Introduzione
Tubi della caldaia sono utilizzati in molti processi industriali, come la lavorazione chimica, la raffinazione del petrolio e la produzione di energia. Grazie alla loro resistenza alle alte temperature e alle pressioni, questi tubi per caldaie sono utilizzati in ambienti con tali condizioni.
I tubi della caldaia costituiscono la base dei sistemi termici nelle industrie, facilitando la facile convezione del calore e sostenendo l'integrità della caldaia. I tubi della caldaia possono trasferire e distribuire il calore generato nella caldaia e nel sistema.
In questo articolo si analizzerà la natura dei tubi per caldaie, il loro processo di produzione, i vari tipi, i materiali e le applicazioni in diversi settori. Conoscendo questi fattori, i produttori possono prendere decisioni informate sulla selezione, la manutenzione e l'ottimizzazione dei tubi per caldaie per garantire affidabilità e prestazioni a lungo termine.
Cosa sono i tubi per caldaie?
I tubi per caldaie sono tubi in acciaio speciali che trasportano acqua, vapore o gas caldi in caldaie a vapore, scambiatori di calore, surriscaldatori ed economizzatori. Hanno lo scopo principale di facilitare il trasferimento efficiente del calore dai gas termodinamici all'acqua o al vapore e sono utilizzati per produrre o distribuire energia in tutto il sistema.
Rispetto ai tipici tubi strutturali o idraulici, i tubi della caldaia devono essere in grado di resistere:
- Temperature elevate (oltre 500 °C).
- Estrema pressione interna.
- I gas e il vapore caldi possono creare condizioni corrosive.
I tubi delle caldaie hanno anche caratteristiche costruite per resistere all'ossidazione e alle incrostazioni, che possono influire sulle prestazioni e sulla sicurezza. Il guasto di un singolo tubo può causare arresti prolungati, riduzione dell'efficienza o addirittura incidenti disastrosi. Questi tubi sono ampiamente utilizzati in:
- Stazioni e centrali nucleari.
- Impianti petrolchimici e raffinerie di petrolio.
- Le industrie alimentari e tessili.
- Sistemi HVAC e marini.
Processo di produzione dei tubi per caldaie
I tubi per caldaie sono prodotti attraverso molteplici fasi controllate per ottenere un'eccezionale forza, resistenza alla corrosione e precisione dimensionale. Il processo viene leggermente modificato per i tubi senza saldatura e per quelli saldati (ERW), ma i principi rimangono sostanzialmente gli stessi.
1. Selezione della materia prima
La fase iniziale del processo di produzione dei tubi per caldaie è la selezione del materiale da utilizzare. L'azienda seleziona materie prime di alta qualità come l'acciaio inossidabile, l'acciaio legato e l'acciaio al carbonio.
- Se i tubi della caldaia sono necessari per applicazioni a media pressione. Questi tubi per caldaie sono più comunemente realizzati in acciaio al carbonio.
- I tubi per caldaie per applicazioni ad alta pressione e ad alta temperatura sono realizzati in leghe di cromo-molibdeno (Cr-Mo).
2. Riscaldamento e formatura
Per realizzare tubi lisci per caldaie, le billette di acciaio solido vengono riscaldate a circa 1200-1300 °Ce si forma un guscio cavo perforandolo attraverso un mandrino. Questo processo elimina tutti i cordoni di saldatura, ottenendo una resistenza uniforme.
Nel caso dei tubi ERW (Electric Resistance Welded), i rotoli di acciaio vengono srotolati e formati in forma cilindrica. Le perle vengono riscaldate con una corrente ad alta frequenza e poi saldate tra loro.
3. Dimensionamento e allungamento
Nella fase successiva, il produttore utilizza laminatoi o banchi di trafilatura molto complessi per laminare e allungare i tubi cavi o i gusci saldati per ottenere le dimensioni corrette. Queste dimensioni sono il diametro esterno, lo spessore della parete e la lunghezza del guscio.
4. Trattamento termico
Per migliorare le qualità meccaniche, il trattamento termico è essenziale. I trattamenti più comuni includono:
- Normalizzazione: La capillarità affina la struttura dei grani e aumenta la tenacità.
- Ricottura: Si eliminano le tensioni e si migliora la duttilità.
