Стационарная трубчатая листовка как фиксированная граница давления
Стационарный трубчатый лист (также называемый фиксированным трубчатым листом) - это компонент, удерживающий давление на фиксированном конце оболочки и теплообменника труб.Он действует как основной барьер между жидкостями со стороны трубки и со стороны оболочки, обеспечивает структурную поддержку пучка труб и передает нагрузки труб к фланцу или каналу оболочки.обе трубные листы неподвижны и сварятся или болтуются прямо к оболочке, с трубками, установленными на обоих концах.
Этот продукт изготовлен из кованой нержавеющей стали, соответствующей ASTM A182/ASME SA182 клапаныСтационарный трубчатый лист проектируется и изготавливается в соответствии с разделом VIII раздела 1 приложения AA ASME (процедура проектирования фиксированного трубчатого листа),Класс TEMA R/B/C, и GB/T 151 для внутренних применений.
Классификация материалов ASTM/ASME A/SA 182 Нержавеющая сталь
Для стационарного изготовления трубных листов доступны следующие четыре сорта аустенитной нержавеющей стали.и характеристики стабилизации.
ASTM/ASME A/SA 182 F304 (UNS S30400)
Тип: 18Cr-8Ni аустенитная нержавеющая сталь (стандартный углерод)
Ключевые свойства: высокая прочность, хорошая устойчивость к окислению, устойчивость к коррозии общего назначения
Прочность выброса (мин): 205 МПа
Прочность на тягу (мин): 515 МПа
Максимальная рабочая температура: до 538°C (промежуточная), 816°C (непрерывная)
Точка плавления: 1 400 °C - 1 450 °C
Применение: Общая химическая служба, нехлоридная среда, умеренные температуры
Ограничение: риск сенсибилизации при сварке с температурой выше 425°C; не рекомендуется для сварки толщиной выше 16 мм без стабилизации
ASTM/ASME A/SA 182 F316L (UNS S31603)
Тип: 16Cr‐10Ni‐2Mo аустенитная нержавеющая сталь (низкоуглеродный 0,030% максимум)
Ключевые свойства: Добавление молибдена улучшает стойкость к коррозии в ямах и трещинах; низкий уровень углерода предотвращает межзернистую коррозию после сварки
Прочность нагрузки (мин): 170 МПа
Прочность на тягу (мин): 485 МПа
Максимальная рабочая температура: до 425°C (published ASME allowable stress); непрерывная работа до 870°C, рабочий диапазон от -196°C до 450°C
Твердость: ≤ 200 HB
Применение: нефтехимия, морская промышленность, фармацевтика, пищевая промышленность
Предельный уровень хлорида: ≤ 200 ppm при длительной эксплуатации
Ограничение: Не подходит для работы над температурой 450°C допустимые напряжения значительно снижаются при более высоких температурах
ASTM/ASME A/SA 182 F321 (UNS S32100)
Тип: 18Cr‐10Ni‐Ti титаностабилизированная аустенитная нержавеющая сталь
Ключевые свойства: Титан стабилизирует углерод (Ti ≥ 5 × (C + N)), предотвращая осаждение карбида хрома в зоне, подверженной воздействию тепла во время сварки
Прочность выброса (мин): 205 МПа
Прочность на тягу (мин): 515 МПа
Удлинение (мин): 30%
Максимальная рабочая температура: устойчивость к окислению до 815°C; более высокие свойства ползания и разрыва под давлением, чем F304 и F304L
Температура отжига раствора: 950 ∼ 1,120°C, после чего происходит быстрое охлаждение (отжигание водой)
Применение: сварные компоненты теплообменника, повышенная температура работы (425°C ∼ 540°C), межзернистая коррозионная стойкость после сварки
Ограничение: не подходит для температуры выше 538°C, если только тепловая обработка не превышает 1,095°C.
