لوله های پره دار دندانه دار برای HRSG – ASTM A179
بررسی اجمالی محصول
لوله های پره دار دندانه دار ASTM A179 برای HRSGلوله‌های انتقال حرارتی هستند که برای افزایش منطقه موثر انتقال حرارت خارجی ژنراتورهای بخار بازیابی گرما (HRSG) طراحی شده‌اند، به‌ویژه در بخش‌های بازیافت حرارت با دمای پایین‌تر تا متوسط مانند اکونومایزرها، پیش‌گرم‌کن‌های آب تغذیه، و سایر ماژول‌های بازیابی حرارت در سمت گاز.
لوله تولید شده ازفولاد کم کربن ASTM A179 بدون درز سرد، در حالی که یک باله فلزی دندانه دار یا قطعه قطعه شده به صورت مارپیچی زخمی شده یا به طور مکانیکی به سطح لوله متصل می شود. هندسه باله دندانه دار سطح خارجی را افزایش می دهد در حالی که آشفتگی کنترل شده را در جریان گاز ایجاد می کند و انتقال حرارت را در مقایسه با لوله لخت بهبود می بخشد.
ASTM A179 به طور خاص برای لوله های فولادی کم کربن سرد بدون درز مورد استفاده در مبدل های حرارتی، کندانسورها و تجهیزات انتقال حرارت مشابه در نظر گرفته شده است. استاندارد قطرهای خارجی لوله را از1/8 اینچ تا 3 اینچ (3.2-76.2 میلی متر).
برای کاربردهای HRSG، طراحی باله دندانه دار تعادل عملی بین آن ها را فراهم می کندراندمان انتقال حرارت، افت فشار سمت گاز، طراحی تجهیزات فشرده، قابلیت ساخت و دسترسی به تعمیر و نگهداری.
ویژگی های کلیدی
- لوله پایه فولادی کم کربن بدون درز ASTM A179
- ساخت باله دندانه دار یا قطعه قطعه برای افزایش ناحیه انتقال حرارت
- سطح خارجی موثر بالا
- بهبود انتقال حرارت سمت گاز در مقایسه با لوله های لخت
- مناسب برای اکونومایزر و بخش های بازیابی حرارت HRSG با دمای پایین تر
- ارتفاع، ضخامت، گام و پیکربندی باله انعطاف پذیر
- موجود در طول لوله های سفارشی و پیکربندی باله
- مناسب برای پروژه‌های بازیابی HRSG و گرمای زباله با حجم بالا
- بازرسی ابعادی و تست فشار با توجه به نیاز پروژه موجود است
- می تواند با عملیات سطح مشخص، آماده سازی نهایی و بسته بندی ارائه شود
نحوه عملکرد لوله های پره دار دندانه دار در HRSG
HRSG انرژی حرارتی را از گازهای داغ خروجی بازیابی می کند و آن انرژی را به آب یا بخار منتقل می کند. گاز خروجی از کناره های لوله پره دار عبور می کند در حالی که آب یا بخار از طریق لوله جریان می یابد.
باله های دندانه دار سطح انتقال حرارت در معرض گاز خروجی را بزرگ می کنند. به جای تکیه بر سطح نسبتاً کوچک بیرونی لوله، باله ها منطقه بسیار بزرگتری را برای تبادل حرارت فراهم می کنند.
فرآیند انتقال حرارت را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
گاز داغ اگزوز → باله دندانه دار → اتصال پره به لوله → دیواره لوله → مایع داخلی
دندانه ها لایه مرزی گاز را قطع می کنند و باعث اختلاط بیشتر در اطراف سطوح باله می شوند. این می تواند انتقال حرارت سمت گاز را بهبود بخشد و در عین حال به طراحان اجازه می دهد تا افت فشار را از طریق انتخاب ارتفاع، ضخامت، گام و آرایش لوله کنترل کنند.
در HRSG، این طرح به ویژه در مواردی مفید است که ضریب انتقال حرارت سمت گاز در مقایسه با ضریب سمت آب نسبتاً پایین است.
برنامه های معمول HRSG
لوله های پره دار دندانه دار ASTM A179 معمولاً برای موارد زیر در نظر گرفته می شوند:
1. اکونومایزرهای HRSG
اکونومایزر گرما را از گاز خروجی به آب تغذیه دیگ بخار قبل از ورود آب به بخش های با دمای بالاتر HRSG منتقل می کند.
لوله‌های پره‌دار دندانه‌دار، ناحیه انتقال حرارت موجود در سمت گاز را افزایش می‌دهند و به اکونومایزر این امکان را می‌دهند که گرمای باقی‌مانده اگزوز را در یک چیدمان لوله-بانک فشرده بازیابی کند.
