Para atender aos altos requisitos dos clientes quanto à pressão da água e da pressão do ar no projeto detubos de aquecimento elétrico de flange,É necessária uma otimização abrangente em múltiplas dimensões, como seleção de materiais, projeto estrutural, processo de fabricação e verificação de desempenho. O plano específico é o seguinte:
1、Seleção de materiais: Melhora a resistência à compressão e a vedação da fundação
1. Seleção dos materiais do tubo principal
Materiais de alta resistência e resistentes à corrosão são preferidos para condições de trabalho de alta pressão (pressão de água≥10MPa ou pressão de ar≥6MPa), como:
Aço inoxidável 316L (resistente a meios corrosivos em geral, resistência à compressão≥520MPa);
Incoloy 800 (resistente a altas temperaturas, alta pressão e oxidação, adequado para ambientes de vapor de alta temperatura, limite de escoamento≥240 MPa);
Liga de titânio/liga de Hastelloy (para meios altamente corrosivos e de alta pressão, como água do mar e soluções ácido-base).
A espessura da parede do tubo é calculada de acordo com as normas GB/T 151 Heat Exchanger ou ASME BPVC VIII-1, garantindo uma margem de espessura de parede de≥20% (como calcular a espessura da parede + fator de segurança de 0,5 mm quando a pressão de trabalho é de 15 MPa).
2. Combinação de flange e vedação
Tipo de flange: Em cenários de alta pressão, são usados flanges de soldagem de pescoço (WNRF) ou flanges integrais (IF), e a superfície de vedação é selecionada como encaixe e espiga (TG) ou junta de anel (RJ) para reduzir o risco de vazamento na superfície de vedação.
Junta de vedação: Escolha uma junta revestida de metal (com anéis internos e externos) (resistência à pressão≤25MPa) ou junta de anel metálico octogonal (alta pressão e alta temperatura, resistência à pressão≥40 MPa) de acordo com as características do meio. O material da junta é compatível com o material do tubo (como junta 316L com flange 316L).
2、Projeto Estrutural: Fortalecendo a Pressão e a Confiabilidade
1. Otimização da estrutura mecânica
Design de curvatura: Evite curvatura em ângulo reto e use um raio de curvatura grande (R≥3D, D é o diâmetro do tubo) para reduzir a concentração de tensões; Ao dispor vários tubos, eles são distribuídos simetricamente para equilibrar as forças radiais.
Estrutura de reforço: Adicionar anéis de suporte (espaçamento≤1,5 m) ou hastes de posicionamento central integradas ao longo da retatubo de aquecimento para evitar a deformação do corpo do tubo sob alta pressão; A seção de conexão entre o flange e o corpo do tubo adota uma zona de transição espessada (soldagem de sulco em gradiente) para aumentar a resistência ao rasgo da costura de solda.
2. Projeto de vedação e conexão
Processo de soldagem: O corpo do tubo e o flange são soldados totalmente penetrados (como soldagem TIG + arame de enchimento) e 100% de testes de raio X (RT) ou testes de penetração (PT) são realizados após a soldagem para garantir que a costura de solda esteja livre de poros e rachaduras;
Assistência de expansão: O tubo de troca de calor é conectado à placa tubular por meio de um processo duplo de expansão hidráulica e soldagem de vedação. A pressão de expansão é≥o dobro da pressão de trabalho para evitar vazamento do meio pelos furos da placa do tubo.
3、Processo de fabricação: controle rigoroso de defeitos e consistência
1. Controle da precisão da usinagem
O corte de tubos adota corte a laser/CNC, com perpendicularidade da face final≤0,1 mm; rugosidade da superfície de vedação do flange≤Ra1.6μ m, erro de distribuição uniforme do furo do parafuso≤0,5 mm, garantindo força uniforme durante a instalação.
Enchimento de pó de óxido de magnésio: usando tecnologia de compactação por vibração, densidade de enchimento≥2,2 g/cm³, para evitar superaquecimento local ou falha de isolamento causada por seções ocas (resistência de isolamento≥100 milhõesΩ/500V).
2. Teste de estresse e validação
Testes pré-fábrica:
Teste hidrostático: A pressão de teste é 1,5 vezes a pressão de trabalho (como pressão de trabalho de 10 MPa e pressão de teste de 15 MPa) e não há queda de pressão após 30 minutos de espera;
Teste de pressão (aplicável a meios gasosos): A pressão de teste é 1,1 vezes a pressão de trabalho, combinada com detecção de vazamento por espectrometria de massa de hélio, com uma taxa de vazamento de≤1 × 10 ⁻⁹bar· L/s.
Teste destrutivo: A amostragem é usada para testes de pressão de explosão, e a pressão de explosão deve ser≥3 vezes a pressão de trabalho para verificar a margem de segurança.
4、Adaptação funcional: para lidar com condições de trabalho complexas
1. Compensação de expansão térmica
Quando o comprimento deo tubo de aquecimento is ≥2m ou a diferença de temperatura é≥100°C, uma junta de expansão em forma de onda ou seção de conexão flexível deve ser instalada para compensar a deformação térmica (quantidade de expansãoΔ L=α L Δ T, ondeα é o coeficiente de expansão linear do material) e evitar falhas na superfície de vedação do flange causadas por estresse por diferença de temperatura.
2. Controle de carga de superfície
Os meios de alta pressão (especialmente gases) são sensíveis ao superaquecimento local e requerem uma redução na carga superficial (≤8 W/cm²). Ao aumentar o número ou o diâmetro detubo de aquecimentos, dispersando a densidade de potência e evitando a formação de incrustações ou a fluência do material (como carga de superfície≤6 W/cm² durante o aquecimento a vapor).
3. Design de compatibilidade de mídia
Para fluidos de alta pressão contendo partículas/impurezas, uma tela de filtro (com precisão de≥100 mesh) ou uma tampa guia deve ser instalada na entrada de o tubo de aquecimento para reduzir a erosão; Os meios corrosivos requerem tratamento adicional de passivação/pulverização de superfície (como revestimento de politetrafluoroetileno, resistência à temperatura≤260°C).
5、Design padrão e personalizado
Fornecer relatórios de materiais, qualificação de procedimentos de soldagem (PQR) e relatórios de testes de pressão de acordo com normas nacionais (GB 150 "Vasos de Pressão", NB/T 47036 "Elementos de Aquecimento Elétrico") ou normas internacionais (ASME BPVC, PED 2014/68/EU).
Para atender às necessidades especiais dos clientes (como aquecimento de alta pressão para equipamentos de cabeça de poço API 6A e aquecimento resistente à pressão em águas profundas), colaboramos com os clientes para simular condições de trabalho (como análise de elementos finitos de distribuição de tensões e otimização de campo de fluxo CFD) e personalizar especificações de flange (como flanges roscadas especiais e materiais resistentes a enxofre).
resumir
Através da otimização completa do processo de "garantia de resistência do material→projeto de resistência de carga estrutural→controle de precisão de fabricação→testes e verificação em circuito fechado", otubo de aquecimento elétrico de flange Pode alcançar operação confiável em condições de alta tensão. O objetivo principal é equilibrar a capacidade de suporte de pressão, o desempenho de vedação e a estabilidade a longo prazo, levando em consideração as características do meio do cliente (temperatura, corrosividade, vazão) para um projeto direcionado, atendendo, em última análise, ao requisito de margem de segurança de pressão da água/pressão do ar.≥1,5 vezes os parâmetros de projeto.
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Horário de publicação: 09/05/2025
