Birincil Isı Transfer Düzeneği Olarak Boru Paketi
Bir boru demeti, bir kabuk ve borulu ısı değiştiricinin çekirdek ısı transfer düzeneğidir. Borular, boru levhaları, saptırma plakaları veya destek plakaları, bağlantı çubukları, ara parçalar ve ilgili bileşenlerden oluşur. Demet, boru tarafındaki akışkanı kabuk tarafındaki akışkandan ayırır ve iki akış arasında ısı transfer yüzeyini sağlar.
Bir boru demeti, yeni ısı eşanjörleri için yedek demet, yedek demet veya komple düzenek olarak tedarik edilebilir. Yerel uygulamalar için TEMA Sınıf C, B veya R, ASME Bölüm VIII Bölüm 1 veya Bölüm 2 ve GB/T 151'e göre tasarlanmış ve üretilmiştir.
Boru Paketi Tipleri – Yapısal Sınıflandırma
Sabit Boru Sac Paketi (TEMA L/M/N)
Borular her iki ucundan sabit boru levhalarına sabitlenir. Boru levhaları kabuğa kaynaklanır veya cıvatalanır. Borular ve kabuk arasındaki sıcaklık farkı, malzeme kombinasyonu için izin verilen sınırı aştığında, termal genleşme, kabuk üzerindeki bir genleşme derzi tarafından dengelenir.
Tipik uygulama: temiz kabuk tarafı sıvıları, orta sıcaklık farkı, kirlenmeyen servis.
U-Boru Paketi (TEMA U)
Borular U şeklinde bükülür ve her iki ucu da tek bir boru tabakasına sabitlenir. Her tüp bağımsız olarak genişler, dolayısıyla büyük sıcaklık farkları için kabuk genleşme bağlantısına gerek kalmaz.
Tipik uygulama: yüksek termal diferansiyel, yüksek basınçlı gaz servisi, hidrojen servisi, termal şok koşulları.
Sınırlama: Tek tek tüpler mekanik olarak içeriden temizlenemez; kimyasal temizlik gereklidir.
Yüzer Kafa Paketi (TEMA P / S / T / W)
Bir tüp tabakası sabittir ve diğeri termal genleşmeyle serbestçe hareket edebilir. Arka kafanın çıkarılabilir olması, demetin mekanik temizlik için çıkarılmasına olanak sağlar.
Tipik uygulama: şiddetli kirlenme hizmeti, büyük sıcaklık farkı, yüksek kabuk tarafı kirlenme faktörü.
Temel Bileşenler – Özellikler
Tüpler
| Parametre | Menzil | Notlar |
|---|---|---|
| Tüp dış çapı | 12,7 mm – 50,8 mm | Daha yüksek basınç için daha küçük dış çap; Kirlenme hizmeti için daha büyük dış çap |
| Boru duvar kalınlığı | 0,9 mm – 5,0 mm | ASME VIII-1 UG-27'ye göre seçilmiştir |
| Tüp uzunluğu | 1,5 m – 12,0 m | Standart uzunluklar arasında 2,44 m, 4,88 m, 6,10 m, 9,75 m bulunur |
| Tüp aralığı | 1,25 × – 2,0 × tüp dış çapı | Daha yüksek ısı transferi için üçgen adım; Mekanik temizlik için kare adım |
| Tüp düzenlemesi | Üçgen (30°/60°) / Kare (90°/45°) | Üçgen, kabuk kesiti başına daha yüksek yüzey alanı sağlar |
Tüp Levhalar
| Parametre | Aralık / Değer | Notlar |
|---|---|---|
| Kalınlık | 15 mm – 350 mm | ASME VIII-1 Ek AA / TEMA RCB-4.3'e göre |
| Delik çapı toleransı | ISO 286'ya göre H11 | Örnek: Ø25,2 mm +0,13/0 |
| Delik bitişi | Genişletilmiş bağlantılar için Ra ≤ 1,6 μm; Kaynaklı bağlantılar için Ra ≤ 3,2 μm | Genişletme için daha ince yüzey gerekli |
| Bağ genişliği | Minimum 0,8 × delik çapı | ASME VIII-1 Ek A'ya göre |
| Malzeme | CS / SS / Dubleks / Ti / Alaşım / Kaplama | Boru tarafı ve kabuk tarafı sıvılarıyla uyumludur |
