Fabricação de pacotes de tubos em U: Parâmetros de inspecção e controlo de qualidade para trocadores de calor de concha e tubos
Em trocadores de calor de casca e tubo, o conjunto de tubos determina a eficiência de funcionamento e a vida útil.Quando um técnico de controlo de qualidade estiver a examinar um conjunto de tubos em U.
Ao contrário dos projetos de folhas de tubos fixos, um feixe de tubos U usa uma única folha de tubo.Esta configuração proporciona vantagens técnicas específicas:
Gestão da expansão térmica: Cada tubo em U se expande livremente, eliminando a necessidade de uma junta de expansão da casca.
Capacidade de alta pressão: O arranjo de suporte fixo e livre reduz a concentração de tensão térmica, tornando-o adequado para o serviço de gás ou hidrogénio de alta pressão.
Acesso à manutenção do lado da concha: O feixe pode ser extraído para limpeza mecânica das superfícies do lado da concha.
A imagem ilustra as principais fases de inspecção.
1. Fabricação de folhas de tubos e de furos
As folhas de tubos são perfuradas CNC com tolerância de buracos H11.
O desvio da largura do ligamento deve ser mantido dentro de ± 0,2 mm para assegurar uma ligação fiável entre tubos e folhas.
Para o equipamento com uma capacidade de produção de energia superior a 100 W, a capacidade de produção de energia superior a 100 W deve ser igual ou superior a 100 W.
2. Baffle e montagem de suporte
A tolerância do espaçamento de defleção é controlada dentro de ±1,5 mm.
As barras de amarração e os tubos de espaçamento prendem os defletores firmemente no lugar.
Comprimento máximo do tubo sem suporte: ≤ 36 × tubo OD para aço carbono; ≤ 30 × tubo OD para aço inoxidável.
3. Fim do tubo
As juntas soldadas são submetidas a um ensaio de penetração (PT) de 100% de acordo com a norma ASME VIII-1 UW-51.
As juntas expandidas são submetidas a ensaios de extracção com um mínimo de 20 MPa para o aço carbono e de 25 MPa para o aço inoxidável.
| Materiais | Especificações | Intervalo de temperatura | Limite de cloreto | Aplicação típica |
|---|---|---|---|---|
| Aço carbono | SA-179 / 20# | -20°C a +425°C | Não aplicável | Água, óleo, vapor |
| Inox 304L / 316L | ASTM A213 | -196°C a +500°C | ≤ 200 ppm | Ácidos orgânicos, soluções salinas |
| Duplex 2205 | A norma ASTM A789 | -40°C a +280°C | ≤ 300 ppm a 80°C | Mar, água do mar, CO2/H2S |
| Titânio Gr.2 | ASTM B338 | -40°C a +230°C | Até 20 000 ppm | Água de mar, salmoura, com alto teor de cloreto |
Cada pacote é submetido aos seguintes controlos verificados:
Inspecção dimensional: comprimento total do feixe, diâmetro externo, espaçamento entre os defletores e raio de curvatura em U (R ≥ 2 × OD do tubo para acesso de limpeza mecânica).
Exame não destrutivo: 100% PT em soldas tubo-folha; 100% UT em revestimento de folha de tubo.
Ensaio hidrostáticoPara a aceitação são necessárias uma queda de pressão zero e nenhuma fuga visível.
O conjunto de tubos em U é aplicável se estiverem preenchidas as seguintes condições:
A diferença de temperatura do lado do tubo e do lado da concha é superior a 60 °C.
O lado do tubo contém gases de alta pressão ou materiais corrosivos.
A limpeza mecânica do lado da concha é necessária, mas a limpeza interna do lado do tubo é limitada a métodos químicos.
Pressão de projeto até 35 MPa e temperatura de projeto até 600°C (dependente do material).
Para um projeto térmico e mecânico preliminar, são necessários os seguintes dados de processo:
Composição do fluido do lado do tubo e do lado da concha.
Temperaturas de entrada e saída para ambos os lados.
Pressão de projecto e queda de pressão admissível.
Diâmetro máximo disponível da concha e comprimento do tubo.
Permissão de corrosão e concentração de cloreto.
Com estes parâmetros, pode ser fornecida uma recomendação de seleção do pacote e uma folha de cálculo térmico.
