熱交換器用鋼管板鍛造品

固定管板熱交換器の設計計算において、シェルの軸方向応力、熱交換管の軸方向応力、または熱交換管と管板間の引張力が強度（または安定性）要件を満たせない状況が発生した場合、伸縮継手の設置が必要になります。管板の厚さを決定した後、伸縮継手なしでは管板の強度が不十分な場合があります。しかし、伸縮継手を追加することで、管板の厚さが要件を満たす場合があります。このような場合、伸縮継手の設置は、材料消費量、製造難易度、安全性、経済効果などを総合的に評価して決定する必要があります。

固定管板式熱交換器で一般的に使用される伸縮継手はU字型伸縮継手です。U字型伸縮継手はコンパクトで構造がシンプルで、優れた補償特性を持ち、コスト効率に優れています。化学設備や発電所の大型化に伴い、管板の直径も大きくなり、直径4mから5mのものが一般的です。大型管板は、多数の細く深い穴が密集していることが特徴で、高い精度と清浄度が求められます。

チューブシートは、シェル＆チューブ式熱交換器、ボイラー、圧力容器、タービン、大型セントラル空調システムなどの産業分野で広く使用されています。主に、シェル＆チューブ式熱交換器、圧力容器、ボイラー、凝縮器、セントラル空調システム、蒸発器、海水淡水化プラントなどの化学容器におけるチューブの支持・固定に使用されます。チューブシートの金属材料は、高い剛性だけでなく、優れた熱伝導特性も備えています。

シェル＆チューブ式熱交換器の製造において、チューブシートとチューブの溶接は一般的に手作業によるシールドメタルアーク溶接で行われます。そのため、溶接部の形状に凹み、気孔、介在物などの欠陥が生じ、溶接応力が不均一に分布することがあります。また、使用時にはチューブシート部品が工業用冷却水と接触するため、工業用冷却水中に含まれる不純物、塩分、ガス、微生物によってチューブシートと溶接部が腐食することがあります。これは電気化学的腐食と呼ばれます。

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