Pour répondre aux exigences élevées des clients en matière de pression d'eau et de pression d'air dans la conception detubes de chauffage électriques à bride,Une optimisation complète est nécessaire, couvrant plusieurs dimensions telles que le choix des matériaux, la conception structurelle, le processus de fabrication et la vérification des performances. Le plan spécifique est le suivant :
1、Sélection des matériaux : Améliorer la résistance à la compression et l'étanchéité des fondations
1. Sélection des principaux matériaux des tuyaux
Les matériaux à haute résistance et résistants à la corrosion sont préférés pour les conditions de travail à haute pression (pression de l'eau≥10 MPa ou pression d'air≥6 MPa), tels que :
Acier inoxydable 316L (résistant aux milieux corrosifs généraux, résistance à la compression≥520 MPa);
Incoloy 800 (résistant aux hautes températures, aux hautes pressions et à l'oxydation, adapté aux environnements de vapeur à haute température, limite d'élasticité≥240 MPa);
Alliage de titane/alliage Hastelloy (pour les milieux hautement corrosifs et à haute pression tels que l'eau de mer et les solutions acido-basiques).
L'épaisseur de paroi du tuyau est calculée selon les normes GB/T 151 Heat Exchanger ou ASME BPVC VIII-1, garantissant une marge d'épaisseur de paroi de≥20 % (par exemple, en calculant l'épaisseur de paroi + facteur de sécurité de 0,5 mm lorsque la pression de travail est de 15 MPa).
2. Adaptation des brides et des joints
Type de bride : dans les scénarios à haute pression, des brides à souder à col (WNRF) ou des brides intégrales (IF) sont utilisées, et la surface d'étanchéité est sélectionnée comme mortaise et tenon (TG) ou joint annulaire (RJ) pour réduire le risque de fuite de la surface d'étanchéité.
Joint d'étanchéité : Choisissez un joint enveloppé de métal (avec bagues intérieures et extérieures) (résistance à la pression≤25 MPa) ou joint annulaire métallique octogonal (haute pression et haute température, résistance à la pression≥40 MPa) selon les caractéristiques du fluide. Le matériau du joint est compatible avec le matériau du tuyau (par exemple, joint 316L avec bride 316L).
2、Conception structurelle : renforcement de la pression et de la fiabilité
1. Optimisation de la structure mécanique
Conception de courbure : évitez la courbure à angle droit et utilisez un grand rayon de courbure (R≥3D, D est le diamètre du tuyau) pour réduire la concentration des contraintes ; Lors de la disposition de plusieurs tuyaux, ils sont répartis symétriquement pour équilibrer les forces radiales.
Renforcement de la structure : Ajouter des anneaux de support (espacement≤1,5 m) ou des tiges de positionnement centrales intégrées à la longue ligne droitetube chauffant pour éviter la déformation du corps du tube sous haute pression ; La section de connexion entre la bride et le corps du tuyau adopte une zone de transition épaissie (soudage par rainure en gradient) pour améliorer la résistance à la déchirure du cordon de soudure.
2. Conception de l'étanchéité et des connexions
Procédé de soudage : Le corps du tuyau et la bride sont soudés entièrement pénétrés (comme le soudage TIG + fil d'apport), et un test aux rayons X (RT) ou un test de pénétration (PT) à 100 % est effectué après le soudage pour garantir que le cordon de soudure est exempt de pores et de fissures ;
Assistance à la dilatation : Le tube d'échange thermique est relié à la plaque tubulaire par un double procédé de dilatation hydraulique et de soudage. La pression de dilatation est≥deux fois la pression de travail pour éviter les fuites de fluide par les trous de la plaque tubulaire.
3、Processus de fabrication : contrôle strict des défauts et de la cohérence
1. Contrôle de la précision de l'usinage
La découpe du tube adopte une découpe laser/CNC, avec une perpendicularité de la face d'extrémité≤0,1 mm ; rugosité de la surface d'étanchéité de la bride≤Ra1.6μ m, erreur de distribution uniforme des trous de boulons≤0,5 mm, assurant une force uniforme lors de l'installation.
