열 교환 튜브 팩트 고정, U-튜브 & 떠있는 머릿 ∙ 맞춤 교체 & 새로운 빌드 TEMA / ASME VIII-1 / GB/T 151 CS, SS, 듀플렉스, Ti & 합금

튜브 번들 (주 열 전달 어셈블리)

튜브 번들은 쉘 앤 튜브 열 교환기의 핵심 열 전달 어셈블리입니다. 튜브, 튜브 시트, 배플 또는 지지판, 타이 로드, 스페이서 및 관련 부품으로 구성됩니다. 번들은 튜브 측 유체와 쉘 측 유체를 분리하고 두 흐름 사이의 열 전달 표면을 제공합니다.

튜브 번들은 교체용 번들, 예비 번들 또는 신규 열 교환기용 완전 조립품으로 공급될 수 있습니다. TEMA 클래스 C, B 또는 R, ASME 섹션 VIII 디비전 1 또는 디비전 2, 국내 적용을 위한 GB/T 151에 따라 설계 및 제조됩니다.

튜브 번들 유형 및 – 구조적 분류

고정 튜브 시트 번들 (TEMA L / M / N)

튜브는 고정된 튜브 시트에 양쪽 끝이 고정됩니다. 튜브 시트는 쉘에 용접되거나 볼트로 고정됩니다. 온도 차이가 재료 조합에 대한 허용 한계를 초과하면 쉘의 확장 조인트로 열 팽창이 수용됩니다.

일반적인 적용: 깨끗한 쉘 측 유체, 중간 온도 차이, 오염 방지 서비스.

U-튜브 번들 (TEMA U)

튜브는 U자 모양으로 구부러지며 양쪽 끝은 단일 튜브 시트에 고정됩니다. 각 튜브는 독립적으로 확장되므로 큰 온도 차이에 대한 쉘 확장 조인트가 필요하지 않습니다.

일반적인 적용: 높은 열 차이, 고압 가스 서비스, 수소 서비스, 열 충격 조건.

제한 사항: 개별 튜브는 내부에서 기계적으로 청소할 수 없습니다. 화학적 청소가 필요합니다.

플로팅 헤드 번들 (TEMA P / S / T / W)

한쪽 튜브 시트는 고정되고 다른 쪽은 열 팽창과 함께 이동할 수 있습니다. 후면 헤드는 제거 가능하여 기계적 청소를 위해 번들을 추출할 수 있습니다.

일반적인 적용: 심각한 오염 서비스, 큰 온도 차이, 높은 쉘 측 오염 계수.

핵심 부품 및 – 사양

튜브

튜브 시트

배플 및 지지판

재질 선택 – 튜브 및 튜브 시트

튜브 재질

튜브 시트 재질

• 비부식성 튜브 측 유체의 경우 탄소강 SA-516 Gr.70

• 고압의 부식성 서비스의 경우 탄소강 위에 스테인리스 클래딩; 클래딩 두께 최소 3 mm

• 완전 부식성 서비스의 경우 솔리드 스테인리스 304L / 316L

• 해양 및 해수 서비스의 경우 듀플렉스 또는 티타늄

• 심각한 산성 또는 염화물 서비스의 경우 Inconel 625와 같은 합금 오버레이

튜브-튜브 시트 조인트 유형

제조 공정 – 주요 제어

튜브 시트 드릴링

• 드릴 비트 크기는 ISO 286에 따라 H11 허용 오차로 제어됩니다.

• 리거먼트 편차는 도면에서 ±0.2 mm 이하

• 확장 조인트의 경우 구멍 표면 마감 Ra ≤ 1.6 μm

• 모든 구멍은 양면을 디버링하고 튜브 삽입 전에 청소합니다.

튜브 확장

• 유압 확장 압력 160–220 MPa; 유지 시간 5–8초

• 확장 깊이는 튜브 시트 안으로 튜브 외경의 최소 1.5 × 또는 튜브 벽 두께의 2 ×

• 확장 후 게이지 검사: 튜브 ID보다 0.5 mm 작은 게이지 볼을 통과하는 튜브 100%

• 번들당 첫 번째 제품에 대한 인발 테스트

튜브-튜브 시트 용접

• GTAW 공정, 자동 또는 수동

• 씰 용접의 경우 필렛 다리 높이 1.5–2.0 mm

• 완전 침투 용접 루트 침투는 튜브 벽 안으로 ≥ 0.5 mm

• ASME VIII-1 UW-51에 따른 100% 액체 침투 테스트

• 용접 절차는 ASME 섹션 IX에 따라 자격을 갖추었습니다.

