Les tubes d'échangeur de chaleur en acier inoxydable sont généralement spécifiés par le diamètre extérieur (OD), l'épaisseur de paroi et la longueur. Les exemples fréquemment rencontrés incluent les tubes de 19,05 mm (3/4 pouce) de diamètre extérieur et 25,40 mm (1 pouce) de diamètre extérieur tubing, fournis dans des épaisseurs de paroi sélectionnées pour la conception de l'équipement. Ces dimensions doivent également être accompagnées d'un grade de matériau, d'une norme de produit et d'une base de commande claire pour l'épaisseur de paroi. tubacex.com
Pour les fabricants d'échangeurs de chaleur, les entrepreneurs EPC et les acheteurs de maintenance, une simple désignation de taille est insuffisante. Le tube doit s'adapter au plaques tubulaires et au système de support, fournir le passage d'écoulement requis et répondre aux exigences mécaniques et de corrosion de l'application.
Ce guide de Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. explique comment lire, comparer et spécifier les dimensions des tubes d'échangeur de chaleur en acier inoxydable pour les achats mondiaux B2B. Il se concentre sur les tubes lisses et ronds utilisés dans les échangeurs de chaleur et les condenseurs à faisceau tubulaire. Les tubes à ailettes, ondulés et autres tubes améliorés nécessitent des informations dimensionnelles supplémentaires.
Une description dimensionnelle de base suit ce format :
Diamètre extérieur × Épaisseur de paroi × Longueur
Par exemple :
19,05 mm OD × 1,65 mm paroi × 6 000 mm longueur
Chaque dimension sert un objectif différent :
| Dimension | Signification | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|
| Diamètre extérieur, OD | Diamètre à travers l'extérieur du tube | Détermine la compatibilité avec les trous de la plaque tubulaire, les déflecteurs et l'espacement des tubes |
| Épaisseur de paroi, WT | Épaisseur de la paroi du tube | Affecte les performances mécaniques, la surface d'écoulement interne et la conduction thermique |
| Diamètre intérieur, ID | Diamètre du passage d'écoulement interne | Affecte la vitesse du fluide, la perte de charge et l'accès au nettoyage |
| Longueur, L | Dimension spécifiée pour tube droit ou définie par le dessin | Affecte l'ajustement de l'assemblage, la surface de transfert de chaleur disponible et la manipulation |
Une commande complète doit également indiquer si l'épaisseur de paroi est spécifiée sur une base de paroi minimale, paroi moyenne ou paroi nominale.
Les tubes d'échangeur de chaleur sont couramment identifiés par leur diamètre extérieur réel. Les dimensions des tuyaux utilisent souvent la taille nominale du tuyau, ou NPS.
Par exemple :
Ces produits sont dimensionnellement différents, même si les deux descriptions contiennent « 1 pouce ». Spécifiez le diamètre extérieur réel lors de l'achat de tubes d'échangeur de remplacement. ---Raccords de tube jaugeables
Le tableau suivant fournit les conversions pouce-millimètre pour les diamètres extérieurs des tubes rencontrés dans les travaux d'échangeurs de chaleur et de condenseurs. C'est une référence dimensionnelle, plutôt qu'une garantie que chaque taille est disponible dans chaque grade, épaisseur de paroi ou voie de fabrication.
| Diamètre extérieur du tube, pouces | Diamètre extérieur du tube, mm |
|---|---|
| 3/8 | 9,525 |
| 1/2 | 12,700 |
| 5/8 | 15,875 |
| 3/4 | 19,050 |
| 7/8 | 22,225 |
| 1 | 25,400 |
| 1-1/4 | 31,750 |
| 1-1/2 | 38,100 |
Ces désignations de diamètre extérieur sont représentées dans les tableaux de référence dimensionnelle des tubes d'échangeur de chaleur. Les valeurs métriques ci-dessus sont calculées en utilisant 1 pouce = 25,4 mm. cw-estgroup.com
Les dimensions métriques et impériales doivent rester clairement identifiées. Par exemple, 19,00 mm et 19,05 mm sont des diamètres extérieurs spécifiés différents. La substitution nécessite de vérifier les tolérances applicables et l'ajustement de la plaque tubulaire.
Pour les projets de remplacement, confirmez les dimensions d'origine du tube à partir du dessin de l'équipement ou des dossiers de fabrication. Les mesures des extrémités de tubes usées, dilatées ou endommagées peuvent ne pas représenter les dimensions d'approvisionnement d'origine.
L'épaisseur de paroi des tubes d'échangeur de chaleur peut être exprimée directement en millimètres ou en pouces, ou identifiée par Birmingham Wire Gauge (BWG).
