Guia para Prevenir Vazamentos em Tubos de Trocadores de Calor

No mundo complexo da fabricação industrial, um processo muitas vezes negligenciado desempenha um papel vital na manutenção da integridade dos equipamentos e na prevenção de falhas catastróficas.ou "tube rolling" como é comumente conhecido, representa o herói desconhecido da construção de trocadores de calor e caldeiras.

A expansão de tubos é muito mais do que simplesmente o alargamento de tubos.Conexões à prova de fugas entre tubos e folhas de tubosEstas ligações formam a espinha dorsal dos equipamentos industriais críticos encontrados em centrais eléctricas, instalações de processamento químico e refinarias em todo o mundo.

Considere o ambiente operacional de um trocador de calor típico: temperaturas extremas, altas pressões e meios corrosivos desafiam constantemente a integridade do sistema.Uma ligação de tubo devidamente expandida deve simultaneamente fornecer:

• Resistência à tração excepcionalpara resistir a pressões internas
• Fecho perfeito.Para evitar fugas perigosas
• Resistência à corrosãopara a fiabilidade a longo prazo
• Manutençãopara manutenção prática

Para se conseguir uma expansão óptima dos tubos, é necessário considerar cuidadosamente vários parâmetros técnicos, cada um dos quais contribui para o desempenho e a longevidade da ligação final.

Uma superfície lisa e bem finalizada do buraco do tubo melhora significativamente a área de contato e o atrito entre os componentes.

As ranhuras de precisão funcionam como bloqueios mecânicos, aumentando dramaticamente a resistência ao puxão.Geometria de ranhuras inadequada pode criar concentrações de tensão que comprometem a integridade da chapa do tubo.

O ajuste de interferência - a diferença entre o diâmetro do tubo expandido e o tamanho do orifício - deve ser cuidadosamente controlado.enquanto a deformação excessiva corre o risco de danificar os componentes.

O espaçamento entre os furos adjacentes dos tubos (largura do ligamento) afeta tanto a resistência estrutural como a eficiência do material.O projeto adequado equilibra estes requisitos em concorrência com base nas dimensões do tubo e nas condições de funcionamento.

A espessura da parede determina as tensões residuais após a expansão.

A dureza do material de base e as tendências de endurecimento durante a formação a frio têm um impacto significativo nos requisitos de força de expansão e nas propriedades finais das juntas.

O controlo do diâmetro de precisão garante um ajuste inicial adequado entre os tubos e os furos, evitando dificuldades de expansão ou inserção desiguais.

Diferentes ligas exigem técnicas de expansão específicas. Os aços inoxidáveis, por exemplo, exigem um controle cuidadoso devido ao seu comportamento de endurecimento pronunciado.

Os operadores podem utilizar a monitorização do binário ou a medição final da espessura da parede para controlar o processo de expansão, cada um oferecendo vantagens distintas em precisão e complexidade de implementação.

As necessidades específicas da aplicação determinam os parâmetros de expansão.

As secções mais compridas aumentam a resistência das articulações, mas também aumentam a dificuldade e o custo de fabricação.

A compatibilidade galvânica entre os materiais de tubos e folhas de tubos impede a degradação corrosiva, uma consideração crítica para a confiabilidade a longo prazo.

Desde suas origens na construção de máquinas a vapor do século XIX até os sofisticados sistemas automatizados de hoje, a expansão de tubos passou por um refinamento contínuo.Em meados do século XX surgiram fabricantes de ferramentas especializadas, impulsionando a inovação que apoiou o rápido crescimento das aplicações de trocadores de calor em todos os sectores.

Em sua essência, a expansão do tubo representa um processo de deformação plástica cuidadosamente controlado..Este comportamento diferencial requer materiais de chapa de tubo com maior resistência de rendimento do que os próprios tubos.

A previsão precisa das dimensões do tubo pós-expansão garante a formação adequada da articulação.

Onde:
D = ID teoricamente alargada
D1 = ID inicial do tubo
D2 = diâmetro do buraco do tubo
D3 = OD inicial do tubo
Sp = espessura da parede do tubo

O intervalo percentual (2-12%) representa o afinamento da parede durante a expansão, com expansão leve em 2-6% e expansão pesada em 7-12%.A experiência prática continua a ser essencial para resultados ótimos.

As ferramentas de expansão modernas consistem em quatro componentes principais construídos a partir de aço ligado de alta resistência e resistente ao desgaste:

• Mandril:O eixo cônico giratório que impulsiona a expansão
• De peso superior a 20 g/m2Contacte a parede do tubo para criar força de expansão
• Detentor:Manter o alinhamento dos componentes durante o funcionamento
• Parem o colarinho.Controle da profundidade de expansão

Os serviços de alta pressão exigem abordagens diferentes dos sistemas de fácil manutenção.A escolha adequada requer uma compreensão completa dos requisitos operacionais e das características dos materiais.

As tecnologias da Indústria 4.0 estão a transformar a expansão dos tubos através de sistemas inteligentes e auto-ajustáveis e de linhas de produção automatizadas.Estes avanços prometem uma consistência sem precedentes, ao mesmo tempo em que reduzem as necessidades de mão-de-obra e o erro humano.

À medida que os equipamentos industriais continuam a ultrapassar os limites de desempenho, o humilde processo de expansão do tubo continuará a ser essencial para garantir uma operação segura e confiável em inúmeras aplicações críticas.