Um trocador de tubos fixo funcionou cerca de 18 meses antes de aparecer uma pequena fuga na saída da carapaça.Mas o centro do tubo tinha visivelmente inchado e várias articulações expandidas perto dele tinham afrouxadoOs certificados de material e os registos de solda estavam em ordem.A expansão térmica diferencial e a carga do parafuso estavam alinhadas no mesmo local., e excedeu a suposição de que a folha do tubo foi verificada apenas com a pressão ±.
Este artigo não lista os modos de falha, mas responde às três perguntas que os engenheiros fazem no local, e cada resposta remonta a uma combinação das cinco cargas que atuam em cada folha de tubo:pressão diferencial do lado do tubo e do lado da concha, tensão axial e de aro de pressão, desajuste de expansão térmica, tensão térmica da diferença de temperatura de folha de tubo para concha e carga do parafuso da flange.
O sintoma é familiar: uma protuberância perto do centro, um vazamento na junção tubo-folha, uma perda lenta de pré-carga do parafuso.
A pressão diferencial cria uma carga de flexão transversal, resistida pela rigidez de flexão da folha do tubo e pelos tubos como uma base elástica.A diferença de temperatura de folha de tubo para concha adiciona um momento de flexão da borda naquela junção, e parafusos de flange adicionar um terceiro através da compressão da junta. Agindo em uma direção, estes três empurrar tensão de dobra além do permitido; onde a folha de tubo é muito fina para a carga combinada,a deflexão abre um caminho de fuga na articulação do tuboEsta é a falha mais comum em serviço, um problema de espessura e combinação de carga, não um material.
Aqui, a folha do tubo está intacta e os tubos são os danos visíveis: curvados, abultados no meio do feixe, às vezes desmoronados uns contra os outros.A causa é a carga que um projeto de tubos de folha fixa não pode liberar.
Quando a casca e os tubos funcionam a temperaturas materialmente diferentes, eles se expandem de forma diferente.Assim, ele se converte em tensão axial em tubos e conchaOs tubos com cabeça flutuante ou tubos U aliviam-no, permitindo que o feixe se mova.A verificação que o apanha é uma tensão axial de tubo explícito e cálculo de dobragem crítica.
O tubo desliza para fora do buraco da folha do tubo, a junção vaza, a extremidade do tubo fica abaixo da face da folha do tubo. A causa é a força axial no tubo que excede a capacidade de retenção da junção expandida.
Essa força soma as cargas axiais de pressão e expansão térmica. Quando a soma excede a capacidade da articulação, o tubo se retira.comprimento de expansão, grau de expansão, geometria da ranhura e espessura da parede do tubo definem a força de retenção, e não é prevista pela tensão de flexão da folha do tubo, é necessária uma verificação separada da capacidade da articulação.
Para os engenheiros de aquisição e de projeto, a revisão reduz-se a três questões sobre o desenho: que combinação de cargas rege a espessura da folha de tubo, foi verificado o caso de dobragem da folha de tubo fixa,e a que carga axial corresponde a capacidade da articulaçãoQuando essas respostas existem, o projeto de força é verificável, não apenas plausível.
A pressão diferencial, a tensão térmica da junção e a carga do parafuso podem agir em uma direção; uma folha de tubo muito fina então se desvia e abre um caminho de vazamento na junção do tubo.
A diferença de temperatura entre a concha e o tubo cria estresse de compressão axial que as placas de tubo fixas não podem liberar; além do valor crítico de dobragem, os tubos se arqueiam.Os desenhos de cabeça flutuante e tubo U aliviam-no.
A força axial da pressão mais a expansão diferencial excede a capacidade da articulação, definida pelo comprimento de expansão, grau de expansão, geometria da ranhura e espessura da parede do tubo.
Pressão diferencial em interação com a expansão diferencial: cada uma pode ser aceitável isoladamente, mas juntas podem exceder a tensão de flexão ou a capacidade conjunta admissíveis.