ASTM/ASME A/SA 182 F316Ti (UNS S31635)
Тип: 16Cr‐10Ni‐2Mo‐Ti титаностабилизированная аустенитная нержавеющая сталь
Ключевые свойства: сочетает в себе стойкость 316L (содержание Mo) к свертыванию с титановой стабилизацией;сопротивляется межзернистой коррозии, возникающей при осаждении карбида хрома при сварке или длительном тепловом воздействии выше 450 °C
Прочность выброса (мин): 205 МПа
Прочность на тягу (мин): 515 МПа
Удлинение (мин): 30%
Уменьшение площади (мин): 40%
Диапазон температуры работы: от -196°C до 700°C
Применение: Высокотемпературные теплообменники, коррозионные среды, требующие как стойкости к коррозии Mo, так и стабилизации Ti
Ограничения: Более высокая стоимость, чем F316L; добавление Ti улучшает прочность при высоких температурах, но может уменьшить пластичность в некоторых условиях
Сравнение материалов Основные параметры отбора
| Недвижимость | F304 | F316L | F321 | F316Ti |
|---|---|---|---|---|
| СНО | S30400 | S31603 | S32100 | S31635 |
| Углерод (макс.) | 00,08%. | 0.030% | 00,08%. | 00,08%. |
| Хром | 18.0 20.0% | 16.0 18,0% | 17.0 19,0% | 16.0 18,0% |
| Никель | 8.0 11,0% | 10.0 14,0% | 9.0 12.0% | 10.0 14,0% |
| Молибден | — | 20,00 3,00% | — | 20,00 3,00% |
| Стабилизация | Никаких | Никаких | Ti ≥ 5 × ((C+N) | Ti ≥ 5 × ((C+N) |
| Урожайность (мин МПа) | 205 | 170 | 205 | 205 |
| Натяжность (мин MPa) | 515 | 485 | 515 | 515 |
| Максимальная температура (°C) | 538 | 425 | 538 | 700 |
| Сопротивление в ямах | Умеренный | Хорошо (Mo) | Умеренный | Хорошо (Mo) |
| Риск сенсибилизации | Высокие (сварные) | Низкий (низкий C) | Очень низкий (Ti) | Очень низкий (Ti) |
Конструкция фиксированного трубчатого листа ASME VIII-1 Приложение AA
Стационарный трубчатый лист в фиксированном теплообменнике трубчатого листа (типы TEMA L, M, N) проектируется в соответствии с ASME Раздел VIII Раздел 1 Приложение AA ∆ Необязательная процедура проектирования трубчатого листа.
Ключевые параметры проектирования
| Параметр | Описание | Основа расчета |
|---|---|---|
| Эффективное проектное давление (P) | Дифференциал давления на стороне раковины и на стороне трубы | По TEMA RCB-7.163 7 штук.165 |
| Эффективность связок (η) | (p ?? d) / p (треугольная высота) | Согласно ASME VIII-1 Приложение А |
| Толщина (t) | Минимальная требуемая толщина трубки | t = F × (P × D) / (2 × S × E ?? 0,2 × P) × C |
| G (проектный диаметр трубки) | Внутренний диаметр оболочки (фиксированный трубчатый лист) | По TEMA RCB |
| F | Фактор поддержки | F = 1,0 для фиксированной трубки |
Дизайнерская толщина составляет:
Эффективность связок отверстий труб ∙ уменьшенная площадь поперечного сечения из-за пробуренных отверстий
Дифференциальное давление ️ максимальное различие давления между стороной трубы и стороной оболочки
Снижение температуры допустимое уменьшение напряжения при повышенных температурах согласно ASME Раздел II Часть D
Разрешение на коррозию ∙ дополнительная толщина для ожидаемой коррозии в течение срока службы
Типичные размеры стационарных трубных листов (кованая нержавеющая сталь)
| Параметр | Диапазон | Стандарт / Примечание |
|---|---|---|
| Внешний диаметр | До 8 000 мм (на заказ) | Изделие из металлов или изделий из металлов или из металлов |
| Толщина | 10 мм 350 мм | Согласно ASME VIII-1, приложение AA / TEMA RCB-4.3 |
| Стандартная толщина (теплообменник) | 30 мм ️ 80 мм | Типичный для нефтеперерабатывающих предприятий |
| Толерантность бурения отверстий труб | +0,05 / 0,00 мм | Изделие из металлов или металлоконструкций |
| Окончание поверхности | RF / FF / RTJ | Повышенное лицо / плоское лицо / кольцевое соединение |
| Образец отверстия | Треугольник (30°/60°) / Квадрат (90°) | По TEMA RCB-4.3 |
Производственный процесс √ кованые стационарные трубчатые листы
Соответствие материалов
Материал, сертифицированный по ASTM A182 / ASME SA182
Тепловая штамповка номера для 100% прослеживаемости материала
Проверка положительной идентификации материала (PMI) на XRF-спектрометре 100% партий материала
Ковка и термическая обработка
Ковка: горячая обработка от слитка или слитка до окончательной формы ковки
Отжигание раствором:
F304 / F321 / F316Ti: 1,040°C 1,120°C, после чего следует охлаждение водой
F316L: минимум 1,040 °C, после чего следует охлаждение водой
Охлаждение: охлаждение водой или быстрое охлаждение воздухом после горячей обработки
Обработка и бурение
CNC-бурение для точной формы отверстий с допусками +0,05 / 0,00 мм
Окончание поверхности отверстия: Ra ≤ 1,6 μm для расширенных соединений; Ra ≤ 3,2 μm для сварных соединений
Связка (мост между отверстиями): минимум 0,8 × диаметр отверстия по ASME VIII-1
Дебринг: все отверстия с обеих сторон очищены.
