Introdução
Tubos da caldeira são usados em muitos processos industriais, como processamento químico, refinaria de petróleo e produção de energia. Devido à sua resistência a altas temperaturas e pressões, esses tubos e canos de caldeira são usados em ambientes com essas condições.
Os tubos da caldeira formam a base dos sistemas térmicos nas indústrias, facilitando a fácil convecção de calor e apoiando a integridade da caldeira. Os tubos da caldeira podem transferir e distribuir o calor gerado na caldeira e no sistema.
Este artigo explorará a natureza dos tubos de caldeira, seu processo de fabricação, vários tipos, materiais e aplicações em diferentes setores. Conhecendo esses fatores, os fabricantes podem tomar decisões informadas sobre a seleção, a manutenção e a otimização dos tubos de caldeira para garantir a confiabilidade e o desempenho a longo prazo.
O que são tubulações de caldeira?
Os tubos de caldeira são tubos de aço especializados que transportam água, vapor ou gases quentes em caldeiras a vapor, trocadores de calor, superaquecedores e economizadores. Sua principal finalidade é facilitar a transferência eficiente de calor de gases termodinâmicos para água ou vapor e são usados para produzir ou distribuir energia em todo o sistema.
Em comparação com os tubos estruturais ou de encanamento típicos, os tubos da caldeira devem ser capazes de suportar:
- Altas temperaturas (acima de 500 °C).
- Pressão interna extrema.
- Gases quentes e vapor podem criar condições corrosivas.
Os tubos da caldeira também têm características construídas para resistir à oxidação e à incrustação, que podem afetar o desempenho e a segurança. A falha de um único tubo pode causar paradas prolongadas, redução da eficiência ou até mesmo acidentes desastrosos. Esses tubos são amplamente utilizados em:
- Estações nucleares e usinas de energia.
- Plantas petroquímicas e refinarias de petróleo.
- Os setores de processamento de alimentos e têxtil.
- Sistemas HVAC e marítimos.
Processo de fabricação de tubos de caldeira
Os tubos de caldeira são fabricados por meio de várias etapas controladas para obter força, resistência à corrosão e precisão dimensional excepcionais. Há uma pequena modificação no processo para tubos sem costura e soldados (ERW); no entanto, os princípios permanecem basicamente os mesmos.
1. Seleção de matéria-prima
A etapa inicial do processo de fabricação de tubos de caldeira é a seleção do material a ser usado. A empresa seleciona matérias-primas de alta qualidade, como aço inoxidável, aço-liga e aço-carbono.
- Se os tubos de caldeira forem necessários para aplicações de média pressão. Esses tubos de caldeira são mais comumente feitos de aço carbono.
- Os tubos de caldeira para aplicações de alta pressão e alta temperatura são feitos de ligas de cromo-molibdênio (Cr-Mo).
2. Aquecimento e conformação
Para fazer tubos de caldeira lisos, os tarugos de aço sólido são aquecidos a cerca de 1200-1300 °Ce um invólucro oco é formado perfurando-os por meio de um fuso. Esse processo remove todas as costuras de solda, resultando em uma resistência uniforme.
No caso dos tubos ERW (Soldados por Resistência Elétrica), as bobinas de aço são desenroladas e formadas em um formato cilíndrico. Os cordões são aquecidos com uma corrente de alta frequência e, em seguida, soldados entre si.
3. Dimensionamento e alongamento
O fabricante, na etapa seguinte, usa laminadores ou bancadas de desenho altamente complexas para laminar e estender os tubos ocos ou cascas soldadas para obter as dimensões adequadas. Essas dimensões são chamadas de diâmetro externo, espessura da parede e comprimento do casco.
4. Tratamento térmico
Para melhorar as qualidades mecânicas, o tratamento térmico é essencial. Os tratamentos comuns incluem:
- Normalização: O capilar refina a estrutura de grãos e aumenta a resistência.
- Recozimento: As tensões são eliminadas e a ductilidade é aprimorada.
