Como escolher tubos de troca de calor em aço inoxidável ou tubos para fluidos em aço inoxidável adequados?

Escolher tubos de troca de calor em aço inoxidável ou tubos de fluido em aço inoxidável adequados requer uma avaliação abrangente de múltiplas dimensões, como posicionamento funcional, propriedades do material, design estrutural e especificações padrão, com base em requisitos operacionais específicos (como função, meio, temperatura, pressão, etc.). O seguinte é um guia de seleção passo a passo:

1. Clarifique os requisitos funcionais principais (tubo de troca de calor vs tubo de fluido)

1. Priorize o objetivo de julgamento

Se for usado para troca de calor (como trocadores de calor, condensadores): Ao escolher tubos de troca de calor em aço inoxidável, deve-se dar ênfase em "transferência de calor eficiente" e "adaptabilidade à temperatura".

Se for usado para transporte de fluido (como sistemas de tubulação, transmissão de meio): Ao escolher tubos de fluido em aço inoxidável, deve-se dar ênfase em "transporte seguro" e "controle da resistência do fluido".

2. Analise os parâmetros ambientais das condições de trabalho

1. Características do meio

Corrosivo:

Ambiente corrosivo comum (como água, ácido fraco): pode-se escolher o aço inoxidável 304 (baixo custo, desempenho geral equilibrado).

Ambiente de forte corrosão ou com íons cloreto (como água do mar, solução salina): deve-se escolher o 316L (resistente à corrosão por íons cloreto) e o aço dúplex 2205 (maior resistência e resistência à corrosão).

Ambiente de oxidação a alta temperatura (como fumaça, vapor): pode-se escolher o 321 (contém Ti, resistente à corrosão intergranular), o 310S (resistente a altas temperaturas de 1200 °C) ou ligas à base de níquel (como Inconel 625).

Limpeza:

As indústrias alimentícia e farmacêutica exigem "tubulações de grau sanitário" e escolhem tubos para fluido com paredes internas polidas (como 316L, Ra ≤ 0,8 μ m); Se o meio do tubo de troca de calor for propenso a incrustação, deve-se escolher tubos roscados ou corrugados (para aumentar a turbulência e reduzir a incrustação).

2. Temperatura e pressão

Cenário de alta temperatura (>300 ℃):

Tubo de troca de calor: Deve-se dar prioridade a materiais com alta condutividade térmica e boa resistência à alta temperatura (por exemplo, o 304 tem melhor condutividade térmica do que o 316L, mas o 321 é mais resistente ao fluência à alta temperatura).

Tubo de fluido: Deve atender à resistência durável em altas temperaturas (consulte a GB/T 14976 ou a ASME SA312 para as classificações de aço para alta temperatura).

Cenários de alta pressão (como caldeiras de alta pressão, reatores químicos):

Tubo de troca de calor: É necessário um tubo sem costura de parede grossa (como o tubo de troca de calor de alta pressão especificado na GB/T 24593) para garantir a resistência à tensão de diferença de temperatura e resistência à pressão.

Tubo de fluido: Selecione a espessura da parede de acordo com o nível de pressão (por exemplo, Sch40, Sch80) e passe em um teste hidráulico (geralmente 1,5 vezes a pressão de trabalho).

3. Velocidade e vazão

Tubos de troca de calor: Diâmetros de tubo pequenos (por exemplo, 19mm e 25mm) facilitam o arranjo denso e aumentam a área de troca de calor; Estruturas especiais (aletas/rosqueamentos) aumentam a turbulência e melhoram a transferência de calor (adequado para gases ou líquidos de baixa velocidade).

Tubo de fluido: Calcule o diâmetro do tubo com base na vazão (seguindo a vazão econômica: líquido 1-3m/s, gás 10-30m/s), com parede interna lisa para reduzir a queda de pressão (evite usar estruturas com aletas ou roscas).

3. Seleção da classificação do material (comparação dos parâmetros principais)

Como mostrado na Figura 1

4. Projeto estrutural e seleção de especificações

1. Projeto especial de tubos de troca de calor

Estrutura de transferência de calor aprimorada:

Tubo com aletas: usado para troca de calor no lado do gás (aumentando a área superficial, como radiadores de ar);

Tubo roscado/tubo corrugado: aumenta a perturbação do fluido e reduz a deposição de sujeira (adequado para meios propensos a incrustação, como calcário e incrustações de óleo);

Tubo de parede fina (espessura da parede ≤ 1mm): Reduz a resistência térmica, mas garanta a resistência à pressão (como vedação durante expansão/soldagem).