Remplissage de poudre d'oxyde de magnésium : en utilisant la technologie de compactage par vibration, densité de remplissage≥2,2 g/cm³, pour éviter une surchauffe locale ou une défaillance de l'isolation causée par des sections creuses (résistance d'isolation≥100MΩ(/500V).
2. Tests de résistance et validation
Tests pré-usine :
Essai hydrostatique : la pression d'essai est 1,5 fois la pression de service (par exemple, une pression de service de 10 MPa et une pression d'essai de 15 MPa), et il n'y a pas de chute de pression après 30 minutes de maintien ;
Essai de pression (applicable aux milieux gazeux) : La pression d'essai est de 1,1 fois la pression de service, combinée à une détection de fuite par spectrométrie de masse à l'hélium, avec un taux de fuite de≤1 × 10 ⁻⁹mbar· L/s.
Essais destructifs : L'échantillonnage est utilisé pour les essais de pression d'explosion, et la pression d'explosion doit être≥3 fois la pression de travail pour vérifier la marge de sécurité.
4、Adaptation fonctionnelle : pour faire face à des conditions de travail complexes
1. Compensation de la dilatation thermique
Lorsque la longueur dele tube chauffant is ≥2 m ou la différence de température est≥100°C, un joint de dilatation en forme d'onde ou une section de connexion flexible doit être installé pour compenser la déformation thermique (quantité de dilatationΔ L=α L Δ T, oùα (est le coefficient de dilatation linéaire du matériau) et éviter la défaillance de la surface d'étanchéité de la bride causée par une contrainte de différence de température.
2. Contrôle de la charge de surface
Les fluides à haute pression (en particulier les gaz) sont sensibles à la surchauffe locale et nécessitent une réduction de la charge de surface (≤8 W/cm²). En augmentant le nombre ou le diamètre destube chauffants, dispersant la densité de puissance et empêchant l'entartrage ou le fluage du matériau (comme la charge de surface)≤6 W/cm² pendant le chauffage à la vapeur).
3. Conception de la compatibilité des médias
Pour les fluides à haute pression contenant des particules/impuretés, un tamis filtrant (avec une précision de≥100 mesh) ou un couvercle de guidage doit être installé à l'entrée de le tube chauffant pour réduire l'érosion ; les milieux corrosifs nécessitent un traitement de passivation/pulvérisation de surface supplémentaire (tel qu'un revêtement en polytétrafluoroéthylène, une résistance à la température≤260°C).
5、Conception standard et personnalisée
Fournir des rapports sur les matériaux, la qualification des procédures de soudage (PQR) et les rapports d'essais de pression conformément aux normes nationales (GB 150 « Récipients sous pression », NB/T 47036 « Éléments chauffants électriques ») ou aux normes internationales (ASME BPVC, PED 2014/68/UE).
Pour répondre aux besoins spécifiques des clients (tels que le chauffage haute pression pour les équipements de tête de puits API 6A et le chauffage résistant à la pression en haute mer), nous collaborons avec les clients pour simuler les conditions de travail (telles que l'analyse par éléments finis de la distribution des contraintes et l'optimisation du champ d'écoulement CFD) et personnaliser les spécifications des brides (telles que les brides filetées spéciales et les matériaux résistants au soufre).
résumer
Grâce à l'optimisation complète du processus de « garantie de résistance des matériaux »→conception de la résistance aux charges structurelles→contrôle de la précision de fabrication→test et vérification en boucle fermée", letube de chauffage électrique à bride Permet un fonctionnement fiable sous haute tension. L'objectif principal est d'équilibrer la capacité de charge, l'étanchéité et la stabilité à long terme, tout en tenant compte des caractéristiques du fluide client (température, corrosivité, débit) pour une conception ciblée, respectant ainsi les exigences de marge de sécurité entre la pression d'eau et la pression d'air.≥1,5 fois les paramètres de conception.
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Date de publication : 9 mai 2025
