Spawany Tytanowy Wymiennik Ciepła Konstrukcja Złącza

Spawany wymiennik ciepła z rur tytanowych: Konstrukcja połączenia przy 31,8 mm

W wymienniku ciepła z tytanu rura rzadko ulega awarii. Awarii ulega połączenie między rurą a płytą płaszczyznową, a to połączenie jest określane przez geometrię, procedurę spawania i gatunek. Ta strona omawia trzy sposoby wykonania tego połączenia o średnicy zewnętrznej 31,8 mm oraz kwestię gatunku, którą oryginalny tytuł pozostawia otwartą między Gr2 a Gr5.

Trzydzieści jeden i osiem dziesiątych milimetra to nie jest przypadkowa liczba. Jest to dokładnie średnica zewnętrzna calowej rury nominalnej (jedna i jedna czwarta cala), więc ten wymiennik jest zbudowany wokół rur, a nie wokół rur o średnicy dziewiętnastu lub dwudziestu pięciu milimetrów konwencjonalnego pakietu TEMA. Oznacza to mniej i większe rury, większą powierzchnię na rurę, łatwiejsze czyszczenie mechaniczne i mniejszą liczbę rur do spawania i kontroli.

Handel to gęstość powierzchni. Wymiennik oparty na rurach wymaga większej obudowy dla tej samej powierzchni, a jego grubsza ścianka kosztuje wagę. W zamian toleruje osadzanie się zanieczyszczeń, akceptuje dodatek korozyjny i daje spawaczowi miejsce do pracy przy płycie płaszczyznowej, co jest dokładnie miejscem, gdzie mały pakiet rur staje się trudny.

Samo rozszerzanie opiera się na interferencji i rowkach, pozostawiając szczelinę z tyłu płyty płaszczyznowej, którą mogą atakować chlorki. Samo spawanie usuwa szczelinę, ale przenosi cały obciążenie mechaniczne na gardziel spoiny, więc gardziel musi być odpowiednio wymiarowana, a nie zakładana. Spawanie, a następnie lekkie walcowanie, łączy oba te sposoby i jest zwykle wybierane do pracy cyklicznej.

Niezależnie od wybranego sposobu, przygotowanie otworu pod rurę decyduje o wyniku. Otwór zbyt szorstki nie uszczelni się podczas rozszerzania i zatrzyma gaz pod spoiną; otwór zbyt gładki nie utrzyma połączenia walcowanego. Średnica otworu, jego okrągłość, wykończenie powierzchni i prostopadłość końca rury powinny znaleźć się na rysunku, a nie w instrukcji słownej.

Atrybut klasyfikacji na tej stronie to Gr2 i Gr5, a te dwa zachowują się bardzo różnie po wykonaniu spoiny. Gr2 to czysty tytan, spawa się czysto pod osłoną gazu obojętnego i jest domyślnym wyborem do pracy w wodzie morskiej, wodzie chlorowanej i w środowiskach chemicznych utleniających. Gr5 to Ti-6Al-4V o minimalnej granicy plastyczności 828 MPa i minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 895 MPa, i jest wybierany, gdy decyduje wytrzymałość lub zmęczenie.

Wartość wytrzymałości na rozciąganie 1000 MPa w bloku atrybutów nie może należeć do Gr2. Gr2 w stanie wyżarzonym osiąga znacznie niższe wartości, a 1000 MPa wskazuje na Gr5 w stanie wzmocnionym. Każdy, kto czyta sam blok atrybutów, może zamówić Gr2, oczekując rury o wytrzymałości 1000 MPa, i być rozczarowany certyfikatem pokazującym minimum 345 MPa, dlatego gatunek i stan muszą być podane razem.

Istnieje również konsekwencja korozyjna. W przypadku usług w środowisku chlorkowym Gr5 jest bardziej podatny na atak szczelinowy niż Gr2, a połączenie spawane jest z definicji szczeliną. Tam, gdzie potrzebna jest wytrzymałość, a medium to woda morska, Gr7 z 0,12 do 0,25 procenta palladu jest zazwyczaj lepszym rozwiązaniem niż Gr5, a te dwa gatunki nie powinny być zamieniane bez decyzji inżynierskiej.

Spawy tytanowe są oceniane po kolorze, zanim zostaną ocenione radiograficznie. Srebrny lub jasny żółty spaw wskazuje na dobrą osłonę; niebieski lub fioletowy spaw wskazuje na pobranie tlenu i kruche warstwy alfa, które muszą zostać usunięte. Określ osłonę końcową, oczyszczenie, które utrzymuje tlen na poziomie dziesiątych części na milion, oraz kryterium akceptacji koloru w zamówieniu zakupu.

Połączenie wymaga również wykwalifikowanej procedury. Poproś o specyfikację procedury spawania i jej świadectwo kwalifikacji, kwalifikację spawacza według tej samej normy oraz oświadczenie o gatunku spoiwa, jeśli jest używane. W przypadku rur o cienkich ściankach wiele wymienników jest spawanych autogenicznie, co eliminuje zmienność związaną ze spoiwem, ale kładzie większy nacisk na dopasowanie i dyscyplinę oczyszczania.

Spawany wymiennik jest sprawdzany próbą szczelności przy półtorakrotnym ciśnieniu projektowym, kontrolą penetrantną lub radiograficzną próbki połączeń oraz weryfikacją gatunku rury i płyty płaszczyznowej. Te trzy kontrole wyłapują prawie wszystkie tryby awarii, które uciekają z komory spawania.

Podaj normę dla rury, formę, gatunek i jego stan, dokładną średnicę zewnętrzną i ściankę, materiał płyty płaszczyznowej i szczegóły otworu, typ połączenia, procedurę spawania, ciśnienie testowe i pakiet dokumentacji. Certyfikat 3.1 z analizą chemiczną, wynikami prób wytrzymałości na rozciąganie, protokołem próby szczelności oraz numerami cieplnymi rury i płyty płaszczyznowej jest normalnym oczekiwaniem.

Jedna poprawka do oryginalnego opisu jest warta zachowania. Twierdzenie o minimalnej czystości 99,5 procenta nie jest sposobem zakupu rur tytanowych. Gr2 jest definiowany przez swoje limity chemiczne, z tlenem maksymalnie 0,25 procenta i żelazem maksymalnie 0,30 procenta, a resztę stanowi tytan. Procentowa czystość brzmi uspokajająco, ale nic nie mówi o zawartości pierwiastków śródmiąższowych, a to właśnie zawartość pierwiastków śródmiąższowych decyduje o plastyczności, spawalności i odporności na korozję.