2. پیش گرم کن های آب تغذیه
برای محدوده دمایی مناسب، می‌توان از لوله‌های پره‌دار دندانه‌دار برای پیش‌گرم کردن آب تغذیه با استفاده از اگزوز بازیابی شده یا گرمای فرآیند استفاده کرد.
3. بخش های بازیابی حرارت زباله
آنها را می توان در تجهیزات بازیابی گرما که در آن گاز داغ موجود است، اما دمای عملیاتی با مواد لوله فولادی کم کربن سازگار است، گنجانید.
4. بازیابی حرارت گاز به آب
این طرح برای وظایف انتقال حرارت از گاز به مایع در جایی که به افزایش سطح خارجی نیاز است، مناسب است.
5. تجهیزات HRSG و WHR صنعتی
- نیروگاه های سیکل ترکیبی
- سیستم های تولید همزمان صنعتی
- بازیابی اتلاف-گرمای توربین گاز
- بازیابی حرارت فرآیند
- سیستم های ضایعات و حرارت پالایشگاهی و پتروشیمی
- دیگ های صنعتی و دیگ های بازیابی حرارت
- تجهیزات بازیابی حرارت گازهای خروجی
انتخاب مواد همیشه باید بر اساس دمای واقعی دیواره لوله، ترکیب گاز، فشار، محیط خوردگی و کد طراحی قابل اجرا باشد.ASTM A179 یک ماده لوله مبدل حرارتی کم کربن است و نباید به طور خودکار جایگزین گریدهای فولاد آلیاژی مورد استفاده در مقاطع HRSG با دمای بالاتر شود.
مشخصات لوله پایه ASTM A179
ASTM A179/A179M مشخص می کندلوله های فولادی بدون درز، با کشش سرد و کم کربنبرای مبدل های حرارتی، کندانسورها و تجهیزات مشابه انتقال حرارت. فهرست فعلی ASTM A179/A179M-24 را به عنوان نسخه فعال شناسایی می کند.
مسیر تولید مهم است زیرا کشش سرد کنترل ابعادی و کیفیت سطح خوبی را فراهم می کند. ASTM A179 همچنین نیاز به عملیات حرارتی پس از عبور نهایی کشش سرد دارد1200 درجه فارنهایت[650 درجه سانتیگراد]یا بالاترتحت الزامات مشخصات ذکر شده
محدوده اندازه مشترک
ASTM A179 به خودی خود اجازه می دهد که قطرهای بیرونی لوله از1/8 اینچ تا 3 اینچ (3.2-76.2 میلی متر).
برای لوله‌های پره‌دار دندانه‌دار که در تجهیزات HRSG و بازیابی حرارت استفاده می‌شوند، اندازه‌های عملی پروژه معمولاً با توجه به وظیفه انتقال حرارت مورد نیاز، سرعت گاز، افت فشار، چیدمان لوله-بانک و الزامات ساخت انتخاب می‌شوند.
ابعاد تیوب پایه معمولی
| مورد |
محدوده مشترک / گزینه |
| مواد لوله پایه |
ASTM A179 |
| لوله OD |
تقریبا 12.7-63.5 میلی متر معمولا استفاده می شود. سایزهای دیگر موجود است |
| ضخامت دیواره لوله |
تقریبا 1.5-5.0 میلی متر معمولا استفاده می شود |
| طول لوله |
3000-12000 میلی متر معمولی؛ طول های سفارشی موجود |
| مواد باله |
فولاد کربن یا سایر مواد مشخص شده |
| ارتفاع باله |
تقریبا 10-25 میلی متر معمولا استفاده می شود |
| ضخامت باله |
تقریبا 0.8-2.0 میلی متر معمولا استفاده می شود |
| پیچ باله |
تقریبا 2.0-8.0 میلی متر معمولا استفاده می شود |
| نوع باله |
دندانه دار / قطعه قطعه / زخم مارپیچ |
| پوشش باله |
پیوسته یا مشخص شده با توجه به طراحی |
| پایان پیکربندی |
ساده، بدون پره، اریب یا خاص پروژه |
محدوده های فوق به جای محدودیت های اعمال شده توسط ASTM A179، محدوده های عرضه مهندسی معمولی هستند. ابعاد نهایی باید در مقابل طراحی حرارتی و مکانیکی HRSG تایید شود.
طراحی باله دندانه دار
باله دندانه دار با وقفه ها یا برش های مکرر در امتداد نوار باله ساخته می شود. در مقایسه با یک باله مارپیچ کاملاً پیوسته، هندسه قطعه‌بندی شده می‌تواند اختلاط گاز در اطراف باله را بهبود بخشد و رفتار انبساط حرارتی را تسهیل کند.
