Tubos con aletas dentadas para HRSG – ASTM A179
Descripción general del producto
Tubos con aletas dentadas ASTM A179 para HRSGson tubos de transferencia de calor diseñados para aumentar el área efectiva de transferencia de calor externa de los generadores de vapor de recuperación de calor (HRSG), particularmente en secciones de recuperación de calor de temperatura baja a moderada, como economizadores, precalentadores de agua de alimentación y otros módulos de recuperación de calor del lado del gas.
El tubo está fabricado deAcero de bajo carbono estirado en frío sin costura ASTM A179, mientras que una aleta metálica dentada o segmentada está enrollada helicoidalmente o unida mecánicamente de otro modo a la superficie del tubo. La geometría de la aleta dentada aumenta la superficie externa al tiempo que introduce turbulencia controlada en la corriente de gas, mejorando la transferencia de calor en comparación con un tubo desnudo.
ASTM A179 está diseñado específicamente para tubos de acero con bajo contenido de carbono estirados en frío sin costura utilizados en intercambiadores de calor, condensadores y equipos similares de transferencia de calor. La norma cubre diámetros exteriores de tubos desde1/8 pulg. a 3 pulg. (3,2–76,2 mm).
Para aplicaciones HRSG, el diseño de aleta dentada proporciona un equilibrio práctico entreeficiencia de transferencia de calor, caída de presión del lado del gas, diseño compacto de equipos, capacidad de fabricación y accesibilidad al mantenimiento.
Características clave
- Tubo base de acero con bajo contenido de carbono estirado en frío sin costura ASTM A179
- Construcción de aletas dentadas o segmentadas para mejorar el área de transferencia de calor
- Alta superficie externa efectiva
- Transferencia de calor del lado del gas mejorada en comparación con los tubos desnudos
- Adecuado para economizadores y secciones de recuperación de calor HRSG de baja temperatura.
- Configuración flexible de altura, espesor, paso y dentado de las aletas
- Disponible en longitudes de tubo y configuraciones de aletas personalizadas
- Adecuado para proyectos de recuperación de calor residual y HRSG de gran volumen
- Inspección dimensional y pruebas de presión disponibles según los requisitos del proyecto.
- Se puede suministrar con tratamiento de superficie, preparación de extremos y embalaje específicos.
Cómo funcionan los tubos con aletas dentadas en un HRSG
Un HRSG recupera energía térmica de los gases de escape calientes y transfiere esa energía al agua o vapor. Los gases de escape pasan a través de los bancos de tubos con aletas mientras que el agua o el vapor fluyen a través del tubo.
Las aletas dentadas aumentan la superficie de transferencia de calor expuesta a los gases de escape. En lugar de depender únicamente de la superficie exterior relativamente pequeña del tubo, las aletas proporcionan un área sustancialmente mayor para el intercambio de calor.
El proceso de transferencia de calor se puede resumir como:
Gas de escape caliente → aleta dentada → conexión de aleta a tubo → pared del tubo → fluido interno
Las estrías interrumpen la capa límite del gas y promueven una mezcla adicional alrededor de las superficies de las aletas. Esto puede mejorar la transferencia de calor del lado del gas y al mismo tiempo permitir a los diseñadores controlar la caída de presión mediante la selección de la altura, el espesor, el paso y la disposición de los tubos de las aletas.
En un HRSG, este diseño es particularmente útil cuando el coeficiente de transferencia de calor del lado del gas es relativamente bajo en comparación con el coeficiente del lado del agua.
Aplicaciones típicas de HRSG
Los tubos con aletas dentadas ASTM A179 se consideran comúnmente para:
1. Economizadores HRSG
El economizador transfiere calor de los gases de escape al agua de alimentación de la caldera antes de que el agua ingrese a las secciones de mayor temperatura del HRSG.
Los tubos con aletas dentadas aumentan el área de transferencia de calor disponible en el lado del gas, lo que permite que el economizador recupere más calor residual del escape dentro de una disposición compacta de banco de tubos.
2. Precalentadores de agua de alimentación
Para rangos de temperatura apropiados, se pueden usar tubos con aletas dentadas para precalentar el agua de alimentación utilizando el calor de proceso o de escape recuperado.