- Têmpera e revenimento: Oferece forte resistência ao desgaste e força aos aços-liga.
5. Desenho a frio (opcional)
Quando são necessárias tolerâncias dimensionais rígidas ou acabamentos de superfície mais finos para tubos de caldeira, o tratamento térmico é seguido de trefilação a frio. Isso aumenta a resistência à tração e a suavidade da superfície do tubo.
6. Acabamento e inspeção
Os tubos são endireitados, dimensionados e suas extremidades são preparadas. Em seguida, são implementados controles de qualidade rigorosos, que incluem:
- Teste hidrostático (para testar a contenção de pressão).
- Teste ultrassônico ou de corrente parasita (falhas internas).
- Verificação, dimensional e visual.
Tipos de tubos de caldeira
Há duas classificações gerais de tubos de caldeira, com base em seu uso e no processo de fabricação.
Classificação por aplicativo
- Tubos de caldeira de tubo de água
As caldeiras de tubo de água têm água circulando pelos tubos, com gases de combustão quentes passando por eles. Normalmente, elas são compostas de liga de aço para suportar pressões superiores a 9,8 MPa e altas temperaturas superiores a 500 °C.
Eles são usados em:
- Usinas de energia
- Geradores de vapor
- Sistemas de aquecimento de alta pressão
- Tubos de caldeira de tubo de fogo
As caldeiras de tubo de fogo são projetadas para passar gases quentes pelos tubos, com água ao redor deles para manter a temperatura. Normalmente, elas são fabricadas de aço carbono e são adequados para aplicações de baixa e média pressãocomo aquecimento industrial e sistemas de vapor em miniatura.
- Tubos do superaquecedor e do reaquecedor
Esses tubos elevam a temperatura do vapor acima do que ele pode sustentar por si só, aumentando assim a eficiência da geração de energia. A temperatura dos gases é mantida além de seu ponto de saturação nos tubos da caldeira. Eles são fabricados com materiais de alta resistência Aços de liga Cr-Mo que são submetidos a temperaturas extremamente altas e à oxidação.
- Tubos do economizador
Esses tubos estão na seção do economizador, onde extraem o calor dos gases de combustão antes de passarem pela caldeira, aumentando assim a eficiência de combustível da unidade. Normalmente, eles são construídos com aço carbono ou aço inoxidáveldependendo da composição do calor e do gás.
Classificação por fabricação
Sem costura
- Fabricação: Tarugo sólido perfurado - sem costura de solda.
- Força: Características mecânicas homogêneas e resistência à alta pressão.
- Padrões comuns: ASTM A192, A210, A213, A335.
- UsosCaldeiras de alta pressão, superaquecedores e usinas de energia.
Soldado
- Produção: É feito por meio de laminação e soldagem longitudinal de tiras de aço.
- Benefícios: não é caro, tem formato padrão e é adequado para pressões mais baixas.
- Padrões comuns: ASTM A178, A214 e A226.
- AplicativosEconomizadores, caldeiras de baixa pressão e trocadores de calor.
Materiais usados em tubulações de caldeiras
1. Aço carbono
- O mais usado, pois é barato e fácil de fazer.
- Aplicável em caldeiras de média pressão (máximo de -450 °C).
- Padrões comuns: ASTM A106, A192, A210.
2. Aço-liga
- O fabricante utiliza ligas de aço com cromo, molibdênio e vanádio.
- O material do tubo da caldeira é para serviços de alta pressão e alta temperatura.
- Aplicado a superaquecedores, reaquecedores e linhas de vapor principais.
- Notas comuns: ASTM A213 T11, T22, T91, A335 P11, P22, P91.
3. Aço inoxidável
- Proporciona boa proteção contra a corrosão e a oxidação.
- Aplicado em condições expostas a gases corrosivos, produtos químicos ou água do mar.
- Notas comuns: TP304, TP316, 310S, 321H.