Bölmeler ve Destek Plakaları
| Parametre | Aralık / Değer | Notlar |
|---|---|---|
| Bölme tipi | Segmental / Çift segmental / Helisel / Tam destek | Bölümsel kesinti genellikle %20 – %35 |
| Bölme aralığı | 0,2 × – 1,0 × kabuk kimliği | Desteklenmeyen tüp uzunluğuna ve çapraz akış hızına dayanmaktadır |
| Maksimum desteklenmeyen tüp uzunluğu | CS: ≤ 36 × tüp dış çapı; SS: ≤ 30 × tüp dış çapı | TEMA RCB-4.2'ye göre |
| Bölme kalınlığı | 3,0 mm – 16 mm | Basınç farkına ve destek aralığına göre |
| Rot çapı | M8 – M24 veya eşdeğeri | Paket başına minimum 4 bağlantı çubuğu |
Malzeme Seçimi – Borular ve Boru Levhaları
Tüp Malzemeleri
| Malzeme | Şartname | Sıcaklık Aralığı | Klorür Limiti | Başvuru |
|---|---|---|---|---|
| Karbon çeliği | SA-179 / SA-106 Gr.B / 20# | -20°C ila +425°C | Uygulanamaz | Su, yağ, buhar, temiz hidrokarbonlar |
| Paslanmaz 304L / 304 | ASTM A213 TP304L | -196°C ila +600°C | ≤ 200 ppm | Hafif aşındırıcı sıvılar, temiz buhar, gıda sınıfı |
| Paslanmaz 316L / 316 | ASTM A213 TP316L | -196°C ila +500°C | ≤ 200 ppm | Organik asitler, tuz çözeltileri, klorür içeren hidrokarbonlar |
| Dubleks 2205 | ASTM A789 S32205 | -40°C ila +280°C | 80°C'de ≤ 300 ppm | Açık deniz, deniz suyu, CO₂/H₂S hizmeti |
| Titanyum Gr.2 | ASTM B338 | -40°C ila +230°C | Dakikada 20.000 sayfaya kadar | Deniz suyu, tuzlu su, yüksek klorürlü ortamlar |
| Bakır-nikel C70600 | ASTM B111 | -40°C ila +200°C | < 500 sayfa/dakika | Deniz soğutma suyu, acı su |
| Alaşım 625/825/800H | ASTM B163 / B444 | -196°C ila +600°C | Dakikada 500 sayfaya kadar | Yüksek sıcaklıkta aşındırıcı servis, ekşi gaz |
Tüp Levha Malzemeleri
Aşındırıcı olmayan boru tarafı sıvıları için karbon çeliği SA-516 Gr.70
Yüksek basınçta aşındırıcı servis için karbon çeliği üzerine paslanmaz kaplama; kaplama kalınlığı minimum 3 mm
Tamamen aşındırıcı servis için sağlam paslanmaz 304L / 316L
Açık deniz ve deniz suyu hizmetleri için dubleks veya titanyum
Aşırı ekşi veya klorür servisi için Inconel 625 gibi alaşım kaplama
Borudan Boruya Bağlantı Çeşitleri
| Ortak Tip | Yöntem | Çekme Gücü | Geçerli Hizmet |
|---|---|---|---|
| Yalnızca genişletilmiş | 160–220 MPa'da hidrolik genleşme, 5–8 saniye tutma | CS için ≥ 20 MPa; SS için ≥ 25 MPa | Toksik olmayan, döngüsel olmayan, temiz sıvılar |
| Yalnızca kaynaklı | GTAW köşe kaynağı, bacak 1,5–2,0 mm | Yalnızca kaynaktan mekanik tutma | Yüksek basınçlı gaz, hidrojen servisi |
| Kaynak yap + genişlet | 160–200 MPa'da conta kaynağı artı hidrolik genleşme | ≥ 25 MPa | Döngüsel termal hizmet, yüksek basınç, zehirli sıvılar |
| Tam nüfuziyetli kaynak | GTAW tam penetrasyon | ≥ 30 MPa | Aşırı basınç, hidrojen, yüksek güvenlik faktörü |
Üretim Süreci – Temel Kontroller
Boru Sac Delme
Matkap ucu boyutu ISO 286'ya göre H11 toleransına göre kontrol edilir
Çizimden bağ sapması ≤ ±0,2 mm
Genişletilmiş bağlantılar için delik yüzey kalitesi Ra ≤ 1,6 μm
Her iki yüzdeki tüm deliklerin çapakları alınmış ve tüp yerleştirilmeden önce temizlenmiştir.