3. Secciones de recuperación de calor residual
Se pueden incorporar a equipos de recuperación de calor donde hay gas caliente disponible pero la temperatura de funcionamiento es compatible con materiales de tubos de acero con bajo contenido de carbono.
4. Recuperación de calor de gas a agua
El diseño es adecuado para tareas de transferencia de calor de gas a líquido donde se requiere una mayor superficie externa.
5. Equipos industriales HRSG y WHR
- Centrales eléctricas de ciclo combinado
- Sistemas de cogeneración industriales
- Recuperación de calor residual de turbinas de gas
- Recuperación de calor de proceso
- Sistemas de calor residual en refinerías y petroquímicas
- Calderas industriales y calderas de recuperación de calor.
- Equipos de recuperación de calor de gases de escape.
La selección del material siempre debe basarse en la temperatura real de la pared del tubo, la composición del gas, la presión, el entorno de corrosión y el código de diseño aplicable.ASTM A179 es un material de tubo de intercambiador de calor con bajo contenido de carbono y no debe sustituirse automáticamente por los grados de acero aleado utilizados en secciones HRSG de mayor temperatura.
Especificación del tubo base ASTM A179
ASTM A179/A179M especificatubos de acero sin costura, estirados en frío y con bajo contenido de carbonopara intercambiadores de calor, condensadores y equipos similares de transferencia de calor. La lista ASTM actual identifica A179/A179M-24 como la edición activa.
La ruta de fabricación es importante porque el estirado en frío proporciona un buen control dimensional y calidad superficial. ASTM A179 también requiere tratamiento térmico después de la pasada final de estirado en frío en1200°F[650°C]o superiorbajo los requisitos de especificación referenciados.
Rango de tamaño común
La propia ASTM A179 permite diámetros exteriores de tubos desde1/8 pulg. a 3 pulg. (3,2–76,2 mm).
Para los tubos con aletas dentadas utilizados en HRSG y equipos de recuperación de calor, los tamaños prácticos de proyecto normalmente se seleccionan de acuerdo con el trabajo de transferencia de calor requerido, la velocidad del gas, la caída de presión, la disposición del banco de tubos y los requisitos de fabricación.
Dimensiones típicas del tubo base
| Artículo |
Rango común/opción |
| Material del tubo base |
ASTM A179 |
| diámetro exterior del tubo |
Aprox. 12,7–63,5 mm de uso común; otros tamaños disponibles |
| Espesor de la pared del tubo |
Aprox. 1,5–5,0 mm de uso común |
| Longitud del tubo |
3.000–12.000 mm típico; longitudes personalizadas disponibles |
| Material de aleta |
Acero al carbono u otro material especificado. |
| Altura de la aleta |
Aprox. 10–25 mm de uso común |
| Grosor de la aleta |
Aprox. 0,8–2,0 mm de uso común |
| paso de aleta |
Aprox. 2,0–8,0 mm de uso común |
| tipo de aleta |
Dentado / segmentado / enrollado helicoidalmente |
| Cobertura de aletas |
Continuo o especificado según diseño |
| Configuración final |
Sencillo, sin aletas, biselado o específico para el proyecto |
Los rangos anteriores son rangos de suministro de ingeniería típicos en lugar de límites impuestos por ASTM A179. Las dimensiones finales deben confirmarse con el diseño térmico y mecánico del HRSG.
Diseño de aleta dentada
La aleta dentada se fabrica con repetidas interrupciones o cortes a lo largo de la tira de la aleta. En comparación con una aleta helicoidal completamente continua, la geometría segmentada puede mejorar la mezcla de gases alrededor de la aleta y facilitar el comportamiento de expansión térmica.
Los parámetros de diseño típicos incluyen:
- Altura de la aleta
- Grosor de la aleta
- paso de aleta
- Ancho dentado
- Profundidad de dentado
- Frecuencia de dentado
- Accesorio de aleta a tubo
- Extremos de tubo desnudos
- Disposición del banco de tubos
La configuración óptima depende del caudal de gases de escape del HRSG, la temperatura del gas, la caída de presión permitida, la tendencia a la contaminación, el objetivo de transferencia de calor y el espacio de instalación disponible.
