Solução de tubo trocador de calor com curvatura em U de aço inoxidável sem costura ASTM A213 recozida com classes TP304 TP316

Os tubos curvados em U de aço inoxidável sem costura ASTM A213 são fabricados para trocadores de calor, condensadores, caldeiras e superaquecedores operando sob temperatura elevada, pressão ou condições de processo corrosivas. Os tubos são produzidos por um processo sem costura, fornecidos com acabamento a quente ou a frio, tratados termicamente em solução e formados no raio de curvatura em U e no comprimento da perna necessários.

ASTM A213/A213M cobre classes de aço-liga ferrítico e aço inoxidável austenítico. Para um produto descrito especificamente como umtubo de curvatura em U de aço inoxidável, as designações apropriadas incluem TP304, TP304L, TP316, TP316L e TP321. O grau T12 não deve ser listado como aço inoxidável porque é um aço ferrítico de baixa liga. A edição ativa é ASTM A213/A213M-25.

ASTM A213 normalmente cobre tubos de 3,2 mm de diâmetro interno a 127 mm de diâmetro externo, com espessuras de parede de 0,4 a 12,7 mm. Outras dimensões podem ser fornecidas quando todos os requisitos de especificação restantes forem atendidos.

A ausência de uma solda longitudinal elimina a descontinuidade da costura de solda em relação ao limite de pressão do tubo. Cada tubo é fabricado através de uma rota sem costura com acabamento a quente ou a frio, conforme exigido pela ASTM A213.

O raio de curvatura, passo do tubo, comprimento da perna, posição tangente e orientação dimensional são fabricados de acordo com o desenho do conjunto do trocador de calor. A ovalização da curvatura e o adelgaçamento da parede podem ser medidos no extradorso, intradorso e eixo neutro, quando especificado.

Os tubos TP304, TP304L, TP316, TP316L e TP321 são normalmente tratados termicamente em solução a uma temperatura mínima de aproximadamente 1040°C, seguido de resfriamento rápido. O tratamento térmico restaura a microestrutura necessária e ajuda a controlar os efeitos da trefilação e dobra a frio.

TP304 e TP304L são usados ​​para serviços gerais de transferência de calor industrial. TP316 e TP316L contêm 2,00-3,00% de molibdênio e são selecionados onde é necessária maior resistência à corrosão localizada. O TP321 é estabilizado com titânio para serviços que envolvem exposição a temperaturas elevadas.

ASTM A213 exige testes mecânicos e de formação e exige que cada tubo seja submetido a um teste elétrico não destrutivo ou a um teste hidrostático.

Um tubo curvado em U pode satisfazer a especificação de tubo reto, mas ainda criar problemas de montagem ou serviço quando a dobra produz adelgaçamento extrados excessivo ou ovalização da seção transversal.

Controlamos o processo de dobra através de:

• Seleção de mandril específico para classe e tamanho
• Velocidade de dobra controlada e pressão de fixação
• Medição dimensional no ápice da curvatura
• Verificação da espessura da parede em curvas críticas
• Inspeção do raio de curvatura e passo do tubo em relação ao desenho aprovado

Os limites de aceitação específicos do projeto para espessura mínima da parede dobrada e ovalidade máxima podem ser acordados antes da produção.

A ASTM A213 define os requisitos de material e tratamento térmico para o tubo sem costura, mas não define por si só cada geometria de curvatura em U, método de alívio de tensão ou requisito de fabricação de feixes.

A especificação de compra deve, portanto, indicar:

• Se o tubo completo ou apenas a área de curvatura em U requer tratamento térmico pós-curvatura
• A temperatura de tratamento térmico necessária e o método de resfriamento
• Quer seja necessário recozimento de solução, tratamento de resistência elétrica local ou nenhum tratamento adicional
• Se o teste de corrosão intergranular é necessário
• Se o lote de tratamento térmico deve aparecer no certificado de inspeção

Isto evita aquecimento local descontrolado, oxidação superficial e propriedades mecânicas inconsistentes na área de curvatura.

Cada lote de produção pode ser controlado através de uma rota de rastreabilidade que abrange:

• Número de calor da matéria-prima
• Lote de fabricação de tubo reto
• Lote de recozimento em solução
• Lote de dobra em U
• Registro de inspeção dimensional
• Status de teste de corrente parasita ou hidrostático
• Identificação do tubo acabado e posição da embalagem

Isto reduz o risco de mistura de classes, raios de curvatura ou condições de tratamento térmico durante a montagem do conjunto do trocador de calor.

Esses padrões não são automaticamente intercambiáveis. A equivalência de classe, o tratamento térmico, as tolerâncias, a frequência de testes e os requisitos de certificação devem ser confirmados em relação ao código especificado pelo comprador.

Os tubos curvados em U sem costura ASTM A213 TP316L podem ser instalados no feixe de tubos de um trocador de calor de processo químico de casco e tubo. A configuração em forma de U conecta os caminhos de fluxo de entrada e saída sem usar uma junta traseira de tubo-folha, enquanto o material TP316L contendo molibdênio oferece melhor resistência à corrosão localizada em comparação com TP304L em muitos ambientes de processo.

A seleção final do material deve considerar a concentração de cloreto, a temperatura operacional, a velocidade do fluido, as condições das fendas, os produtos químicos de limpeza e a possibilidade de rachaduras por corrosão sob tensão por cloreto.

A composição química é dada como porcentagem em massa. Os valores não listados não são especificados intencionalmente, a menos que exigido pela edição ASTM aplicável ou pelo pedido de compra.

Os limites de notas acima são baseados nas tabelas técnicas publicadas ASTM A213. Os valores vigentes deverão sempre ser verificados em relação à edição indicada no pedido de compra.

As propriedades mínimas de tração à temperatura ambiente para os cinco tipos de austeníticos comumente especificados são mostradas abaixo.

Os requisitos de propriedades mecânicas aplicam-se ao tubo acabado tratado termicamente. O trabalho a frio local introduzido durante a flexão em U pode alterar a dureza e a tensão residual na área de flexão; portanto, o tratamento pós-curvatura e o teste da área de curvatura devem ser especificados quando exigido pelo projeto do trocador de calor. Os requisitos de tração e dureza listados são consistentes com as tabelas de classificação ASTM A213 publicadas.

As tolerâncias típicas de diâmetro externo ASTM A213 publicadas incluem:

Para tubos de parede mínima, os resumos de tolerância publicados geralmente identificam uma tolerância excessiva de espessura de parede de +20%/-0 para tubos com diâmetro externo de até 38,1 mm e +22%/-0 para diâmetros maiores. As tolerâncias finais devem ser verificadas em relação à base do pedido, ao tamanho do tubo e à edição atual da ASTM A1016/A213.

O pacote de inspeção padrão pode incluir:

• Análise de composição química
• Teste de tração à temperatura ambiente
• Teste de dureza
• Teste de nivelamento
• Teste de queima
• Testes elétricos hidrostáticos ou não destrutivos de cada tubo
• Inspeção do diâmetro externo e da espessura da parede
• Raio de curvatura em U, comprimento da perna e inspeção do passo do tubo
• Ovalidade de curvatura e verificação de parede mínima
• Teste de correntes parasitas antes ou depois da flexão, conforme especificado
• Limpeza de superfície e inspeção visual
• Identificação positiva do material quando necessário
• Ensaios de corrosão intergranular por acordo complementar
• Certificação de materiais EN 10204 3.1