용접 후 열처리 (PWHT)

• 탄소강 튜브 시트 두께가 38 mm를 초과하는 경우 필요

• 서비스에 습한 H₂S가 포함된 경우 NACE MR0175 / ISO 15156에 따라 필요

• 일반적인 PWHT 주기: 620°C ± 10°C, 두께 25 mm당 1시간 유지, 최소 1시간

• 제어 냉각 속도 ≤ 400°C까지 50°C/시간

번들당 검사 및 테스트

치수 검사

비파괴 검사 (NDE)

• 튜브-튜브 시트 용접: ASME VIII-1 UW-51에 따른 100% 액체 침투 테스트

• 튜브 시트 클래딩: ASME VIII-1 UW-13에 따른 접합 무결성을 위한 100% 초음파 테스트

• 튜브 내부 표면: 무작위 샘플에 대한 보어스코프 검사; 게이지 볼을 통과하는 튜브 100%

• 핀 튜브 (해당되는 경우): 느슨하거나 누락된 핀에 대한 육안 검사

압력 테스트

• 수압 테스트: ASME VIII-1 UG-99에 따른 설계 압력의 1.3배

• 유지 시간: 최소 30분

• 합격 기준: 압력 강하 없음 및 눈에 보이는 누출 없음

• 지정된 경우 공압 누출 테스트: 0.6 MPa 공기 또는 질소; 비눗방울 감지

• 누출률 합격 기준: 등가 오리피스 방법에 따라 ≤ 1×10⁻⁵ Pa·m³/s

선적당 문서

• EN 10204 3.1 또는 3.2에 따른 재료 시험 인증서

• 해당되는 경우 ASME U-스탬프 데이터 보고서

• 설계에 따라 완료된 TEMA 데이터시트

• 치수 검사 보고서

• 압력 기록 차트가 포함된 수압 테스트 보고서

• 수행된 PT, UT, RT 또는 VT에 대한 NDE 보고서

• 용접 절차 사양 및 절차 자격 기록

• 튜브 번들 제작 도면

• 튜브 인발 테스트 보고서 (첫 번째 제품용)

• 번들 배송 치수 및 무게가 포함된 포장 목록

선택 체크리스트 – 튜브 번들

1. TEMA 유형 – 고정 튜브 시트 / U-튜브 / 플로팅 헤드

2. 쉘 내부 직경 및 튜브 시트 직경

3. 튜브 외경, 벽 두께 및 길이

4. 튜브 피치 및 배열 – 삼각형 / 사각형

5. 튜브 재질 및 튜브 시트 재질

6. 튜브-튜브 시트 조인트 유형 – 확장 / 용접 / 복합

7. 튜브 측 및 쉘 측 설계 압력

8. 튜브 측 및 쉘 측 설계 온도

9. 양측 유체 조성 – 재질 호환성 확인용

10. 튜브 및 튜브 시트의 부식 여유

11. 배플 유형 및 간격 – 허용 압력 강하 및 진동 기준에 기반

12. 프로젝트 사양에 따른 NDE 및 테스트 요구 사항

13. 재질 및 서비스에 기반한 PWHT 요구 사항

14. 수량 – 교체 번들, 예비 번들 또는 신규 장비

설계 제한 사항 – 튜브 번들

튜브 번들은 다음 제한 사항의 적용을 받습니다:

• 기존 열 교환기의 쉘 형상, 튜브 시트 치수 및 플랜지 패턴과 일치해야 합니다.

• 쉘, 채널 및 플랜지와 조립될 때까지 내부 압력에 대한 등급이 부여되지 않습니다.

• 튜브 측 고형물 함량이 2% (중량 기준) 이상인 경우 침식 및 튜브 막힘 위험으로 인해 상류 필터링 없이는 권장되지 않습니다.

• 확장 전용 조인트는 연간 500회 이상의 열 사이클 또는 독성 서비스에는 권장되지 않습니다.

• U-튜브 번들은 튜브 내부에서 기계적으로 청소할 수 없습니다. 화학적 청소가 필요합니다.

• 고정 튜브 시트 번들은 온도 차이가 허용 한계를 초과하는 경우 쉘 확장 조인트가 필요할 수 있습니다.

• 1 kPa 절대 이하의 진공 서비스의 경우, ASME VIII-1 UG-29에 따라 추가 보강 또는 지지가 필요할 수 있습니다.

• 오스테니트계 스테인리스강의 수압 테스트 물은 응력 부식 균열을 방지하기 위해 염화물 함량이 50 ppm 이하이어야 합니다.