Dans le système BWG, un numéro de jauge inférieur indique une paroi plus épaisse.
| BWG | Épaisseur de paroi de référence, pouces | Conversion métrique, mm |
|---|---|---|
| 12 | 0,109 | 2,769 |
| 14 | 0,083 | 2,108 |
| 16 | 0,065 | 1,651 |
| 18 | 0,049 | 1,245 |
| 20 | 0,035 | 0,889 |
| 22 | 0,028 | 0,711 |
Les conversions métriques sont arrondies à trois décimales. BWG identifie une épaisseur de référence ; la spécification du produit et le bon de commande établissent les exigences applicables en matière d'épaisseur de paroi. cw-estgroup.com
Identifiez toujours le système de jauge. « 16 gauge » est ambigu car les systèmes de jauge BWG, SWG et de tôlerie ne représentent pas nécessairement la même épaisseur.
Pour l'approvisionnement, une description claire est :
16 BWG, paroi de 0,065 pouce, avec la base de l'épaisseur de paroi indiquée séparément.
Ces descriptions ont des implications d'acceptation différentes :
ASTM A213 couvre les tubes commandés sur une base de paroi minimale, avec une commande de paroi moyenne disponible lorsqu'elle est spécifiée. ASTM A249 décrit les tubes soudés à paroi nominale. Par conséquent, deux devis montrant la même épaisseur numérique peuvent représenter des exigences d'approvisionnement différentes. store.astm.org
Une commande nécessitant 1,65 mm de paroi minimale ne doit pas être traitée comme équivalente à 1,65 mm de paroi nominale sans examiner les exigences régissant.
Pour un tube rond idéal avec une paroi uniforme :
ID = OD - 2 × Épaisseur de paroi
Pour un tube métrique spécifié comme 19,05 mm OD × 1,65 mm paroi:
ID = 19,05 - (2 × 1,65) = 15,75 mm
Les exemples suivants utilisent les épaisseurs de référence BWG basées sur les pouces. L'ID est calculé avant la conversion en millimètres.
| Diamètre extérieur du tube | BWG | Paroi de référence, pouces | ID calculé, mm |
|---|---|---|---|
| 3/4 pouce / 19,05 mm | 18 | 0,049 | 16,561 |
| 3/4 pouce / 19,05 mm | 16 | 0,065 | 15,748 |
| 3/4 pouce / 19,05 mm | 14 | 0,083 | 14,834 |
| 1 pouce / 25,40 mm | 18 | 0,049 | 22,911 |
| 1 pouce / 25,40 mm | 16 | 0,065 | 22,098 |
| 1 pouce / 25,40 mm | 14 | 0,083 | 21,184 |
Ce sont des ID de référence calculés, pas des dimensions de passage mesurées garanties. L'ID réel dépend des tolérances OD et paroi, de la distribution de la paroi et de toute formation ou expansion ultérieure.
Lorsqu'un alésage clair minimum est essentiel pour les outils de nettoyage, les sondes d'inspection ou le flux de processus, incluez cette exigence explicitement dans la spécification.
La longueur du tube d'échangeur de chaleur est déterminée par le dessin de l'équipement et la condition d'approvisionnement convenue. Il n'y a pas de longueur unique adaptée à chaque échangeur.
Le tableau ci-dessous convertit les longueurs impériales représentatives des dessins.
| Longueur spécifiée, pieds | Longueur équivalente, mm | Longueur équivalente, mètres |
|---|---|---|
| 8 | 2 438,4 | 2,4384 |
| 10 | 3 048,0 | 3,0480 |
| 12 | 3 657,6 | 3,6576 |
| 16 | 4 876,8 | 4,8768 |
| 20 | 6 096,0 | 6,0960 |
| 24 | 7 315,2 | 7,3152 |
Les commandes métriques peuvent spécifier des dimensions telles que 3 000, 6 000 ou 12 000 mm, sous réserve de la faisabilité de fabrication et de transport.
Un tube de 6 mètres est 96 mm plus court qu'un tube de 20 pieds. Ces longueurs ne doivent pas être substituées sans vérifier le dessin.
La longueur de fabrication maximale est également spécifique au fournisseur. Les capacités de production publiées incluent des tubes d'échangeur droits considérablement plus longs que les longueurs de coupe courantes, de sorte que les acheteurs doivent distinguer la capacité de production de la disponibilité en stock et de la praticité d'expédition. Alleima
Pour les tubes droits, précisez si la commande nécessite :
La longueur finie du tube et la longueur effective de transfert de chaleur peuvent différer. Les portions situées à l'intérieur des plaques tubulaires ou à l'extérieur de la région de transfert de chaleur active doivent être prises en compte dans la conception de l'équipement.
Spécifiez également la variation de longueur permise, l'équerrage des extrémités et la préparation des extrémités.
