مبادلات حرارتی پوسته و لوله دمای پایین، واحدهای تبادل حرارت اصلی هستند که به طور خاص برای بخشهای صنعتی مانند پالایش نفت و فرآوری شیمیایی طراحی شدهاند و دمای طراحی معمولاً در دمای -۲۰ درجه سانتیگراد یا کمتر است. این واحدها از پیکربندی کلاسیک پوسته و لوله استفاده میکنند که شامل چندین بسته لوله تبادل حرارت است که در داخل یک پوسته استوانهای قرار گرفتهاند. بستههای لوله در هر دو انتها به صفحات لوله متصل میشوند و کانالهای جداگانه در سمت لوله و سمت پوسته ایجاد میکنند تا انتقال حرارت کارآمد بین دو محیط را تسهیل کنند. در پاسخ به شرایط عملیاتی سخت پالایشگاههای عراق - که با دماهای بالا، فشار بالا و خوردگی بالا مشخص میشوند - این محصول از نظر انتخاب مواد، طراحی سازه و فرآیندهای جوشکاری هسته، بهینهسازی جامعی را پشت سر گذاشته است و از عملکرد پایدار طولانی مدت در شرایط محیطی شدید اطمینان حاصل میکند.
ویژگیهای کلیدی فرآیند جوشکاری هسته
۱. جوش لب به لب پوسته و صفحه لوله:
برای کاهش تنشهای موضعی، پوسته و صفحه لوله با استفاده از جوش لب به لب به هم متصل میشوند و از انتقال صاف در محل اتصال و جلوگیری از تغییرات ناگهانی در سطح مقطع اطمینان حاصل میشود. قبل از جوشکاری، صلاحیت رویه جوشکاری دقیقی انجام میشود، از جمله آزمایش ضربه در دمای پایین چارپی بر روی جوش و منطقه متأثر از حرارت. پس از جوشکاری، تست اولتراسونیک یا تست سطحی بر روی حداقل ۵۰٪ از جوش برای اطمینان از عدم وجود عیوب انجام میشود. سپس مونتاژ تحت عملیات حرارتی قرار میگیرد.
توجه داشته باشید که جوش باید کاملاً نفوذ کند و فلز باید بین هر پاس جوش خنک شود. از آنجایی که فلنجها نسبتاً ضخیم هستند، دما در حین جوشکاری به سرعت کاهش مییابد. اگر پیش گرمایش ناکافی باشد، گازها زمان کافی برای خروج نخواهند داشت و باعث تخلخل میشوند که به نوبه خود بر تست هیدرواستاتیک تأثیر میگذارد.
۲. اتصال کامپوزیت 'انبساط + جوشکاری' بینلوله و صفحه لوله:
این هسته فرآیند تولید این محصول است. نه جوشکاری و نه انبساط به تنهایی نمیتوانند الزامات استحکام بالا، مقاومت در برابر خستگی و آببندی محکم را برآورده کنند. ما از فرآیند 'انبساط سپس جوشکاری' یا 'جوشکاری سپس انبساط' (بسته به شرایط عملیاتی خاص) استفاده میکنیم:
انبساط: از فناوری انبساط هیدرولیک استفاده میشود و کنترل کامپیوتری، تغییر شکل پلاستیک یکنواخت دیواره لوله را برای دستیابی به تناسب محکم با سوراخ صفحه لوله تضمین میکند. این امر به طور موثر شکاف بین لوله و سوراخ صفحه لوله را از بین میبرد، به طور اساسی از خوردگی شکاف جلوگیری میکند و مقاومت در برابر خستگی اتصال را به طور قابل توجهی افزایش میدهد. قبل از انبساط رسمی، آزمایشات پیش انبساط دقیقی انجام میشود و نسبت انبساط به طور دقیق در محدوده بهینه ۰.۹٪ تا ۲.۲٪ کنترل میشود تا از انبساط کم یا زیاد جلوگیری شود.
فرمول نرخ انبساط:
E = [(d - b) - (c - a)] / (a - b) x 100%
که در آن:
- E: نرخ انبساط
- a: قطر خارجی (OD) لوله قبل از انبساط
- b: قطر داخلی (ID) لوله قبل از انبساط
- c: قطر داخلی (ID) سوراخ صفحه لوله
- d: قطر داخلی (ID) لوله پس از انبساط
جوشکاری: پس از انبساط، جوش آببندی یا جوش استحکام انجام میشود. برای لولههای با دیواره نازک، از روشهای جوشکاری دقیق مانند جوشکاری TIG پالس استفاده میشود. با کنترل پارامترهایی مانند جریان پیک، جریان پایه و سرعت جوشکاری (به عنوان مثال، جریان پیک ۱۱۵-۱۲۰ آمپر، سرعت جوشکاری ۹۵-۱۰۱ میلیمتر در دقیقه)، ورودی حرارت به دقت تنظیم میشود تا از سوختگی صفحه لوله یا لولههای مبدل حرارتی جلوگیری شود. برای کاربردهایی با الزامات سختگیرانهتر، ممکن است از فناوری جوشکاری داخلی برای دستیابی به جوشکاری با نفوذ کامل استفاده شود که شکافهای انتهایی را بیشتر از بین میبرد و مقاومت بالاتری در برابر خستگی ارتعاشی ایجاد میکند.
