Fabricación de paquetes de tubos en U: Parámetros de inspección y control de calidad para intercambiadores de calor de concha y tubo
En los intercambiadores de calor de cáscara y tubo, el paquete de tubos determina la eficiencia de funcionamiento y la vida útil.cuando un técnico de control de calidad esté examinando un conjunto de paquetes de tubos en U.
A diferencia de los diseños de lámina fija, un paquete de tubos en U utiliza una sola lámina de tubos.Esta configuración ofrece ventajas técnicas específicas:
Gestión de la expansión térmica: Cada tubo en U se expande libremente, eliminando la necesidad de una unión de expansión de la cáscara.
Capacidad de alta presión: El sistema de soporte libre y fijo reduce la concentración de tensión térmica, por lo que es adecuado para el servicio de gas o hidrógeno a alta presión.
Acceso de mantenimiento en el lado de la carcasa: El paquete se puede extraer para la limpieza mecánica de las superficies del lado de la cáscara.
La imagen ilustra las principales etapas de inspección.
1. Mecanizado de hojas y hoyos
Las hojas de tubo están perforadas por CNC con tolerancia de agujero H11.
La desviación de anchura del ligamento se mantiene dentro de ± 0,2 mm para garantizar una unión fiable entre tubos y láminas.
El acabado de la superficie del agujero: Ra ≤ 1,6 μm para las juntas expandidas; Ra ≤ 3,2 μm para las juntas soldadas.
2- El montaje del deflector y el soporte
La tolerancia de separación de deflectores se controlará dentro de ±1,5 mm.
Las barras y los tubos de separación fijan los deflectores firmemente en su lugar.
Duración máxima del tubo sin soporte: ≤ 36 × OD del tubo para el acero al carbono; ≤ 30 × OD del tubo para el acero inoxidable.
3. Enlace del extremo del tubo
Las juntas soldadas se someten a un ensayo de penetración del 100% (PT) según la norma ASME VIII-1 UW-51.
Las juntas expandidas se someten a ensayos de extracción con un mínimo de 20 MPa para el acero al carbono y 25 MPa para el acero inoxidable.
| El material | Especificación | Rango de temperatura | Límites de cloruro | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|
| Acero de carbono | Se trata de un sistema de control de las emisiones de gases. | -20 °C a +425 °C | No se aplica | Agua, aceite, vapor |
| En el caso de los productos de acero inoxidable 304L / 316L | Las demás partidas de la partida A | Desde -196°C hasta +500°C | ≤ 200 ppm | Ácidos orgánicos, soluciones de sal |
| Las demás máquinas | Las demás partidas | -40 °C a +280 °C | ≤ 300 ppm a 80 °C | En alta mar, agua de mar, CO2/H2S |
| Titanio Gr.2 | Las demás partidas | -40°C a +230°C | Hasta 20 000 ppm | Agua de mar, salmuera, alta en cloruro |
Cada paquete se somete a los siguientes controles verificados:
Inspección dimensional: longitud total del haz, diámetro exterior, espaciamiento entre los deflectores y radio de curva en U (R ≥ 2 × OD del tubo para el acceso de limpieza mecánica).
Examen no destructivo: 100% PT en soldaduras de tubo a lámina; 100% UT en revestimiento de lámina de tubo.
Prueba hidrostática: según la norma ASME VIII-1 UG-99 a una presión de diseño de 1,3 ×, mantenido durante 30 minutos.
Se aplicará un paquete de tubos en U cuando se cumplan las siguientes condiciones:
La diferencia de temperatura del lado del tubo y del lado de la cáscara es superior a 60 °C.
El lado del tubo maneja gases de alta presión o medios corrosivos.
Se requiere una limpieza mecánica del lado de la cáscara, pero la limpieza interna del lado del tubo se limita a métodos químicos.
Presión de diseño de hasta 35 MPa y temperatura de diseño de hasta 600°C (dependiente del material).
Para un diseño térmico y mecánico preliminar, se requieren los siguientes datos de proceso:
Composición del fluido del lado del tubo y del lado de la cáscara.
Temperaturas de entrada y salida para ambos lados.
Presión de diseño y caída de presión admisible.
Diámetro máximo disponible de la cáscara y longitud del tubo.
Permiso de corrosión y concentración de cloruro.
Con estos parámetros, se puede proporcionar una recomendación de selección de paquetes y una hoja de cálculo térmico.