Un tube en U ne peut pas être entièrement défini par le diamètre extérieur, l'épaisseur de paroi et une seule valeur de longueur.
Le dessin doit identifier :
Le traitement thermique et l'inspection post-courbure doivent être spécifiés conformément au grade, aux exigences de fabrication et à la spécification du projet. Les directives du fabricant traitent de même le rayon de courbure, la longueur de la jambe et le traitement thermique comme des paramètres distincts. Alleima
Pour une courbure en U idéale de 180 degrés avec des jambes droites égales :
Longueur de la ligne centrale développée = 2 × Longueur de la jambe droite + π × Rayon de la ligne centrale de la courbure
Si chaque jambe droite mesure 3 000 mm de l'extrémité du tube à la tangente de la courbure, et que le rayon de la ligne centrale est de 100 mm :
Longueur de la ligne centrale développée ≈ 6 314 mm
Ce calcul géométrique exclut les marges de fabrication et de coupe. Le dessin fini et la procédure de fabrication déterminent la longueur du tube de départ réelle.
Les dimensions des tubes influencent ensemble les performances thermiques, l'hydraulique et l'intégrité mécanique.
Le diamètre extérieur affecte la géométrie du faisceau. Changer le diamètre extérieur peut nécessiter des changements dans le nombre de tubes, le pas, le perçage de la plaque tubulaire et les trous des déflecteurs. Les tubes de remplacement doivent donc être vérifiés par rapport au dessin du faisceau existant.
Le diamètre intérieur affecte la vitesse. À un débit volumétrique fixe par tube, la réduction de l'ID augmente la vitesse du fluide. La perte de charge et les conditions d'érosion résultantes doivent être évaluées pour le fluide réel et le régime de fonctionnement.
L'épaisseur de paroi affecte à la fois la résistance et la conduction thermique. L'augmentation de l'épaisseur de paroi réduit l'ID à un OD fixe et augmente la résistance à la conduction à travers la paroi du tube. Son effet sur les performances globales de transfert de chaleur dépend des résistances du côté fluide et des conditions d'encrassement.
La longueur affecte la surface et la résistance hydraulique. L'augmentation de la longueur active augmente la surface extérieure, mais modifie également la résistance du chemin d'écoulement et les exigences mécaniques. L'encrassement, l'érosion, les vibrations et les contraintes thermiques restent pertinents pour les performances de l'échangeur. Alleima
Pour un tube droit lisse, la surface de transfert de chaleur extérieure est calculée comme suit :
Aₑ = π × OD × Longueur active
En utilisant des mètres, un tube avec 19,05 mm OD et 6,0 m de longueur active a :
Aₑ ≈ 0,359 m²
Ceci est un calcul de surface géométrique. La puissance thermique dépend en outre du coefficient global de transfert de chaleur, de la force motrice de température et de l'agencement de l'échangeur.
La sélection de la paroi doit également tenir compte de la pression différentielle de conception, de la température, des propriétés du matériau, de la marge de corrosion ou d'érosion, des tolérances de fabrication et des effets de formage. Les conditions impliquant une pression externe ou un vide nécessitent les vérifications de stabilité pertinentes.
La norme du produit doit correspondre à la famille de matériaux, à la voie de fabrication et aux exigences du projet.
| Norme | Pertinence principale |
|---|---|
| ASTM A213/A213M | Tubes en alliage d'acier ferritique et austénitique sans soudure pour service de chaudière, de surchauffeur et d'échangeur de chaleur |
| ASTM A249/A249M | Tubes austénitiques soudés pour service de chaudière, de surchauffeur, d'échangeur de chaleur et de condenseur |
| ASTM A789/A789M | Tubes en acier inoxydable ferritique/austénitique, ou duplex, sans soudure et soudés |
| ASTM A1016/A1016M | Exigences générales utilisées avec les spécifications applicables des produits de tubes ASTM |
| EN 10216-5 | Conditions techniques de livraison pour les tubes de pression en acier inoxydable sans soudure |
| EN 10217-7 | Conditions techniques de livraison pour les tubes de pression en acier inoxydable soudés |
Les publications ASTM et EN distinguent ces portées de produits et voies de fabrication. store.astm.org
Pour les équipements ASME, confirmez la spécification du matériau SA requise et l'édition du Code avec le fabricant de l'échangeur.
Les exigences TEMA abordent les questions de conception et de construction des échangeurs ; la spécification d'achat doit toujours identifier le matériau du tube et la norme du produit. TEMA
Un grade et un diamètre extérieur correspondants seuls n'établissent pas l'interchangeabilité entre les tubes fournis selon différentes normes.
Une valeur dimensionnelle doit être accompagnée d'une exigence d'acceptation. Évitez d'appliquer une tolérance générale unique à tous les tubes d'échangeur de chaleur en acier inoxydable.