پارامترهای طراحی معمولی عبارتند از:
- ارتفاع باله
- ضخامت باله
- پیچ باله
- عرض دندانه
- عمق دندانه
- فرکانس دندانه زدن
- اتصال باله به لوله
- انتهای لوله برهنه
- ترتیب لوله-بانک
پیکربندی بهینه به نرخ جریان گاز خروجی HRSG، دمای گاز، افت فشار مجاز، تمایل رسوب، هدف انتقال حرارت و فضای نصب موجود بستگی دارد.
بنابراین برای پروژه هایی که نیاز به عملکرد حرارتی دقیق دارند، ابعاد باله باید از بین آنها انتخاب شودمحاسبه طراحی حرارتی به جای اندازه استاندارد عمومی.
ASTM A179 ترکیب شیمیایی
ASTM A179 یک فولاد کم کربن با ترکیب شیمیایی نسبتا ساده است. ترکیب مشخص شده عبارت است از:
| عنصر |
الزامات ASTM A179 |
| کربن (C) |
0.06-0.18٪ |
| منگنز (Mn) |
0.27-0.63٪ |
| فسفر (P) |
≤0.035٪ |
| گوگرد (S) |
≤0.035٪ |
| سیلیکون (Si) |
به عنوان محدوده آلیاژی مورد نیاز مشخص نشده است |
| کروم (کروم) |
مشخص نشده است |
| نیکل (Ni) |
مشخص نشده است |
| مولیبدن (Mo) |
مشخص نشده است |
مشخصات ASTM به طور خاص مورد نیاز کربن، منگنز، فسفر و گوگرد را برای این درجه مشخص می کند.
ترکیب کم کربن از قابلیت تولید خوب پشتیبانی می کند و مواد را برای لوله های مبدل حرارتی با کشش سرد مناسب می کند.
خواص مکانیکی ASTM A179
حداقل الزامات مکانیکی معمول برای لوله ASTM A179 عبارتند از:
| اموال |
مورد نیاز |
| استحکام کششی |
≥325 مگاپاسکال |
| قدرت تسلیم |
≥180 مگاپاسکال |
| ازدیاد طول |
≥35% |
| سختی |
≤72 HRB |
این مقادیر معمولاً برای لوله های ASTM A179 گزارش می شوند. مشخصات خرید قابل اجرا و ویرایش فعلی استاندارد باید بر پذیرش نهایی حاکم باشد.
نیاز ازدیاد طول نسبتاً بالا برای عملیات شکل‌دهی و ساخت لوله مفید است. خواص مکانیکی مشمول محدودیت‌های کاربردی در ASTM A179 است، از جمله محدودیت‌هایی برای لوله‌های بسیار کوچک و دیواره‌های بسیار نازک.
فرآیند تولید
یک مسیر تولید معمولی برای لوله های پره دار دندانه دار ASTM A179 عبارت است از:
شمش فولادی ← سوراخکاری ← نورد گرم ← کشش سرد ← عملیات حرارتی ← صاف کردن ← برش ← بازرسی ابعادی ← آماده سازی باله ← اتصال باله ← تشکیل دندانه/شکل دهی باله ← بازرسی لوله پره تمام شده ← آزمایش → علامت گذاری و بسته بندی
لوله پایه ASTM A179 با فرآیند بدون درز و کشش سرد تولید می شود.
برای تولید لوله پره ای، توجه ویژه ای به موارد زیر می شود:
- لوله OD و ضخامت دیواره
- صاف بودن لوله
- ارتفاع باله
- پیچ باله
- ضخامت باله
- پیوست باله
- تماس باله به لوله
- قوام دندانه
- طول انتهای لوله برهنه
- طول کلی لوله
بازرسی و آزمایش
کنترل کیفیت می تواند هر دو را شامل شودبازرسی لوله پایهوبازرسی لوله پره دار به پایان رسید.
1. تجزیه و تحلیل شیمیایی
تجزیه و تحلیل حرارت و در صورت نیاز، تجزیه و تحلیل محصول تأیید می کند که لوله پایه با شیمی مشخص شده ASTM A179 مطابقت دارد.
2. تست کشش
تست کشش استحکام کششی، استحکام تسلیم و ازدیاد طول مواد لوله را تأیید می کند.
3. تست سختی
تست سختی انطباق با الزامات مشخص شده ویژگی مکانیکی را تایید می کند.
4. تست صاف کردن
آزمایش صاف کردن، شکل پذیری لوله و مقاومت در برابر تغییر شکل را ارزیابی می کند. ASTM A179 آزمایش مسطح سازی را در میان معاینات لوله مورد نیاز شناسایی می کند.
5. تست شعله ور شدن
آزمایش فلرینگ توانایی لوله را برای انبساط کنترل شده بدون ترک یا نقص غیرقابل قبول ارزیابی می کند.
6. تست فلنج
در صورت لزوم، آزمایش فلنج ممکن است با توجه به الزامات خرید و مشخصات قابل اجرا انجام شود.
