ASME SA516 Gr.70 Przegroda wymiennika ciepła Elementy wymiennika ciepła

Przegroda ASME SA516 Gr.70: Komponent płyty ze stali węglowej wymiennika ciepła​

Jaka jest rola przegród w wymiennikach ciepła?

Przegrody są kluczowymi elementami wewnętrznymi w rurowych wymiennikach ciepła, zaprojektowanymi w celu optymalizacji dynamiki płynów, zwiększenia wydajności wymiany ciepła i zapewnienia wsparcia strukturalnego dla wiązki rur. ASME SA-516 Gr.70 to specyfikacja stali węglowej szeroko stosowana do produkcji przegród ze względu na doskonałą równowagę między wytrzymałością, spawalnością i opłacalnością. Gatunek ten jest szczególnie odpowiedni do zastosowań w umiarkowanych i niskich temperaturach w takich gałęziach przemysłu jak rafinacja ropy naftowej, przetwórstwo chemiczne i wytwarzanie energii. Poniżej znajduje się szczegółowy przegląd techniczny przegród SA-516 Gr.70, w tym właściwości materiałowe, aspekty projektowe i wytyczne dotyczące zastosowania.

1. Specyfikacje materiałowe

ASME SA-516 Gr.70 to znormalizowana płyta ze stali węglowo-manganowej zgodna z ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC) Sekcja II. Oznaczenie "Gr.70" odnosi się do minimalnej wytrzymałości na rozciąganie wynoszącej 70 ksi (485 MPa), co czyni ją idealną do elementów przenoszących ciśnienie w umiarkowanych warunkach eksploatacji.

Skład chemiczny (waga %)

Właściwości mechaniczne

*Wymagane dla zastosowań poniżej -29°C (-20°F).

2. Kluczowe zalety

• Ekonomiczne: Niższe koszty materiałów i produkcji w porównaniu ze stalami stopowymi.

• Spawalność: Kompatybilność z powszechnymi technikami spawania (SMAW, GTAW, SAW) bez podgrzewania dla grubości ≤ 32 mm.

• Wytrzymałość w niskich temperaturach: Odpowiednie do eksploatacji do -29°C (-20°F) z odpowiednimi testami udarności.

• Formowalność: Łatwo formowane w konstrukcje przegród segmentowych, spiralnych lub prętowych.

3. Aspekty projektowe

Typy przegród

• Przegrody segmentowe: Najbardziej powszechne; wycięte do 20–35% średnicy płaszcza w celu kierowania przepływem poprzecznym.

• Przegrody spiralne: Redukują strefy martwe i ryzyko wibracji.

• Przegrody prętowe: Minimalizują spadek ciśnienia w zastosowaniach o dużym przepływie.

Parametry techniczne

• Grubość: Zazwyczaj 6–25 mm, w zależności od ciśnienia w płaszczu i obciążeń indukowanych przepływem.

• Rozstaw: 20–50% średnicy płaszcza; węższy rozstaw zwiększa wymianę ciepła, ale podnosi spadek ciśnienia.

• Tolerancje: Wiercenie otworów w rurach ±0,5 mm; wyrównanie krytyczne dla zapobiegania wibracjom rur.

4. Produkcja i wytwarzanie

• Cięcie/Formowanie: Cięcie laserowe/plazmowe lub obróbka skrawaniem dla precyzji; formowanie na zimno dla przegród zakrzywionych.

• Spawanie:

  • Materiały dodatkowe: AWS E7018 dla SMAW; ER70S-6 dla GTAW.

  • Obróbka cieplna po spawaniu (PWHT): Wymagana dla grubości > 32 mm lub ciężkich cyklicznych warunków eksploatacji.

• Ochrona przed korozją:

  • Powłoki: Powłoki epoksydowe, fenolowe lub gumowe do środowisk korozyjnych (np. woda morska).

  • Okładziny: Opcjonalna nakładka ze stali nierdzewnej (304/316) dla agresywnych chemikaliów.

5. Zastosowania

Przegrody SA-516 Gr.70 są używane w:

• Ropa i gaz: Chłodnice ropy naftowej, reboilery aminowe.

• Zakłady chemiczne: Skraplacze rozpuszczalników, wymienniki zasilania reaktora.

• Wytwarzanie energii: Podgrzewacze wody zasilającej, chłodnice oleju smarowego turbin.

• HVAC: Chillery i skraplacze.

6. Normy i zgodność

• ASME BPVC Sekcja VIII: Reguluje projektowanie i wytwarzanie zbiorników ciśnieniowych.

• Normy TEMA: Definiują rozstaw przegród, układ i wymagania dotyczące podparcia rur.

• ASTM A516/A516M: Specyfikacje materiałowe dla płyt stalowych.

• Wymagania NDT:

  • Badanie penetracyjne (PT): Do kontroli spoin.

  • Badania ultradźwiękowe (UT): Opcjonalne dla krytycznych grubości.

7. Porównanie z innymi gatunkami

8. Ograniczenia

• Podatność na korozję: Nie nadaje się do wysoce korozyjnych płynów bez powłok/okładzin.

• Ograniczenia temperaturowe: Maksymalna temperatura eksploatacji ~450°C (842°F); powyżej tego odporność na utlenianie maleje.

• Ograniczenia grubości: Grubsze płyty mogą wymagać PWHT, co zwiększa koszty produkcji.