Määritelmä ja toiminta
Kattilaputki on höyrynkehitys- ja lämmönsiirtolaitteissa käytettävä putki, jonka seinämä erottaa kuuman kaasuvirran toisella puolella olevasta vedestä, höyrystä tai prosessinesteestä. Lämpö kulkee seinän läpi, joten putkessa on yhdistettävä lämpötilan paineenrajoitus, hyvä lämmönjohtavuus sekä palopuolen hapettumisen ja korroosionkestävyys.
Putket valmistetaan joko saumattomina korkeamman paineen ja lämpötilan käyttöä varten tai hitsattuina alhaisemman paineen käyttöä varten. Hiiliteräs kattaa useimmat keskipainesovellukset, kun taas kromia ja molybdeeniä sisältäviä seosteräksiä käytetään lämpötilan noustessa ja virumisesta tulee hallitseva suunnitteluehto.
Vesiputki ja paloputkikattilat
Vesiputkikattilassa vesi kiertää putkien sisällä ja kuuma polttokaasu kulkee ulkopuolen yli. Tämä malli sopii korkeapaineisiin ja suuritehoisiin yksiköihin, koska halkaisijaltaan pienet putket kestävät painetta tehokkaasti.
Tuliputkikattilassa kuuma kaasu kulkee putkien läpi ja vesi ympäröi niitä vaipan sisällä. Rakenne on kompakti ja sopii alhaisemmille paineille ja pienemmille höyryntuotteille.
Lämmöntalteenotto- ja prosessilaitteet, mukaan lukien ekonomaiserit ja tulistimet, käyttävät samanlaisia putkia, joskus pidennetyillä pinnoilla lämmönsiirtoalueen lisäämiseksi.
Materiaalit ja standardit
| Sovellus | Tyypillinen standardi | Materiaali |
| Matalapainehitsattu kattilaputki | ASTM A178 | Hiiliteräs, luokat A, C ja D |
| Korkeapaineinen saumaton kattila ja tulistinputki | ASTM A192 | Hiiliteräs korkeapainehuoltoon |
| Keski- ja korkeapaineinen kattilaputki | ASTM A210 | Hiili-molybdeeniteräs, luokat A-1 ja C |
| Tulistimen ja lämmönvaihdinputki | ASTM A213 | Seosteräslajit, kuten T11, T22 ja T91 |
| Eurooppalainen kattilaputki | EN 10216-2 | Seostamattomat ja seostetut teräslajit, joilla on korkean lämpötilan ominaisuudet |
| Kiinalainen kattilan putki | GB/T 5310, GB/T 3087 | Hiiliteräs ja niukkaseosteinen teräs korkea- ja matalapainehuoltoon |
| Japanilainen kattilan putki | JIS G3461, JIS G3462 | Hiiliteräs ja seosteräs lämmönvaihtimiin |
Valinta tehdään suunnittelupaineen ja metallin lämpötilan perusteella käyttäen sallittuja jännitysarvoja, jotka on esitetty sovellettavassa standardissa. Jos lämpötila ylittää alueen, jolla hiiliteräs säilyttää riittävän virumislujuuden, korvataan kromi-molybdeenilaadulla, jotta seinämän paksuus pysyy käytännön rajoissa.
Kuinka kattilaputket valmistetaan
Keskipaine- ja korkeapaineputket jakavat prosessin alkuvaiheet. Teräs sulatetaan ja jatkuvasti valetaan tai valssataan pyöreäksi aihioksi, lävistetään ja kuumavalssataan ontoksi kuoreksi, minkä jälkeen se pienennetään lopulliseen kokoon kuumavalssaamalla tai kylmävetämällä. Kylmäveto antaa tarkemman mittatoleranssin ja tasaisemman sisäpinnan, millä on merkitystä virtauksen ja tarkastuksen kannalta.
Maalireitti eroaa sitten laadusta ja spesifikaatiosta:
Normalisoidaanhienontaa raerakennetta ja tuottaa tasaiset mekaaniset ominaisuudet kuumatyöstön jälkeen.
Sammutuslämmittää putken austenisoitumislämpötilaan ja jäähdyttää sen nopeasti vedessä tai öljyssä kovuuden ja lujuuden lisäämiseksi.
Karkaisuseuraa karkaisu, jolla palautetaan sitkeys ja sitkeys, joka pelkkä karkaisu jättäisi liian alhaiseksi painehuoltoon.
Hehkutuspoistaa kylmävedon tai -muovauksen aiheuttamat sisäiset jännitykset, tyypillisesti hitaalla jäähdytyksellä.
Tarkastus ja laadunvalvonta
Kattilaputkien mitat ja sisäinen laatu tutkitaan. Hydrostaattinen testaus varmistaa paineen eheyden, kun taas pyörrevirta- tai ultraäänitestaus havaitsee pitkittäiset ja poikittaissuuntaiset viat, jotka pelkkä painetesti jättää huomiotta. Kemiallinen analyysi, vetokokeet huoneenlämmössä ja tasoitus- tai soihdutuskokeet vahvistavat mekaaniset vaatimukset. Seoslaatujen osalta kovuusrajat ja, mikäli määritelty, korkean lämpötilan testitiedot täydentävät vapautuspakkauksen.
FAQ
K: Mitä eroa on kattilaputkella ja lämmönvaihdinputkella?
Toiminto on sama, lämmönsiirto seinän läpi, mutta kahdella tuoteperheellä on erilaiset standardit ja niissä on erilaiset lämpötila- ja paineoletukset. Kattilaputkia säätelevät kattila- ja paineastiakoodit.
K: Milloin saumattomia kattilaputkia suositellaan hitsattujen putkien sijaan?
Saumattomia putkia käytetään korkeammissa paineissa, korkeammissa lämpötiloissa ja syklisessä käytössä, jossa hitsisauman puuttuminen poistaa mahdollisen aloituskohdan. Hitsattuja putkia käytetään laajalti alhaisemman paineen huoltoon, ja ne voivat olla kustannustehokkaita suurissa määrissä.
K: Mitä normalisointi tekee kattilan putkelle?
Normalisointi lämmittää teräksen kriittisen lämpötilansa yläpuolelle ja jäähdyttää sitä ilmassa, jolloin saadaan tasainen hienorakeinen rakenne, jolla on tasainen lujuus ja parannettu sitkeys.
K: Miksi karkaisu suoritetaan karkaisun jälkeen?
Karkaisu tuottaa suurta lujuutta, mutta alhaista taipuisuutta ja voi jättää putken alttiiksi halkeilulle. Karkaisu lievittää tätä tilaa ja palauttaa painehuoltoon tarvittavan sitkeyden.
K: Miten kattilaputken seinämän paksuus valitaan?
Suunnittelupaineesta ja sallitusta jännityksestä metallin lämpötilassa, lisäyksillä korroosiota ja eroosiota sekä standardin paksuustoleranssia varten.
K: Mitkä testit vahvistavat, että kattilaputki on käyttökelpoinen?
Kemiallinen analyysi, huoneenlämpötilan vetokoe, tasoitus- tai soihdutuskoe, hydrostaattinen painetesti ja pyörrevirta- tai ultraäänitutkimus, kaikki kirjattu tehtaan sertifikaattiin.
