Sản xuất bó ống chữ U: Các thông số kiểm tra và kiểm soát chất lượng cho bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống
Trong bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, bó ống quyết định hiệu quả hoạt động và tuổi thọ. Hình ảnh trên cho thấy một cuộc kiểm tra trước khi giao hàng tại nhà máy sản xuất, nơi một kỹ thuật viên kiểm soát chất lượng đang kiểm tra một cụm bó ống chữ U.
Không giống như thiết kế ống cố định, bó ống chữ U sử dụng một tấm ống duy nhất. Các ống được uốn cong thành hình chữ U, với cả hai đầu được cố định vào cùng một tấm ống. Cấu hình này mang lại những ưu điểm kỹ thuật cụ thể:
Quản lý giãn nở nhiệt: Mỗi ống chữ U giãn nở tự do, loại bỏ nhu cầu về khớp nối giãn nở vỏ. Thiết kế này phù hợp cho các dịch vụ có chênh lệch nhiệt độ vượt quá 100°C.
Khả năng chịu áp suất cao: Cấu hình hỗ trợ cố định-tự do làm giảm tập trung ứng suất nhiệt, làm cho nó phù hợp cho dịch vụ khí áp suất cao hoặc hydro.
Khả năng tiếp cận bảo trì phía vỏ: Bó ống có thể được rút ra để làm sạch cơ học các bề mặt phía vỏ.
Hình ảnh minh họa các giai đoạn kiểm tra chính. Dung sai sản xuất được kiểm soát như sau:
1. Gia công tấm ống và lỗ
Tấm ống được khoan bằng CNC với dung sai lỗ H11.
Độ lệch chiều rộng dây chằng được duy trì trong phạm vi ±0.2 mm để đảm bảo kết nối ống-tấm ống đáng tin cậy.
Độ hoàn thiện bề mặt lỗ: Ra ≤ 1.6 μm cho các mối nối được ép; Ra ≤ 3.2 μm cho các mối nối hàn.
2. Lắp ráp vách ngăn và bộ phận hỗ trợ
Dung sai khoảng cách vách ngăn được kiểm soát trong phạm vi ±1.5 mm.
Thanh giằng và ống đệm khóa chặt các vách ngăn vào vị trí.
Chiều dài ống không được hỗ trợ tối đa: ≤ 36 × đường kính ngoài ống đối với thép carbon; ≤ 30 × đường kính ngoài ống đối với thép không gỉ.
3. Kết nối đầu ống
Các mối nối hàn được kiểm tra thẩm thấu (PT) 100% theo ASME VIII-1 UW-51.
Các mối nối được ép được kiểm tra kéo đứt với áp suất tối thiểu 20 MPa đối với thép carbon và 25 MPa đối với thép không gỉ.
| Vật liệu | Thông số kỹ thuật | Phạm vi nhiệt độ | Giới hạn Chloride | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Thép carbon | SA-179 / 20# | -20°C đến +425°C | Không áp dụng | Nước, dầu, hơi nước |
| Thép không gỉ 304L / 316L | ASTM A213 | -196°C đến +500°C | ≤ 200 ppm | Axit hữu cơ, dung dịch muối |
| Duplex 2205 | ASTM A789 | -40°C đến +280°C | ≤ 300 ppm ở 80°C | Ngoài khơi, nước biển, CO₂/H₂S |
| Titanium Gr.2 | ASTM B338 | -40°C đến +230°C | Lên đến 20.000 ppm | Nước biển, nước muối, hàm lượng chloride cao |
Mỗi bó ống trải qua các kiểm tra được xác minh sau:
Kiểm tra kích thước: Chiều dài tổng thể bó ống, đường kính ngoài, khoảng cách vách ngăn và bán kính uốn cong chữ U (R ≥ 2 × đường kính ngoài ống để tiếp cận làm sạch cơ học).
Kiểm tra không phá hủy: 100% PT trên mối hàn ống-tấm ống; 100% UT trên lớp phủ tấm ống.
Kiểm tra thủy tĩnh: Theo ASME VIII-1 UG-99 ở 1.3 × áp suất thiết kế, giữ trong 30 phút. Yêu cầu không giảm áp suất và không có rò rỉ nhìn thấy được để chấp nhận.
Bó ống chữ U được áp dụng khi các điều kiện sau được đáp ứng:
Chênh lệch nhiệt độ giữa phía ống và phía vỏ lớn hơn 60°C.
Phía ống xử lý khí áp suất cao hoặc môi chất ăn mòn.
Yêu cầu làm sạch cơ học phía vỏ, nhưng làm sạch bên trong phía ống chỉ giới hạn ở phương pháp hóa học.
Áp suất thiết kế lên đến 35 MPa và nhiệt độ thiết kế lên đến 600°C (tùy thuộc vào vật liệu).
Để thiết kế nhiệt và cơ khí sơ bộ, cần có các dữ liệu quy trình sau:
Thành phần chất lỏng phía ống và phía vỏ.
Nhiệt độ đầu vào và đầu ra cho cả hai phía.
Áp suất thiết kế và áp suất giảm cho phép.
Đường kính vỏ và chiều dài ống tối đa có sẵn.
Lớp chống ăn mòn và nồng độ chloride.
Với các thông số này, có thể cung cấp khuyến nghị lựa chọn bó ống và bảng tính toán nhiệt.