Типы соединений труб-к-трубных листов √ стационарный трубный лист
| Тип соединения | Метод | Сила вытяжки (мин) | Применимая служба |
|---|---|---|---|
| Только расширенные | Гидравлическое расширение при 160220 МПа, удержание 58 с | ≥ 20 МПа (CS) / ≥ 25 МПа (SS) | Нетоксичные, нециклические, чистые жидкости |
| Лишь сварные (печать сварка) | Сварка филе GTAW (TIG), нога 1,5-2,0 мм | Никаких | Газ высокого давления, водород |
| Сварка + расширение (совместно) | Сварка уплотнения + гидравлическое расширение при 160 ‰ 200 МПа | ≥ 25 МПа | Циклическая тепловая (> 500 циклов в год), высокое давление, токсичность |
| Сварные (полное проникновение) | Полная проникновение GTAW, соединение полностью | ≥ 30 МПа | Сильное давление (> 15 МПа), водород |
Проверка и испытания √ Стационарный трубный лист
Неразрушительная экспертиза (NDE)
| Проверка | Метод | Сфера применения | Критерии принятия |
|---|---|---|---|
| Ламинация (пластина) | UT (прямой свет) | 100% площади пластины | Без ламинирования краев; ламинирование ≤ 20 мм2 на 100 см2 |
| Поверхностные трещины | ПТ (проникающее жидкость) | 100% пробуренной поверхности + поверхности | Без трещин; пористость ≤ 0,8 мм |
| Клоровая облигация (если она плавирована) | UT (волна сдвига) | 100% облицованной поверхности | Без деламинации > 20 мм |
| Состояние стены отверстия | Борескоп | 5% - 10% отверстий (случайные) | Без выщелачиваний или царапин глубиной > 0,1 мм |
Размерная инспекция
| Параметр | Толерантность | Метод |
|---|---|---|
| Диаметр отверстия | +0,05 / 0,00 мм | Микрометр пробки / микрометр отверстия |
| Накопление струи (1 м пролёта) | ≤ ±1,0 мм | CMM / оптический сравнитель |
| Плоскость | ≤ 1 мм на 1 000 мм диаметра | Показатель набора |
| Изменение толщины | ± 3% от номинального | Микрометр (5 баллов) |
| Окончание поверхности | Ra ≤ 1,6 мкм (расширенный) / ≤ 3,2 мкм (сварный) | Профилометр |
Гидростатическое испытание (после сборки)
Испытательное давление: 1,3 × проектное давление по ASME VIII-1 UG-99
Испытательная среда: чистая вода (хлорид ≤ 50 ppm для аустенитного СС для предотвращения SCC)
Время ожидания: ≥ 30 минут
Приемлемость: нулевое падение давления; отсутствие видимой утечки
Профили применения √ Выбор материала для стационарных труб
Теплообменники нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий
Услуги: переработка углеводородов, обменники питания/эффлюентов, конденсаторы
Рекомендуемый материал: F316L (сладкий сервис) / F321 или F316Ti (кислый сервис, присутствие H2S)
Конструкционные соображения: частичное давление водорода; коррозия H2S (NACE MR0175); содержание хлорида
Температурный диапазон: 150°C ∼ 400°C
Морские и морские теплообменники
Услуги: охлаждение морской водой, системы охлаждения платформ
Рекомендуемый материал: F316L или F316Ti (Mo обеспечивает стойкость к свертыванию в морской воде)
Конструкционные соображения: концентрация хлорида до 20 000 ppm; риск коррозии трещин
Температурный диапазон: 5°C ∼ 150°C
Фармацевтическая и пищевая промышленность
Услуги: высокочистые технологические жидкости, чистый пар
Рекомендуемый материал: F316L (низкоуглеродный предотвращает сенсибилизацию; легко пассивируется)
Конструкционные соображения: поверхностная отделка Ra ≤ 0,8 мкм (электрополированная); соответствие FDA
Температурный диапазон: 20°C ∼ 150°C
Высокотемпературные процессовые нагреватели
Обслуживание: охлаждение газа повышенной температуры, утилизация отработанного тепла
Рекомендуемый материал: F321 или F316Ti (стабилизация Ti предотвращает осаждение карбида выше 425°C)
Конструкционные соображения: стойкость к ползучему движению; тепловой цикл
Температурный диапазон: 400°C ∼ 600°C
Тепловое расширение
При конструкции фиксированной трубки обе трубки неподвижны, и дифференциальное тепловое расширение между трубами и оболочкой должно быть удовлетворено:
Допустимое ΔT без расширения соединения: ≤ 60°C (трубы из углеродистой стали) / ≤ 40°C (трубы из нержавеющей стали)
Если ΔT превышает допустимое: на оболочке должен быть установлен расширительный соединение или должна быть выбрана конструкция U-трубки / плавучей головки.
