Shell & Tube Type 열교환기 Tube 확관작업의 이론과 실무

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1 Shell & Tube Type 열교환기 Tube 확관작업의 이론과 실무
금화코리아 정 철 진

2 목 차 확관작업의 정의 확관작업의 작업범위 및 금지사항 Tube 접합방법 확관시 주의사항 확관의 재질별 최대온도
확관율 계산법 및 계산예 Tube 종류와 확관율 확관 장치류

3 확관작업 Tube 확관 작업 Tube를 Tubesheet에 장착하는 방법으로 기밀성, 내압성 및 신뢰성이 높고 작업이 비교적 간단하며, 제작비가 저가이기 때문에 주로 중,저압의 열교환기 제작에서 사용한다. 특히 Tube 교환과 수리가 용이하다. 또 유체의 기밀을 높이기 위해 확관 후에 Seal Weld를 하기도 한다.

4 확관의 작업범위 및 금지사항 확관 장착은 확관에 의하여 생긴 장착부분의 잔류응력에 의해 기밀 및 파지력을 가지나 온도가 상승하면 그 기능을 잃어 사용할 수 없다. 그러므로 재질에 따라 차이는 있으나 탄소강 , 저합금강 및 고합금강에 대하여는 350oC이하에서만 가능하다. 일반적으로 21kg/cm2.G 압력과 온도 177oC이하의 경우는 Groove를 두지 않는다. 그러나 누수가 치명적인 경우에는 절대 사용하여서는 않된다.

5 Tube, Tubesheet 접합 방법 확관 장착법 탄소강 , 저합금강 및 고합금강에 대하여는 350oC이하에서만 가능하다. 일반적으로 21kg/cm2.G 압력과 온도 177oC이하의 경우는 Groove를 두지 않음. 확관 + Seal Weld 350oC이하이며 누설되면 않되는 유체의 경우와 압력이 60kg/cm2.G 이상인 경우에 적용. Strength Weld 350oC이상이며 충분한 강도가 필요시 적용.

6 Tube, Tubesheet 접합 방법                확관 장착법 확관 + Seal Weld 폭발 확관 장착법

7 Tube 확관시 주의사항 확관 작업시 장갑을 착용하지 말 것 바른 자세로 확관작업을 실시 – 피로감소, 졸음방지
자세는 의자에 앉아 바르게 하고 열교환기는 적절하게 지지하여 움직이지 않도록 한다. 확관작업은 Tubesheet의 대각선으로 실시한다. 처음 확관 작업을 하는 사람은 Tube 20개 정도의 시작품작업을 실시한 후 임의로 5-6개의 확관율을 측정 후 문제가 없는지 반드시 확인한 후 작업을 실시한다. Over 확관이 되지 않도록 Tube 돌출부를 적절하게 유지하여 확관작업을 실시한다. - 한번 Over확관시 확관율 2-3%상승

8 확관의 재질별 최대 사용온도 Tube Material Code P Number Alloy Designation Joint Temperature Austenitic Stainless Steel 8 All 260oC Nickel-Copper 70-30 42 400 285oC Nickel-Chormium-Iron 43 600 Nickel-Iron-Chormium 45 800, 825 Arsenical Copper 31 122 175oC Admirality Types B,C,D 32 443, 444, 445 Alumminum-Brass - 687

9 확관의 재질별 최대 사용온도 34 706 205oC 710 230oC 715 260oC 51, 52 All 1 340oC
Tube Material Code P Number Alloy Designation Joint Temperature Copper-Nickel 90-10 34 706 205oC Copper-Nickel 80-20 710 230oC Copper-Nickel 70-30 715 260oC Titanium 51, 52 All Carbon Steel 1 340oC

10 Tube와 확관 Tube-Rollar의 모습

11 확관율 계산법 Tube 사이의 간격(H-D) t : 확관전의 Tube 두게

12 확관율 계산법 예제 확관율 계산예 Hole 내경 : 16.45 mm , Tube 내경 : 14 mm ,
확관후 Tube 내경 mm, Tube 두께 : 1 mm 계산 방법 d1-(d+g) ,35-( ) K = x 100 = x 100 2t x 1 = 6.25% (동합금 목표확관율 6%, 허용범위 5-7%)

13 Tube의 종류와 확관율 7 6-8 <12 8 7-8 7-9 6 5-7 <10 9 8-10 <15 전열관 재질
목표 확관율(%) 허용범위(%) 최대치(%) Carbon Steel 7 6-8 <12 저합금강 8 7-8 Stainless Steel 7-9 동합금강 6 5-7 <10 티타늄(Ti) 9 8-10 <15

14 확관 작업이용도구 Tube 확관 작업 이용도구
좌측 그림과 같은 확관기 이용도구를 사용하면 정리정돈에 용이하며 확관 작업자가 확관기를 직접 들고 작업하지 않고 지지 스프링의 힘으로 용이하게 작업이 가능하다

15 확관 및 Tube 취부 장치

16 확관장치류                        Tube 내경에 따라 적절하게 스핀들을 선택한다.

17 기타 Tube 취급 장치류