Comment choisir des tubes d'échange thermique en acier inoxydable ou des tubes de fluide en acier inoxydable appropriés?

Choisir des tubes d'échange thermique en acier inoxydable ou des tubes de fluide en acier inoxydable appropriés nécessite une évaluation globale à partir de multiples dimensions, telles que le positionnement fonctionnel, les propriétés des matériaux, la conception structurelle et les normes et spécifications, en fonction des exigences opérationnelles spécifiques (telles que la fonction, le milieu, la température, la pression, etc.). Voici un guide de sélection étape par étape :

1. Clarifier les exigences fonctionnelles de base (tube d'échange thermique vs tube de fluide)

1. Prioriser le but de la sélection

Si vous l'utilisez pour l'échange thermique (par exemple, les échangeurs thermiques, les condenseurs) : Lorsque vous choisissez des tubes d'échange thermique en acier inoxydable, l'accent devrait être mis sur « transfert thermique efficace » et « adaptabilité à la température ».

Si vous l'utilisez pour le transport de fluides (par exemple, les systèmes de pipelines, la transmission de milieu) : Lorsque vous choisissez des tubes de fluide en acier inoxydable, l'accent devrait être mis sur « transport sûr » et « contrôle de la résistance du fluide ».

2. Analyser les paramètres environnementaux des conditions de travail

1. Caractéristiques du milieu

Corrosivité :

Environnement corrosif ordinaire (comme l'eau, les acides faibles) : on peut choisir l'acier inoxydable 304 (faible coût, performance globale équilibrée).

Environnement de forte corrosion ou avec des ions chlorure (comme l'eau de mer, la solution saline) : on devrait choisir l'acier 316L (résistant à la corrosion par les ions chlorure) et l'acier duplex 2205 (plus haute résistance et corrosion résistance).

Environnement d'oxydation à haute température (comme la fumée, la vapeur) : on peut choisir l'acier 321 (contenant Ti, résistant à la corrosion intergranulaire), l'acier 310S (résistant à une température de 1200 °C) ou les alliages à base de nickel (comme Inconel 625).

Propreté :

Les industries alimentaires et pharmaceutiques exigent des « conduites de qualité sanitaire » et choisissent des tuyaux de fluide avec des parois internes polies (comme 316L, Ra ≤ 0,8 μm) ; Si le milieu du tube d'échange de chaleur est sujet à l'encrassement, on devrait choisir des tubes filetés ou ondulés (pour améliorer la turbulence et réduire l'encrassement).

2. Température et pression

Scénario de haute température (>300 °C) :

Tuyau d'échange de chaleur : La priorité devrait être donnée aux matériaux ayant une haute conductivité thermique et une bonne résistance à haute température (par exemple, le 304 a une meilleure conductivité thermique que le 316L, mais le 321 est plus résistant au fluage à haute température).

Tuyau de fluide : Il doit répondre à la résistance à la durabilité à haute température (se référer à la norme GB/T 14976 ou à la norme ASME SA312 pour les nuances d'acier à haute température).

Scénarios de haute pression (tels que les chaudières haute pression, les réacteurs chimiques) :

Tuyau d'échange de chaleur : Un tuyau sans soudure à paroi épaisse (tel que le tuyau d'échange de chaleur haute pression spécifié dans la norme GB/T 24593) est requis pour garantir la résistance à la contrainte de différence de température et la résistance à la pression.

Tuyau de fluide : Sélectionner l'épaisseur de paroi en fonction du niveau de pression (par exemple, Sch40, Sch80) et passer un test hydraulique (généralement 1,5 fois la pression de fonctionnement).

3. Vitesse et débit

Tuyaux d'échange de chaleur : Des petits diamètres de tuyau (tels que 19 mm et 25 mm) facilitent l'agencement dense et augmentent la surface d'échange de chaleur ; Des structures spéciales (ailettes/filetages) augmentent la turbulence et améliorent le transfert de chaleur (adapté aux gaz ou aux liquides à faible vitesse).

Tuyau de fluide : Calculez le diamètre du tuyau en fonction du débit (suivant le débit économique : liquide 1 - 3 m/s, gaz 10 - 30 m/s), avec une paroi interne lisse pour réduire la perte de pression (évitez d'utiliser des structures avec ailettes ou filetages).

3. Sélection de la qualité du matériau (comparaison des paramètres clés)

Comme indiqué dans la Figure 1

4. Conception structurale et sélection des spécifications

1. Conception spéciale des tubes d'échange de chaleur

Structure à transfert de chaleur amélioré :

Tuyau à ailettes : utilisé pour l'échange de chaleur du côté gaz (augmentation de la surface, par exemple pour les refroidisseurs d'air) ;

Tuyau fileté/tuyau ondulé : augmente la perturbation du fluide et réduit le dépôt de salissures (adapté aux milieux sujets à l'encrassement, tels que le tartre d'eau et le tartre d'huile) ;

Tuyau mince (épaisseur de paroi ≤ 1 mm) : Réduit la résistance thermique, mais assure la résistance à la pression (par exemple, l'étanchéité lors du gonflement/soudage).