Faixa de especificações: O diâmetro externo geralmente é de 10-50mm, e o comprimento é personalizado de acordo com o tamanho do trocador de calor (por exemplo, 3-12 metros), que precisa ser compatível com o espaçamento e arranjo dos furos da placa do tubo (arranjo triangular/quadrado).

2. Projeto geral de tubos de fluido

Requisitos da parede interna: Lisa e sem barbantes (Ra ≤ 3,2 μ m), reduzindo a resistência do fluido e o encrustamento; Os tubos de nível sanitário precisam ser polidos (Ra ≤ 0,8 μ m).

Método de conexão: Selecione soldagem (alta pressão), bridas (nível sanitário) e roscas (pequeno diâmetro e baixa pressão) de acordo com a pressão e o diâmetro do tubo, garantindo o selamento (por exemplo, soldagem por expansão de tubos de trocador de calor e chapas tubulares).

Faixa de especificações: Diâmetro externo de 6 - 1200mm, espessura da parede selecionada de acordo com a ASME B36.19 ou GB/T 17395 (por exemplo, Sch10S - Sh160S).

5. Siga as normas da indústria e os requisitos de inspeção

1. Normas-chave para tubos de trocador de calor

Normas de material: GB/T 24593 (Tubos de trocador de calor sem costura chineses), ASTM A213 (Tubos de caldeira e trocador de calor padrão americano).

Normas de equipamento: GB/T 151 (Projeto de trocador de calor), ASME BPVC Seção VIII Div.1 (Vasos de pressão), que devem atender às propriedades mecânicas das conexões de chapas tubulares (por exemplo, força de extração por expansão, inspeção de soldagem).

Itens de inspeção: teste hidrostático (≥ 1,5 vezes a pressão de projeto), teste de correntes parassitas (detecção de defeitos internos), teste de corrosão intergranular (para materiais sensibilizados).

2. Padrões-chave para tubos de fluido

Padrões de material: GB/T 14976 (Tubo sem costura para transporte de fluidos na China), ASTM A312 (Tubo austenítico soldado/sem costura padrão americano), EN 10217-7 (Tubo de aço resistente à corrosão padrão europeu).

Padrões de engenharia: SH/T 3059 (Projeto de dutos petroquímicos), GB 50316 (Especificação de dutos metálicos industriais), que devem atender às classificações de pressão e temperatura (como PN16, PN40).

Itens de inspeção: teste de tração (resistência/alongamento), teste de achatamento (toughness), teste de estanqueidade (quando transportando meios perigosos, como gás).

6. Outros fatores-chave

1. Custo e ciclo de fornecimento

Tubos de troca de calor: estruturas especiais (aletas/furos) e materiais de alta qualidade (aço duplex/ligas à base de níquel) têm custos elevados e requerem pré - personalização;

Tubo de fluido: Tubos ópticos convencionais têm fornecimento rápido, enquanto tubos de grande diâmetro ou parede grossa podem exigir personalização. Preste atenção à tolerância negativa da espessura da parede (que afeta a classificação de pressão).

2. Adaptabilidade da tecnologia de processamento

Tubos de troca térmica: É necessário considerar processos de expansão/soldagem (por exemplo, soldagem de 316L, que requer controle da entrada de calor para evitar corrosão intergranular);

Tubo de fluido: Propriedades de processamento, como curvatura e expansão (por exemplo, o 304 tem maior ductilidade do que o aço dúplex e é mais fácil de moldar).

3. Requisitos específicos da indústria

Alimentos e medicamentos: É necessário ter certificação FDA e selecionar tubos de qualidade sanitária 316L (polimento eletrolítico da parede interna);

Energia nuclear/aeroespacial: Deve-se atender a requisitos rigorosos de limpeza e testes não destrutivos (por exemplo, teste radiográfico a 100%).

7. Resumo do processo de decisão

Função clara: Troca térmica → Selecionar tubos de troca térmica (focando na estrutura de transferência de calor); Transporte → Selecionar tubo de fluido (focando na resistência à pressão e corrosão).

Analisar as condições de trabalho: meio (corrosão/limpeza), temperatura/pressão, vazão/velocidade → definir o grau do material (por exemplo, 316L, 2205).

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