ASTM A1016 fournit des exigences générales pour plusieurs spécifications de tubes pertinentes. La spécification individuelle du produit a la priorité lorsque les exigences entrent en conflit, tandis que des exigences de bon de commande plus strictes peuvent également régir l'acceptation. store.astm.org
Avant de commander, confirmez :
| Article d'inspection | Exigence à clarifier |
|---|---|
| Diamètre extérieur et ovalisation | Limites applicables, emplacements de mesure et exigences d'ajustement de la plaque tubulaire |
| Épaisseur de paroi | Base minimale ou moyenne/nominale, variation permise et méthode de mesure |
| Longueur | Longueur finie, tolérance et toute marge de coupe |
| Rectitude | Exigences pour l'assemblage à travers les plaques tubulaires et les supports |
| Extrémités des tubes | Équerrage, ébavurage, propreté et préparation spécifiée |
| Géométrie de la courbure en U | Rayon, espacement des jambes, alignement et limites dimensionnelles post-courbure |
Le plan d'inspection doit également identifier la traçabilité des matériaux, les tests mécaniques requis et les exigences d'examen hydrostatique ou non destructif applicables. Des tests PMI, ultrasons ou autres tests de projet supplémentaires doivent être convenus explicitement.
Lorsqu'un certificat d'inspection EN 10204 Type 3.1 est requis, incluez-le dans la commande ainsi que tout rapport dimensionnel ou de test séparé.
Une demande utile permet aux fournisseurs de proposer la même exigence technique.
Inclure :
Pour les travaux de remplacement, joignez la spécification du tube d'origine et le dessin du faisceau si disponibles. Si le projet implique des changements de dimensions ou de matériaux, fournissez les conditions de service pertinentes pour examen par l'ingénierie.
Exemple de description de RFQ :
Tubes d'échangeur de chaleur en acier inoxydable sans soudure selon ASTM A213M, grade TP316L, 19,05 mm OD × 1,65 mm paroi minimale × 6 000 mm longueur finie. Quantité : 1 000 pièces. Tolérances dimensionnelles, condition de livraison et tests selon l'édition de la norme spécifiée et les exigences du projet jointes. Certificat d'inspection EN 10204 Type 3.1 requis. Le fournisseur doit confirmer la faisabilité de fabrication, les dimensions d'emballage et le calendrier de livraison.
L'exemple utilise une épaisseur de paroi métrique directement spécifiée. Si le projet nécessite plutôt 16 BWG, identifiez clairement la dimension en pouces régissante et la base de commande.
Les exemples fréquemment rencontrés incluent les diamètres extérieurs de 3/4 pouce et de 1 pouce, équivalents à 19,05 et 25,40 mm. D'autres diamètres sont sélectionnés en fonction de la géométrie de l'échangeur, de la conception thermique, des exigences de nettoyage et de la disponibilité de fabrication.
Non. L'épaisseur de référence BWG est de 0,065 pouce, équivalente à 1,651 mm. Une paroi de 1,6 mm spécifiée directement est une dimension différente.
Non. Vingt pieds équivalent à 6 096 mm. Un tube de 6 000 mm est 96 mm plus court.
Non. BWG identifie l'épaisseur de paroi. La pression admissible dépend du matériau, des dimensions, de la température, des exigences de fabrication, de la condition et des règles de conception régissantes.
Le changement nécessite un examen technique. Une paroi plus épaisse modifie la surface d'écoulement interne et peut affecter le transfert de chaleur, la perte de charge et la fabrication de la jointure tube-plaque tubulaire.
C'est un bon point de départ, mais les outils peuvent nécessiter un alésage minimum vérifié. Les tolérances de fabrication, les courbures, les profils de soudure et les extrémités dilatées peuvent affecter le passage réel.
Fournissez un dessin définissant la longueur de la jambe, le rayon de la ligne centrale de la courbure et la géométrie globale. Une seule valeur de « longueur de tube » peut être interprétée différemment par l'acheteur et le fabricant.
Seulement après que la spécification de l'équipement et les exigences applicables ont été examinées. La similitude de grade et de dimensions ne démontre pas un traitement thermique, des tests, des tolérances ou des exigences d'acceptation équivalents.
Pour une demande de tubes d'échangeur de chaleur en acier inoxydable, envoyez à Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. votre grade requis, la norme du produit, le diamètre extérieur, la base de l'épaisseur de paroi, la longueur finie et la quantité.
Pour les projets de courbure en U ou de remplacement, incluez le dessin du tube, le calendrier des courbures et les exigences d'inspection afin que la faisabilité de fabrication et les détails de la cotation puissent être confirmés par rapport à la spécification réelle.