Por lo tanto, para proyectos que requieren un rendimiento térmico preciso, las dimensiones de las aletas deben seleccionarse entre las siguientes:Cálculo del diseño térmico en lugar de un tamaño estándar genérico..
Composición química ASTM A179
ASTM A179 es un grado de acero con bajo contenido de carbono con una composición química relativamente simple. La composición especificada es:
| Elemento |
Requisito ASTM A179 |
| Carbono (C) |
0,06–0,18% |
| Manganeso (Mn) |
0,27–0,63% |
| Fósforo (P) |
≤0,035% |
| Azufre (S) |
≤0,035% |
| Silicio (Si) |
No especificado como rango de aleación requerido |
| Cromo (Cr) |
No especificado |
| Níquel (Ni) |
No especificado |
| Molibdeno (Mo) |
No especificado |
La especificación ASTM identifica específicamente los requisitos de carbono, manganeso, fósforo y azufre para este grado.
La composición baja en carbono favorece una buena capacidad de fabricación y hace que el material sea adecuado para tuberías de intercambiadores de calor estiradas en frío.
Propiedades mecánicas de ASTM A179
Los requisitos mecánicos mínimos típicos para las tuberías ASTM A179 incluyen:
| Propiedad |
Requisito |
| Resistencia a la tracción |
≥325MPa |
| Fuerza de producción |
≥180MPa |
| Alargamiento |
≥35% |
| Dureza |
≤72 HRB |
Estos valores se informan comúnmente para tuberías ASTM A179; la especificación de compra aplicable y la edición actual de la norma deben regir la aceptación final.
El requisito de alargamiento relativamente alto es beneficioso para las operaciones de formación y fabricación de tubos. Las propiedades mecánicas están sujetas a los límites de aplicabilidad de ASTM A179, incluidas restricciones para tubos muy pequeños y paredes muy delgadas.
Proceso de fabricación
Una ruta de fabricación típica para tubos con aletas dentadas ASTM A179 es:
Billet de acero → perforación → laminado en caliente → estirado en frío → tratamiento térmico → enderezado → corte → inspección dimensional → preparación de aletas → fijación de aletas → formación de dentados/formación de aletas → inspección de tubos con aletas terminados → pruebas → marcado y embalaje
El tubo base ASTM A179 se fabrica mediante un proceso sin costuras y estirado en frío.
Para la producción de tubos con aletas se presta especial atención a:
- Diámetro exterior del tubo y espesor de pared
- Rectitud del tubo
- Altura de la aleta
- paso de aleta
- Grosor de la aleta
- Accesorio de aleta
- Contacto de aleta a tubo
- Consistencia del dentado
- Longitud del extremo del tubo desnudo
- Longitud total del tubo
Inspección y pruebas
El control de calidad puede incluir tantoinspección del tubo baseyinspección de tubos con aletas terminados.
1. Análisis químico
El análisis de calor y, cuando sea necesario, el análisis del producto verifican que el tubo base cumpla con la química especificada ASTM A179.
2. Prueba de tracción
Las pruebas de tracción verifican la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento del material del tubo.
3. Prueba de dureza
Las pruebas de dureza confirman el cumplimiento de los requisitos de propiedades mecánicas especificados.
4. Prueba de aplanamiento
La prueba de aplanamiento evalúa la ductilidad del tubo y la resistencia a la deformación. ASTM A179 identifica las pruebas de aplanamiento entre los exámenes de tubos requeridos.
5. Prueba de quema
La prueba de abocardado evalúa la capacidad del tubo para experimentar una expansión controlada sin grietas o defectos inaceptables.
6. Prueba de brida
Cuando corresponda, las pruebas de bridas se pueden realizar de acuerdo con los requisitos de compra y las especificaciones aplicables.
7. Prueba hidrostática
La prueba hidrostática verifica la integridad de la presión del tubo terminado. ASTM A179 identifica las pruebas hidrostáticas entre sus pruebas de tubos especificadas.