- Tempra e rinvenimento: Conferisce una forte resistenza all'usura e alla forza agli acciai legati.
5. Trafilatura a freddo (opzionale)
Quando per i tubi per caldaie sono richieste tolleranze dimensionali ristrette o finiture superficiali più fini, il trattamento termico è seguito da una trafilatura a freddo. Ciò migliora la resistenza alla trazione e la levigatezza della superficie del tubo.
6. Finitura e ispezione
I tubi vengono raddrizzati, dimensionati e preparati alle estremità. Vengono poi eseguiti rigorosi controlli di qualità, che comprendono:
- Prova idrostatica (per testare il contenimento della pressione).
- Test a ultrasuoni o a correnti parassite (difetti interni).
- Controllo, dimensionale e visivo.
Tipi di tubi per caldaie
Esistono due grandi classificazioni di tubi per caldaie, in base al loro utilizzo e al processo di produzione.
Classificazione per applicazione
- Tubi per caldaie a tubi d'acqua
Le caldaie a tubi d'acqua hanno l'acqua che circola attraverso i tubi, con i gas di combustione caldi che passano su di essi. Sono tipicamente composte da acciaio legato per resistere a pressioni superiori a 9,8 MPa e temperature elevate che superano 500 °C.
Sono utilizzati in:
- Centrali elettriche
- Generatori di vapore
- Sistemi di riscaldamento ad alta pressione
- Tubi per caldaie a tubi di fumo
Le caldaie a tubi di fumo sono progettate per far passare i gas caldi attraverso i tubi, con l'acqua che li circonda per mantenere la temperatura. Sono tipicamente costruite da acciaio al carbonio e sono adatti per Applicazioni a bassa e media pressionecome il riscaldamento industriale e i sistemi di vapore in miniatura..
- Tubi del surriscaldatore e del riscaldatore
Questi tubi aumentano la temperatura del vapore al di sopra di quella che può sostenere da solo, aumentando così l'efficienza della generazione di energia. La temperatura dei gas viene mantenuta oltre il loro punto di saturazione nei tubi della caldaia. Sono realizzati con materiali ad alta resistenza Acciai legati al Cr-Mo che sono sottoposti a temperature estremamente elevate e all'ossidazione.
- Tubi dell'economizzatore
Questi tubi si trovano nella sezione dell'economizzatore, dove estraggono il calore dai gas di scarico prima che passino attraverso la caldaia, aumentando così l'efficienza del combustibile dell'unità. In genere sono costruiti in acciaio al carbonio o acciaio inossidabile, a seconda della composizione del calore e del gas.
Classificazione per produzione
Senza cuciture
- Produzione: billetta piena forata, senza cordoni di saldatura.
- La forza: Caratteristiche meccaniche omogenee e resistenza alle alte pressioni.
- Standard comuni: ASTM A192, A210, A213, A335.
- Utilizzi: caldaie ad alta pressione, surriscaldatori e centrali elettriche.
Saldato
- Produzione: Si ottiene mediante laminazione e saldatura longitudinale di nastri di acciaio.
- VantaggiNon costosi, di forma standard e adatti a pressioni inferiori.
- Standard comuni: ASTM A178, A214 e A226.
- ApplicazioniEconomizzatori, caldaie a bassa pressione e scambiatori di calore.
Materiali utilizzati nei tubi per caldaie
1. Acciaio al carbonio
- È il più usato, perché è economico e facile da preparare.
- Applicabile in caldaie a media pressione (massimo -450 °C).
- Standard comuni: ASTM A106, A192, A210.
2. Acciaio legato
- Il produttore utilizza acciaio legato con cromo, molibdeno e vanadio.
- Il materiale del tubo della caldaia è destinato al servizio ad alta pressione e ad alta temperatura.
- Applicato a surriscaldatori, riscaldatori e linee principali del vapore.
- Gradi comuni: ASTM A213 T11, T22, T91, A335 P11, P22, P91.
3. Acciaio inossidabile
- Fornisce una buona resistenza alla corrosione e all'ossidazione.
- Applicato in condizioni di esposizione a gas corrosivi, sostanze chimiche o acqua di mare.
- Gradi comuni: TP304, TP316, 310S, 321H.
