送の寸法と重量を記載した梱包リスト

選択チェックリスト – チューブバンドル

1. TEMA タイプ – 固定管板 / U チューブ / フローティングヘッド

2. シェル内径と管板径

3. チューブの外径、肉厚、長さ

4. チューブのピッチと配置 – 三角形 / 四角形

5. 管材質および管板材質

6. 管と管板の接合タイプ – 拡張 / 溶接 / 結合

7. チューブ側とシェル側の設計圧力

8. チューブ側とシェル側の設計温度

9. 両面の流体組成 - 材料の適合性を確認するため

10. チューブおよび管板の腐食代

11. バッフルのタイプと間隔 - 許容圧力損失と振動基準に基づく

12. プロジェクト仕様ごとの NDE およびテスト要件

13. 材料とサービスに基づく PWHT 要件

14. 数量 - 交換用バンドル、予備バンドル、または新しい機器

設計上の制限に関する声明 – チューブバンドル

チューブ バンドルには次の制限があります。

• 既存の熱交換器のシェル形状、チューブシート寸法、フランジパターンと一致する必要があります。

• シェル、チャネル、フランジを組み立てるまでは、内部圧力は評価されません。

• チューブ側の固形分含有量が重量で 2% を超える場合は、浸食やチューブの詰まりのリスクがあるため、上流の濾過を行わないことはお勧めできません。

• 拡張のみのジョイントは、年間 500 サイクルを超える熱サイクルや有毒な用途には推奨されません。

• U チューブ束のチューブ内部を機械的に洗浄することはできません。化学洗浄が必要です。

• 固定チューブシート束では、温度差が許容限度を超える場合、シェル拡張ジョイントが必要になる場合があります。

• 絶対圧 1 kPa 未満の真空サービスの場合、ASME VIII-1 UG-29 に従って追加の補強またはサポートが必要になる場合があります。

• オーステナイト系ステンレス鋼の水素化試験水は、応力腐食割れを防ぐために、塩化物含有量が 50 ppm 以下でなければなりません。