Tüp Genişletme
Hidrolik genleşme basıncı 160–220 MPa; tutma süresi 5–8 saniye
Genişleme derinliği minimum 1,5 × tüp dış çapı veya 2 × tüp duvar kalınlığı tüp tabakasına
Genişleme sonrası ölçüm kontrolü: Tüplerin %100'ü, tüp iç çapından 0,5 mm daha küçük bir ölçüm bilyesini kabul eder
Paket başına ilk makale üzerinde çekme testi
Borudan Boruya Kaynak
GTAW işlemi, otomatik veya manuel
Sızdırmazlık kaynağı için fileto ayağı yüksekliği 1,5–2,0 mm
Boru duvarına tam nüfuziyetli kaynak kökü nüfuzu ≥ 0,5 mm
ASME VIII-1 UW-51'e göre %100 sıvı penetrant testi
ASME Bölüm IX'a göre nitelikli kaynak prosedürü
Kaynak Sonrası Isıl İşlem
Karbon çelik boru sac kalınlığı 38 mm'yi aştığında gereklidir
NACE MR0175 / ISO 15156 uyarınca servis ıslak H₂S içerdiğinde gereklidir
Tipik PWHT döngüsü: 620°C ± 10°C, 25 mm kalınlık başına 1 saat tutun, minimum 1 saat
Kontrollü soğutma hızı ≤ 50°C/saat ila 400°C
Paket Başına Denetim ve Test
Boyut Kontrolü
| Öğe | Hoşgörü | Yöntem |
|---|---|---|
| Tüp dış çapı | ASTM B730'a göre ±0,11 mm | Mikrometre |
| Boru duvar kalınlığı | Nominal değerin ±%10'u | Ultrasonik gösterge |
| Paket uzunluğu | TEMA RCB-8 başına ±1,5 mm | Mezura veya lazer |
| Bölme aralığı | ±1,5 mm | Kumpas veya şablon |
| Delik bağ sapması | ≤ ±0,2 mm | Optik karşılaştırıcı |
| U-bükülme yarıçapı | R ≥ 2 × tüp dış çapı | Şablon göstergesi |
Tahribatsız Muayene
Borudan boruya kaynaklar: ASME VIII-1 UW-51'e göre %100 sıvı penetrant testi
Boru levha kaplaması: ASME VIII-1 UW-13'e göre bağ bütünlüğü için %100 ultrasonik test
Borunun iç yüzeyi: Rastgele numune üzerinde Borescope muayenesi; Tüplerin %100'ü mastar topunu geçiyor
Varsa kanatlı borular: Gevşek veya eksik kanatçıklar açısından görsel inceleme
Basınç Testi
Hidrostatik test: ASME VIII-1 UG-99'a göre 1,3 × tasarım basıncı
Tutma süresi: minimum 30 dakika
Kabul: sıfır basınç kaybı ve görünür sızıntı yok
Belirtilmişse pnömatik sızıntı testi: 0,6 MPa hava veya nitrojen; sabun köpüğü tespiti
Sızıntı oranı kabulü: ≤ 1×10⁻⁵ Eşdeğer orifis yöntemi başına Pa·m³/s
Gönderi Başına Dokümantasyon
EN 10204 3.1 veya 3.2'ye göre malzeme testi sertifikaları
Varsa ASME U-damgası veri raporu
Tasarım başına tamamlanan TEMA veri sayfası
Boyutsal inceleme raporu
Basınç kayıt tablosunu içeren hidrostatik test raporu
Gerçekleştirildiği şekliyle PT, UT, RT veya VT için NDE raporları
Kaynak prosedürü spesifikasyonu ve prosedür yeterlilik kaydı
Boru demeti uygulama çizimi
İlk ürün için tüp çekme test raporu
Paket nakliye boyutları ve ağırlığını içeren paketleme listesi
Seçim Kontrol Listesi – Tüp Paketi
TEMA tipi – Sabit boru levhası / U boru / Yüzer kafa
Kabuk iç çapı ve tüp levha çapı
Borunun dış çapı, duvar kalınlığı ve uzunluğu
Boru adımı ve düzeni – Üçgen / Kare
Boru malzemesi ve boru levha malzemesi
Borudan boruya bağlantı tipi – Genişletilmiş / Kaynaklı / Kombine
Boru tarafı ve kabuk tarafı için tasarım basıncı
Boru tarafı ve kabuk tarafı için tasarım sıcaklığı
Her iki taraf için sıvı bileşimi – malzeme uyumluluğunu doğrulamak için
Borular ve boru levhası için korozyon payı
Bölme tipi ve aralığı – izin verilen basınç düşüşü ve titreşim kriterlerine dayalıdır
Proje spesifikasyonuna göre NDE ve test gereksinimleri
Malzeme ve hizmete dayalı PWHT gereksinimi
Miktar – yedek paket, yedek paket veya yeni ekipman
Tasarım Sınırlama Beyanı – Boru Paketi
Tüp paketi aşağıdaki sınırlamalara tabidir:
Mevcut ısı eşanjörünün kabuk geometrisine, boru levha boyutlarına ve flanş düzenine uygun olmalıdır.
Kabuk, kanallar ve flanşlarla birleştirilene kadar iç basınç açısından derecelendirilmemiştir.
Erozyon ve tüp tıkanma riski nedeniyle, yukarı akış filtrelemesi olmadan tüp tarafındaki katı madde içeriğinin ağırlıkça %2'nin üzerinde olması önerilmez.
Yılda 500 çevrimin üzerindeki termal döngüler veya zehirli hizmet için yalnızca genişletilmiş bağlantılar önerilmez.
U-boru demetleri, tüplerin içinde mekanik olarak temizlenemez; kimyasal temizlik gereklidir.
Sabit boru levha demetleri, sıcaklık farkı izin verilen sınırı aştığında bir kabuk genleşme derzi gerektirebilir.
Mutlak 1 kPa'nın altındaki vakum hizmeti için ASME VIII-1 UG-29'a göre ilave takviye veya destek gerekebilir.
Östenitik paslanmaz çeliğe yönelik hidrotest suyunun, gerilimli korozyon çatlamasını önlemek için ≤ 50 ppm klorür içeriğine sahip olması gerekir.