7. تست هیدرواستاتیک
تست هیدرواستاتیک یکپارچگی فشار لوله نهایی را بررسی می کند. ASTM A179 آزمایش هیدرواستاتیک را در میان آزمایش های لوله مشخص شده خود شناسایی می کند.
8. جریان گردابی / معاینه غیر مخرب
بررسی جریان گردابی یا روش NDE مناسب دیگری ممکن است توسط خریدار یا استاندارد پروژه قابل اجرا برای تشخیص ناپیوستگی در لوله مشخص شود.
9. بازرسی ابعادی
لوله های تمام شده برای موارد زیر بازرسی می شوند:
- لوله OD
- ضخامت دیوار
- طول کلی
- ارتفاع باله
- پیچ باله
- ضخامت باله
- تراکم باله
- طول انتهایی برهنه
- صراط مستقیم
- پیوست باله
10. بازرسی بصری
سطوح لوله و باله از نظر ترک، اکسیداسیون بیش از حد، تغییر شکل، باله های آسیب دیده، اتصال ضعیف و سایر عیوب قابل مشاهده بررسی می شوند.
ASTM A179 به لوله های تمام شده نیاز دارد که بدون رسوب باشند و مقدار کمی از اکسیداسیون در نظر گرفته نشود.
مزایای لوله های دندانه دار ASTM A179 برای HRSG
افزایش منطقه انتقال حرارت
باله به طور قابل ملاحظه ای سطح خارجی موجود برای انتقال حرارت گازهای خروجی را افزایش می دهد.
تجهیزات بازیابی حرارت فشرده
سطح انتقال حرارت بیشتری را می توان در یک پوشش جریان گاز معین نصب کرد که در صورت لزوم به کاهش اندازه تجهیزات کمک می کند.
انتقال حرارت از سمت گاز بهبود یافته است
دندانه ها لایه مرزی را قطع می کنند و باعث اختلاط گاز در اطراف سطح باله می شوند.
ویژگی های ساخت خوب
لوله کم کربن ASTM A179 شکل پذیری خوبی را ارائه می دهد و برای ساخت مبدل حرارتی مناسب است.
مواد مقرون به صرفه
برای رژیم های دمایی که در آن فولاد کربنی از نظر فنی مناسب است، A179 می تواند یک جایگزین اقتصادی برای لوله های آلیاژی بالاتر ارائه دهد.
طراحی مهندسی انعطاف پذیر
ارتفاع باله، گام، ضخامت، فاصله لوله و ابعاد انتهایی برهنه را می توان با توجه به طراحی حرارتی HRSG سفارشی کرد.
چرا لوله های دندانه دار ASTM A179 را انتخاب کنید؟
ما لوله های پره دار دندانه دار را مطابق با مشتری خاص تولید می کنیمالزامات حرارتی، ابعادی، مواد و بازرسیبه جای تکیه بر یک پیکربندی یک اندازه مناسب برای همه.
توانایی تامین ما می تواند شامل موارد زیر باشد:
- لوله های پایه ASTM A179 / ASME SA179
- OD لوله و ضخامت دیواره سفارشی
- ارتفاع و گام باله سفارشی
- پیکربندی باله های دندانه دار یا قطعه بندی شده
- طول لوله سفارشی
- انتهای لوله برهنه مشخص شده
- قابلیت ردیابی مواد و ابعاد
- بازرسی مکانیکی – اموال
- تست هیدرواستاتیک و NDE در صورت نیاز
- گواهی های آزمایش آسیاب و اسناد بازرسی
- بسته بندی صادراتی مناسب برای حمل و نقل از راه دور
برای پروژه های HRSG، مشتریان می توانند موارد مورد نیاز را ارائه دهنددمای گاز، جریان گاز، شرایط آب/بخار، فشار طراحی، افت فشار مجاز، ابعاد لوله-بانک و وظیفه حرارتی مورد نیاز، اجازه می دهد تا پیکربندی لوله پره ای در اطراف برنامه واقعی انتخاب شود.
نکته مهم انتخاب مواد
ASTM A179 یک استمواد لوله مبدل حرارتی کم کربن، فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن نیست. بنابراین، به طور کلی برای وظایف بازیابی گرمای مناسب با دمای پایین تر از گرمترین قطعات فشار HRSG مناسب است.
برای اکونومایزرهای با دمای بالا، سوپرهیترها، گرم‌کننده‌ها یا سایر بخش‌ها با دمای فلز بالا، بسته به طراحی مهندسی ممکن است به گریدهای آلیاژی مانند ASTM/ASME T11، T12، T22، T91 یا گریدهای ضد زنگ نیاز باشد.
مواد لوله نهایی همیشه باید بر اساس انتخاب شوددمای طراحی، فشار طراحی، شرایط خوردگی، کد قابل اجرا دیگ بخار / مخزن تحت فشار، و الزامات مهندسی سازنده HRSG.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