4. Rame e leghe di rame
- Non è adatto in condizioni di pressione o temperatura estreme.
- Ideale per scambiatori di calore e applicazioni a bassa pressione grazie alla sua elevata conducibilità termica.
Controllo qualità e standard
I tubi per caldaie devono essere costruiti secondo i rigorosi standard internazionali per garantire prestazioni, sicurezza e durata. Questi standard specificano la composizione chimica, i limiti dimensionali, le proprietà meccaniche e le procedure di prova.
| Standard | Materiale | Tipo di produzione | Applicazioni | Gradi comuni | ||
| ASTM A178 | Acciaio al carbonio e al carbonio-manganese | Tubi per caldaie ERW | Questi tipi di tubi per caldaie sono utilizzati nei tubi della caldaia e nelle canne fumarie del surriscaldatore. | A, C, D | ||
| ASTM A192 | Acciaio al carbonio | Caldaie ad alta pressione senza saldatura | I tubi con queste specifiche sono utilizzati nelle caldaie ad alta pressione e nei surriscaldatori. | Grado singolo | ||
| ASTM A210 | Acciaio a medio tenore di carbonio | Caldaie senza saldatura | Sono utilizzati in caldaie, surriscaldatori e sfiati.
|
A-1, C | ||
| ASTM A213 | Lega ferritica/austenitica | Senza cuciture | L'impiego è in caldaie, surriscaldatori e scambiatori di calore. | T11, T22, TP304 | ||
| ASTM A335 | Acciaio legato ferritico | Senza cuciture | Questi tubi sono progettati per linee principali di vapore ad alta temperatura. | P11, P22, P91 |
Tra gli standard simili vi sono EN 10216, DIN 17175, BS 3059 e JIS G3456, che incorporano specifiche simili per garantire la coerenza nella produzione e nel commercio globale.
Applicazioni e vantaggi
I tubi per caldaie sono utilizzati in diversi settori industriali e richiedono la massima efficienza nello scambio di calore e la massima durata.
Applicazioni chiave
- Centrali elettriche: Ai surriscaldatori e agli economizzatori degli impianti a vapore ad alta pressione delle pareti d'acqua.
- Raffinerie di petrolio e gas: Riscaldatori di processo, unità di generazione di vapore e caldaie di calore residuo.
- Impianti chimici e petrolchimici: Bobine di vapore, sistemi di riscaldamento di processo e reattori.
- Industria alimentare e delle bevande: Sterilizzare e cuocere a vapore.
- Industria della cellulosa e della carta: Caldaie di recupero e processi di essiccazione.
- Sistemi marini e HVAC: Per alimentare caldaie e riscaldamento centrale.
Vantaggi
- Tolleranza alle alte temperature e alla pressione.
- Buona resistenza alla corrosione e all'ossidazione.
- Manutenzione adeguata e lunga durata.
- Trasferimento ottimale del calore per massimizzare il consumo energetico.
- Sono disponibili diversi materiali e configurazioni.
- Sicurezza e conformità agli standard internazionali.
Conclusione
I moderni sistemi industriali non possono essere completi senza i tubi delle caldaie. Garantiscono un trasferimento di calore efficiente, sicurezza e prestazioni ottimali in condizioni di alta pressione e alta temperatura. Questi tubi costituiscono la spina dorsale dei sistemi di energia termica nelle centrali elettriche, nelle unità di lavorazione chimica o in entrambe. La loro stabilità, durata e resistenza alla corrosione sono attribuite a materiali accuratamente selezionati e a processi di produzione che comprendono formatura, saldatura e trattamento termico impeccabili.
La scelta corretta del tipo di tubo della caldaia è fondamentale. Sia che si utilizzi un tubo ad acqua, un tubo tagliafuoco o un economizzatore per garantire l'affidabilità operativa, i produttori e gli ingegneri devono seguire gli standard internazionali per assicurare prestazioni e sicurezza a lungo termine. L'acciaio al carbonio, l'acciaio legato e l'acciaio inossidabile sono tra i materiali utilizzati per la produzione di tubi per caldaie. UNIASEN è un fornitore di alta qualità di tubi per caldaie cinesi. Se avete qualsiasi esigenza, vi preghiamo di contattateci per un preventivo gratuito.