4. Cobre e ligas de cobre
- Não é adequado para condições extremas de pressão ou temperatura.
- Ideal para trocadores de calor e aplicações de baixa pressão devido à sua alta condutividade térmica.
Controle de qualidade e padrões
Os tubos de caldeira devem ser construídos de acordo com as rigorosas normas internacionais para proporcionar desempenho, segurança e durabilidade. Essas normas especificam a composição química, os limites dimensionais, as propriedades mecânicas e os procedimentos de teste.
| Padrão | Material | Tipo de fabricação | Aplicativos | Notas comuns | ||
| ASTM A178 | Aço-carbono e aço-carbono-manganês | Tubos de caldeira ERW | Esses tipos de tubos de caldeira são usados em tubos de caldeira e condutos de superaquecedor. | A, C, D | ||
| ASTM A192 | Aço carbono | Caldeiras de alta pressão sem costura | Os tubos com essas especificações são usados em caldeiras e superaquecedores de alta pressão. | Grau único | ||
| ASTM A210 | Aço de médio carbono | Caldeiras sem costura | Eles são utilizados em caldeiras, superaquecedores e respiradouros.
|
A-1, C | ||
| ASTM A213 | Liga ferrítica/austenítica | Sem costura | O uso é feito em caldeiras, superaquecedores e trocadores de calor | T11, T22, TP304 | ||
| ASTM A335 | Liga de aço ferrítico | Sem costura | Esses tubos são projetados para linhas de vapor principais de alta temperatura. | P11, P22, P91 |
Padrões semelhantes incluem EN 10216, DIN 17175, BS 3059 e JIS G3456, que incorporam especificações semelhantes para garantir a consistência na fabricação e no comércio global.
Aplicações e vantagens
Os tubos de caldeira são usados em vários setores e exigem máxima eficiência na troca de calor e durabilidade.
Principais aplicativos
- Usinas de energia: Para superaquecedores e economizadores de sistemas de vapor de alta pressão de paredes de água.
- Refinarias de petróleo e gás: Aquecedores de processo, unidades de geração de vapor e caldeiras de calor residual.
- Plantas químicas e petroquímicas: Serpentinas de vapor, sistemas de aquecimento de processos e reatores.
- Indústria de alimentos e bebidas: Esterilizar e cozinhar com vapor.
- Indústria de papel e celulose: Caldeiras de recuperação e processos de secagem.
- Sistemas marítimos e de HVAC: Para impulsionar caldeiras e aquecimento central.
Vantagens
- Tolerância a altas temperaturas e pressões.
- Boa resistência à corrosão e à oxidação.
- Manutenção adequada e longa vida útil.
- Transferência de calor ideal para maximizar o consumo de energia.
- Estão disponíveis diferentes materiais e configurações.
- Segurança e conformidade com os padrões internacionais.
Conclusão
Os sistemas industriais modernos não podem ser completos sem os tubos de caldeira. Eles garantem a transferência eficiente de calor, a segurança e o desempenho ideal em condições de alta pressão e alta temperatura. Esses tubos sustentam a espinha dorsal dos sistemas de energia térmica nas usinas de energia, nas unidades de processamento químico ou em ambos. Sua estabilidade, durabilidade e resistência à corrosão são atribuídas a materiais cuidadosamente selecionados e a processos de fabricação que abrangem formação, soldagem e tratamento térmico impecáveis.
A seleção correta do tipo de tubulação da caldeira é vital. Se você estiver usando um tubo de água, um tubo de fogo ou um economizador para garantir a confiabilidade operacional, os fabricantes e engenheiros devem seguir os padrões internacionais para garantir o desempenho e a segurança a longo prazo. O aço carbono, o aço-liga e o aço inoxidável estão entre os materiais usados para fabricar tubos de caldeira. A UNIASEN é um fornecedor de alta qualidade de tubos de caldeira chineses. Se você tiver alguma necessidade, por favor Entre em contato conosco para obter uma cotação gratuita.