Расчет тепловой нагрузки: согласно ASME VIII-1 UG-23 ((c) ️ нагрузка не должна превышать допустимую при проектной температуре
Для стационарных трубных листов с высоким ΔT обычно требуется анализ конечных элементов (FEA) для оценки требований к расширению соединений и распределения напряжения трубных листов.
Документация по грузу
Сертификаты испытаний материалов (EN 10204 3.1 или 3.2) √ базовый материал, тепловой номер
Доклад данных ASME U-штамп (при необходимости)
Лист данных TEMA (класс R/B/C)
Доклад о измерениях (диаметр отверстия, угол, связка, плоскость, толщина)
Отчеты о НЭП UT (ламинация), PT (поверхность), борескоп
Отчет об испытаниях PMI (проверка XRF)
График тепловой обработки (запись времени и температуры отжига раствора)
Спецификация процедуры сварки (WPS) и запись квалификации (PQR) ¢ если применены сварки трубки-листы
Лист трубы, выполненный по чертежу с координатами, наклоном и размерами дыры
Отчет о гидростатическом испытании (если испытание проводится в составе комплектации)
Контрольный список отбора Стационарный лист труб (классы ASTM A/SA 182)
Содержание материала: F304 / F316L / F321 / F316Ti (на основе коррозионности и температуры жидкости)
Тип трубной бумаги
Идентификатор оболочки и идентификатор канала определяет диаметр трубки
Число труб и схема расположения √ Треугольный / Квадратный / Поворачиваемый квадрат
ОД трубы и толщина стены
Протяженность трубы ̇ расстояние от центра до центра по TEMA RCB-4.3
Тип соединения трубы с листовой трубой
Конструкторское давление
Конструкционная температура √ стороны трубы и стороны оболочки
Разрешение на коррозию на срок службы
Концентрация хлорида, если > 200 ppm, выберите F316L или F316Ti
Требование к сварке если трубы сварятся, выберите низкоуглеродные или стабилизированные сорта (F316L / F321 / F316Ti)
Требование НДЭ ¢ по ASME VIII-1 или спецификации проекта
Тип соединения фланца √ RF / FF / RTJ
Требование PWHT ️ необходимое отжигание раствором для всех сортов нержавеющей стали A/SA 182 после горячей обработки
Заявление об ограничении конструкции Стационарный лист труб
На стационарную трубку распространяются следующие ограничения:
Он не рассчитан на внутреннее давление, пока не будет собран с оболочкой, трубками и фланцами. Применяется полный рейтинг теплообменника.
F304 не рекомендуется для сварки с температурой выше 425°C из-за риска сенсибилизации использовать F321 или F316Ti для сварки при повышенной температуре.
F316L имеет более низкое допустимое напряжение, чем F316 при температурах выше 425°C; выше 450°C F316L не подходит.
F321 и F316Ti требуют отжига раствора при температуре 950°C -1120°C после ковки для восстановления коррозионной стойкости.
Для хлоридной службы свыше 200 ppm не рекомендуется F304 - выберите F316L (≤200 ppm) или F316Ti.
Вода для гидротестирования аустенитных труб из нержавеющей стали должна содержать хлорид ≤ 50 ppm, чтобы предотвратить растрескивание при коррозии под давлением.
Конструкция фиксированной трубки требует расширительного соединения, когда ΔT между трубами и оболочкой превышает специфические для материала пределы.
Для эксплуатационных температур выше 538°C F321 и F304 требуют специальной тепловой обработки.
