Как выбрать стальные бесшовные трубы для теплообменника

Играют решающую роль, функционируют как высокоэффективные тепловые транспортеры, которые передают тепло из одной среды в другую, обеспечивая бесперебойную работу производственных процессов. Производительность и срок службы теплообменника напрямую влияют не только на безопасность производства, но и на экономическую выгоду предприятия. Бесшовные стальные трубы, как ключевые компоненты в, Имеют еще более важный процесс выбора материала, так как он напрямую определяет стабильность работы и срок службы теплообменника.

Трубы из бесшовной стали расположены в центре процесса теплообмена и должны выдерживать высокие температуры, высокие давления и химическую коррозию от рабочей среды. Это требует, чтобы бесшовные стальные трубы обладали рядом критических эксплуатационных характеристик.

• Прочность и пластичность: Во-первых, бесшовные стальные трубы должны обладать хорошей прочностью и пластичностью. Во время теплообмена давление жидкости и механическое напряжение, вызванные тепловым расширением и сжатием, будут действовать на стальную трубку. Если прочность и пластичность стальной трубы недостаточны, может произойти пластическая деформация и усталостный отказ, что повлияет на нормальную работу теплообменника.
• Стабильность при высоких температурах: В условиях высоких температур материал стальной трубы не должен подвергаться термическому размягчению, окислению или значительному снижению механических свойств. Теплообменники, как правило, должны работать стабильно в течение длительного времени в условиях высокой температуры. Если производительность материала нестабильна при высоких температурах, это может привести к снижению эффективности теплообменника или даже к рискам безопасности.
• Окисление и коррозионная стойкость: В зависимости от среды бесшовные стальные трубы также должны обладать хорошей стойкостью к окислению и коррозии. Коррозионное действие средства может причинить стальную трубку пефорировать или протекать, водя к серьезным авариям безопасности. Поэтому выбор материалов с хорошей стойкостью к окислению и коррозии является важной гарантией безопасной эксплуатации теплообменников.
• Теплопроводность: Как стенка прямой теплопередачи теплообменной среды, теплопроводность стальной трубы напрямую влияет на эффективность теплопередачи. Хотя теплопроводность стали относительно ограничена, за счет оптимизации толщины и конструкции материала эффект теплопередачи может быть эффективно улучшен.
• Адаптивность процессаБесшовные стальные трубы также должны быть адаптивны к таким процессам, как сварка, гибка, выпрямление и обработка поверхности, чтобы обеспечить плавное производство теплообменников и качество конечного продукта. В фактическом производстве бесшовные стальные трубы проходят различные методы обработки. Если материал имеет плохую адаптируемость к этим процессам, это повлияет на качество изготовления и эффективность производства теплообменника.

Учитывая разнообразные условия эксплуатации теплообменников, обычно используемые бесшовные стальные трубные материалы в основном включают углеродистую сталь, легированные стали и нержавеющую сталь.

• Углеродистая сталь: Углеродистая сталь является экономичным материалом, подходящим для условий, когда температура не превышает 400 ° C, а среда не является значительно коррозионной. Углеродистая сталь обладает умеренной прочностью, хорошей пластичностью и ударной вязкостью и может выдерживать давление в нормальных условиях эксплуатации. Однако углеродистая сталь подвержена окислению и ухудшению эксплуатационных характеристик при высоких температурах, а ее коррозионная стойкость слабая. Обычно требуются защитные меры, такие как покрытия или накладки, для повышения его характеристик. Углеродистая сталь обладает отличной обрабатываемостью и свариваемостью и широко используется в обычных теплообменниках охлаждающей воды и низкотемпературных процессах.
• Легированная сталь: Легированная сталь повышает прочность и коррозионную стойкость за счет добавления таких элементов, как хром, молибден и никель. Легированная сталь имеет значительно лучшую прочность и термостойкость по сравнению с углеродистой сталью, что делает ее пригодной для средних и высоких давлений и температурных условий. По сравнению с углеродистой сталью легированная сталь более устойчива к окислению и коррозии и может адаптироваться к умеренно агрессивным средам. Легированная сталь также сваривается и проста в обработке. Типичные марки, такие как 12Cr1MoV, широко используются в высокотемпературных трубопроводах для котлов и теплообменников.
• : Нержавеющая сталь обладает отличной устойчивостью к коррозии и высоким температурам, что делает ее идеальным выбором для материалов теплообменников. Высокая ударная вязкость и хорошая прочность нержавеющей стали позволяют ей хорошо работать как в окислительных, так и в восстановительных средах, с выдающейся коррозионной стойкостью. Нержавеющая сталь может использоваться в течение длительного времени при температурах выше 600 ° C. Нержавеющая сталь также имеет хорошую свариваемость, хотя ее относительно сложнее сформировать. Благодаря своим выдающимся свойствам нержавеющая сталь широко используется в таких отраслях, как химическая, нефтяная и ядерная энергетика, где требуется высокая устойчивость к коррозии и нагреванию.