Plage de spécifications : Le diamètre extérieur est généralement de 10 - 50 mm, et la longueur est personnalisée selon la taille de l'échangeur de chaleur (par exemple, 3 - 12 mètres), qui doit être adaptée à l'espacement des trous et à l'agencement de la plaque tubulaire (agencement triangulaire/carré).

2. Conception générale des conduites de fluide

Exigences pour la paroi intérieure : lisse et sans bavure (Ra ≤ 3,2 μ m), réduisant la résistance du fluide et l'encrassement ; les conduites de qualité sanitaire doivent être polies (Ra ≤ 0,8 μ m).

Méthode de connexion : choisir le soudage (haute pression), les colliers (qualité sanitaire) et les filetages (petit diamètre basse pression) en fonction de la pression et du diamètre de la conduite, assurant l'étanchéité (par exemple, le soudage par expansion des tubes d'échange thermique et des plaques tubulaires).

Gamme de spécifications : diamètre extérieur de 6 à 1 200 mm, l'épaisseur de la paroi est choisie selon ASME B36.19 ou GB/T 17395 (par exemple, Sch10S - Sh160S).

5. Respecter les normes de l'industrie et les exigences d'inspection

1. Normes clés pour les tubes d'échange thermique

Normes de matériau : GB/T 24593 (Tubes d'échangeur thermique sans soudure chinois), ASTM A213 (Tubes de chaudière et d'échangeur thermique norme américaine).

Normes d'équipement : GB/T 151 (Conception des échangeurs thermiques), ASME BPVC Section VIII Div.1 (Récipients sous pression), qui doivent répondre aux propriétés mécaniques des connexions des plaques tubulaires (par exemple, la force de traction d'expansion, l'inspection du soudage).

Articles d'inspection : essai hydrostatique (≥ 1,5 fois la pression de conception), essai par courants de Foucault (détection de défauts internes), essai de corrosion intergranulaire (pour les matériaux sensibilisés).

2. Normes clés pour les tuyaux de fluide

Normes de matériaux : GB/T 14976 (Tuyau sans soudure pour le transport de fluides en Chine), ASTM A312 (Tuyau austénitique soudé/sans soudure norme américaine), EN 10217-7 (Tuyau en acier résistant à la corrosion norme européenne).

Normes d'ingénierie : SH/T 3059 (Conception des pipelines pétrochimiques), GB 50316 (Spécification des pipelines métalliques industriels), qui doivent respecter les classes de pression et de température (telles que PN16, PN40).

Articles d'inspection : essai de traction (résistance/allongement), essai de laminage (ténacité), essai d'étanchéité (lors du transport de milieux dangereux tels que le gaz).

6. Autres facteurs clés

1. Coût et cycle d'approvisionnement

Tuyaux d'échange thermique : les structures spéciales (ailettes/ filetages) et les matériaux haut de gamme (acier duplex/alliages à base de nickel) ont un coût élevé et nécessitent une pré - personnalisation ;

Tuyau de fluide : les tuyaux optiques conventionnels sont livrés rapidement, tandis que les tuyaux de grand diamètre ou à paroi épaisse peuvent nécessiter une personnalisation. Attention à la déviation négative de l'épaisseur de paroi (qui affecte la classe de pression).

2. Adaptabilité de la technologie de traitement

Tubes d'échange thermique : Les procédés d'expansion/soudage doivent être pris en compte (par exemple, le soudage de 316L, qui nécessite le contrôle de l'apport de chaleur pour éviter la corrosion intergranulaire) ;

Tubes de fluide : Propriétés de traitement telles que le cintrage et l'expansion (par exemple, le 304 a une meilleure ductilité que l'acier duplex et est plus facile à mettre en forme).

3. Exigences spécifiques de l'industrie

Alimentaire et médical : La certification FDA est requise, et des tubes de qualité sanitaire en 316L (polissage électrolytique de la paroi interne) doivent être sélectionnés ;

Energie nucléaire/aérospatiale : Une propreté stricte et des essais non destructifs (tels que 100 % de tests radiographiques) doivent être respectés.

7. Synthèse du processus de décision

Fonction claire : Échange thermique → Sélectionner des tubes d'échange thermique (en mettant l'accent sur la structure de transfert de chaleur) ; Transport → Sélectionner des tubes de fluide (en mettant l'accent sur la résistance à la pression et à la corrosion).

Analyser les conditions de fonctionnement : Milieu (corrosion/propreté), température/pression, débit/vitesse → Verrouiller le niveau de matériau (par exemple, 316L, 2205).

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