8. Corrientes de Foucault / Examen no destructivo
El comprador o la norma aplicable del proyecto pueden especificar el examen por corrientes parásitas u otro método NDE adecuado para detectar discontinuidades en el tubo.
9. Inspección dimensional
Los tubos terminados se inspeccionan para detectar:
- diámetro exterior del tubo
- Grosor de la pared
- Longitud total
- Altura de la aleta
- paso de aleta
- Grosor de la aleta
- Densidad de aletas
- Longitud del extremo desnudo
- Rectitud
- Accesorio de aleta
10. Inspección visual
Las superficies del tubo y las aletas se examinan en busca de grietas, oxidación excesiva, deformación, aletas dañadas, mala fijación y otros defectos visibles.
ASTM A179 requiere que los tubos terminados estén libres de incrustaciones, y una ligera cantidad de oxidación no se considera incrustación.
Ventajas de los tubos con aletas dentadas ASTM A179 para HRSG
Mayor área de transferencia de calor
La aleta aumenta sustancialmente la superficie exterior disponible para la transferencia de calor de los gases de escape.
Equipo compacto de recuperación de calor
Se puede instalar más superficie de transferencia de calor dentro de una envolvente de flujo de gas determinada, lo que ayuda a reducir el tamaño del equipo cuando sea apropiado.
Transferencia de calor mejorada del lado del gas
Las estrías interrumpen la capa límite y promueven la mezcla de gases alrededor de la superficie de la aleta.
Buenas características de fabricación
El tubo ASTM A179 con bajo contenido de carbono ofrece buena ductilidad y es muy adecuado para la fabricación de intercambiadores de calor.
Material rentable
Para regímenes de temperatura en los que el acero al carbono es técnicamente apropiado, el A179 puede proporcionar una alternativa económica a los tubos de mayor aleación.
Diseño de ingeniería flexible
La altura de las aletas, el paso, el espesor, el espaciado de los tubos y las dimensiones del extremo desnudo se pueden personalizar de acuerdo con el diseño térmico del HRSG.
¿Por qué elegir nuestros tubos con aletas dentadas ASTM A179?
Fabricamos tubos con aletas dentadas según las necesidades específicas del cliente.Requisitos térmicos, dimensionales, de materiales y de inspección.en lugar de depender de una configuración única para todos.
Nuestra capacidad de suministro puede incluir:
- Tubos base ASTM A179 / ASME SA179
- Diámetro exterior del tubo y espesor de pared personalizados
- Altura y paso de aleta personalizados
- Configuraciones de aletas dentadas o segmentadas
- Longitudes de tubo personalizadas
- Extremos de tubo desnudos especificados
- Trazabilidad material y dimensional
- Inspección de propiedades mecánicas
- Pruebas hidrostáticas y NDE según sea necesario
- Certificados de prueba de fábrica y documentación de inspección.
- Embalaje de exportación apto para transporte de larga distancia.
Para proyectos HRSG, los clientes pueden proporcionar los requisitostemperatura del gas, flujo de gas, condiciones de agua/vapor, presión de diseño, caída de presión permitida, dimensiones del banco de tubos y servicio de calor requerido, lo que permite seleccionar la configuración del tubo con aletas según la aplicación real.
Nota importante sobre la selección de materiales
ASTM A179 es unmaterial del tubo del intercambiador de calor con bajo contenido de carbono, no un grado de acero de aleación de cromo-molibdeno. Por lo tanto, generalmente es más apropiado para tareas adecuadas de recuperación de calor a temperaturas más bajas que para las piezas de presión HRSG más calientes.
Para economizadores, sobrecalentadores, recalentadores u otras secciones de alta temperatura con temperaturas elevadas del metal, es posible que se requieran grados de aleación como ASTM/ASME T11, T12, T22, T91 o grados de acero inoxidable, según el diseño de ingeniería.
El material final del tubo siempre debe seleccionarse de acuerdo contemperatura de diseño, presión de diseño, condiciones de corrosión, código aplicable de caldera/recipiente a presión y requisitos de ingeniería del fabricante HRSG.
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