При выборе бесшовных стальных трубных материалов для теплообменников необходимо учитывать несколько факторов, чтобы обеспечить соответствие материала фактическим условиям работы.

• Температура и давлениеТемпература и давление являются основными факторами, влияющими на выбор материала. В условиях высокой температуры и высокого давления материалы должны иметь высокую прочность на текучесть и сопротивление ползучести. Для удовлетворения таких требований обычно используются высокотемпературные легированные стали и аустенитные нержавеющие стали.
• Средние характеристики: Различные теплопередающие среды (такие как вода, пар, масло, кислотные или щелочные растворы) проявляют различные уровни коррозионного воздействия на материалы. Углеродистая сталь подходит для неагрессивных или слабо агрессивных сред, но для условий с агрессивными средами следует использовать нержавеющую сталь или специальные легированные стали.
• Теплопроводность: Теплопроводность материала напрямую влияет на эффективность теплопередачи. Хотя присущая стали проводимость ограничена, оптимизация толщины и конструкции может эффективно улучшить теплопередачу.
• Стоимость и экономическая эффективность: Стоимость материалов и сложность изготовления напрямую влияют на общую стоимость теплообменника. Хотя углеродистая сталь стоит недорого, она требует более частого обслуживания и замены. Нержавеющая сталь имеет более высокую первоначальную стоимость, но более длительный срок службы и лучшую общую экономическую эффективность. Таким образом, баланс материальных затрат и срока службы имеет важное значение, чтобы избежать частых замен и ремонтов, вызванных дешевыми, некачественными материалами.
• Совместимость производственного процесса: Материал должен быть адаптирован к процессам производства бесшовных стальных труб, включая горячую прокатку, холодную прокатку, термообработку и сварку, чтобы обеспечить качество и производительность конечного продукта.

В кожухотрубных теплообменниках соединение между трубкой и трубным листом является ключевой структурой, требующей как герметичной работы, так и устойчивости к давлению среды. Общие методы соединения включают расширение, заварку, и расширение и заварку сочетания из.

• Расширение простое и экономичное, подходит для ситуаций, когда утечка не вызовет серьезных последствий.
• Остаточное напряжение: остаточное напряжение возникает из-за пластической деформации на конце трубки во время расширения. Стресс будет постепенно исчезать при высоких температурах, ослабляя уплотнение.
• Применимые условия: Давление обычно ≤ 4 МПа, температура ≤ 300 ° C.
• Твердость материала: твердость листа трубки должна быть выше, чем конец трубки, чтобы обеспечить прочность на расширение.
• Шероховатость поверхности: Ра 12,5, тип отверстия (ровный или с пазами) влияет на качество расширения.

• Сварка широко используемый метод соединения, со следующими особенностями:
• Удобство обработки: нет необходимости в канавках в отверстии для трубки, отжиге или полировке конца трубки.
• Высокая прочность: сварные соединения обеспечивают высокую прочность и устойчивость к вырыванию. Их также можно отремонтировать, если возникнут утечки.
• Удобно для обслуживания: для удаления протекающих трубок можно использовать специальные инструменты, что удобнее, чем расширение.

• Этот метод подходит для условий высокого давления, высокой проницаемости или односторонней коррозии, чтобы обеспечить абсолютное уплотнение. Общие методы включают расширение сперва после этого сваривая, сваривая после этого расширяя, или сваривая после этого расширяя с пост-расширением:
• Первое расширение после этого сваривая: Улучшает представление усталости сварки но требует чистки масла расширения для предотвращения сваривая качественных проблем.
• Во-первых сваривая после этого расширение: Избегает загрязнения масла но может треснуть сварные швы во время расширения. Расстояние между концом трубки и плитой должно быть увеличено (около 16 мм) для предотвращения трескать.

Бесшовные стальные трубы являются незаменимыми ключевыми компонентами в промышленных теплообменниках, с процессами выбора материалов и соединения, определяющими их производительность и срок службы. При практическом применении необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как прочность, пластичность, высокотемпературная стабильность, стойкость к окислению и коррозии, теплопроводность и технологичность при выборе материалов. В то же время выбор подходящего метода соединения трубчатого листа обеспечивает герметичность и прочность, что необходимо для безопасной и эффективной работы теплообменников. Путем выбора научных материалов и разработки технологических процессов можно эффективно повысить производительность и срок службы теплообменников, способствуя промышленной безопасности и экономической эффективности.