La piastra tubiera di uno scambiatore di calore ha due compiti: sopportare la differenza di pressione tra mantello e fascio tubiero e resistere al fluido corrosivo con cui è a contatto. Per questo le piastre tubiere si realizzano in tre modi – in lega massiccia, placcate per esplosione (base in acciaio e strato in lega resistente alla corrosione) o con riporto di saldatura – e la scelta giusta dipende da spessore, diametro, fluido di processo e materiale dei tubi.
Tre modi di realizzare una piastra tubiera
| Lega massiccia | Placcata per esplosione | Riporto di saldatura | |
|---|---|---|---|
| Costruzione | Una sola lega | Base in acciaio + lamiera in lega legata | Base in acciaio + strati di lega saldati |
| Ideale per | Piastre sottili, diametri piccoli, leghe economiche | Spessori da medi a molto elevati, qualsiasi diametro, leghe costose | Pezzi piccoli o complessi, riparazioni, bocchelli |
| Superficie in lega | Composizione completa | Composizione di laminazione completa, senza diluizione | Diluizione del ferro nei primi strati |
| Planarità / deformazione | Buona | Planare entro 1 mm/m (Shockwave) | L’apporto termico può deformare; lavorazione aggiuntiva |
| Spessori tipici | Fino a qualche decina di mm | Base 10–500 mm, placcatura 1–50 mm (Shockwave) | Pochi mm di riporto per passata |
| Fattore di costo | Peso della lega | Acciaio base + sottile strato di lega | Ore di saldatura, strati, lavorazione |
Per un confronto dettagliato dei processi di produzione, vedi placcatura per esplosione, per laminazione o riporto di saldatura.
Scegliere il materiale base
- Lamiera: SA516 Gr. 60/70 o P265GH / P355GH per la maggior parte degli scambiatori di raffineria, chimica e produzione di energia.
- Forgiati: SA266 o SA350 LF2 (bassa temperatura) per piastre tubiere spesse e progetti integrali.
- Alta temperatura / idrogeno: acciai Cr-Mo come SA387 Gr. 11 o 22, o i forgiati equivalenti.
La base è scelta per resistenza, temperatura di progetto e saldabilità al mantello o alla testata; non è a contatto con il fluido lato tubi quando la piastra è placcata su quel lato.
Scegliere lo strato di placcatura
| Strato di placcatura | Servizio tipico |
|---|---|
| Inox 304L / 316L | Scambiatori di raffineria e chimica, riscaldatori dell’acqua di alimento |
| Duplex 2205 / super duplex 2507 | Refrigeranti ad acqua di mare, flussi con cloruri |
| Titanio Gr. 1 / Gr. 2 | Condensatori ad acqua di mare, dissalazione, PTA e cloro-soda |
| Leghe di nichel 625, 825, C-276 | Gas acido, servizio H2S, chimica aggressiva |
| Cupronichel 90/10 / 70/30 | Condensatori e refrigeranti ad acqua di mare |
Lo strato di placcatura corrisponde di norma al materiale dei tubi, così che i tubi possano esservi saldati – vedi saldatura tubo-piastra tubiera su piastre placcate. Tutte le combinazioni che produciamo sono nella pagina combinazioni di materiali.
Aspetti di progetto da definire presto
- Spessore: lo spessore della piastra tubiera deriva dal calcolo a pressione (TEMA e ASME Sezione VIII o EN 13445), eseguito dal progettista dello scambiatore.
- Spessore di placcatura: sovrametallo di corrosione più spianatura, cave per guarnizioni e profondità della saldatura tubo-piastra. Pochi millimetri sono comuni; strati più spessi si usano per saldature di resistenza e facce lavorate.
- Facce placcate: una faccia (lato tubi) o entrambe, se entrambi i fluidi sono corrosivi.
- Forma: dischi o rettangoli, con o senza bordo sporgente per bullonatura o saldatura al mantello.
- Prove: classe di qualità della giunzione a ultrasuoni (vedi controllo a ultrasuoni ASTM A578) e, se lo scambiatore viene trattato termicamente, prove della giunzione dopo un ciclo simulato.
Quando conviene una piastra tubiera placcata?
In generale, più la piastra tubiera è spessa e grande e più la lega è costosa, più una piastra placcata è economica rispetto alla lega massiccia: la lega è solo uno strato sottile e l’acciaio sopporta i carichi. La placcatura per esplosione è adatta anche alle piastre di ricambio per le fermate, perché non dipende dai calendari di laminazione. Il riporto di saldatura resta una buona soluzione per pezzi piccoli, forme particolari e riparazioni locali.
Shockwave fornisce piastre tubiere placcate per esplosione con spessori base da 10 a 500 mm, placcature da 1 a 50 mm e pezzi singoli fino a 50 tonnellate, consegnate planari entro 1 mm/m e controllate al 100 % a ultrasuoni. Maggiori informazioni nella pagina piastre tubiere placcate, oppure inviate il vostro disegno tramite la pagina contatti.
Domande frequenti
Di quali materiali sono fatte le piastre tubiere?
Di acciaio al carbonio o basso legato (SA516, P265GH/P355GH, forgiati SA266 o SA350, acciai Cr-Mo) per la base resistente, e di una lega resistente alla corrosione sul lato del fluido: inox, duplex, titanio, leghe di nichel o cupronichel – massiccia, placcata per esplosione o con riporto di saldatura.
Qual è la differenza tra piastra tubiera placcata e massiccia?
Una piastra tubiera massiccia è di un’unica lega. Una piastra placcata ha una base in acciaio che sopporta la pressione e un sottile strato di lega legato che resiste alla corrosione, risparmiando lega e costi sulle piastre spesse.
Riporto di saldatura o placcatura per esplosione per le piastre tubiere?
La placcatura per esplosione dà sulle piastre tubiere grandi uno strato di lega non diluito, planare e uniforme di qualsiasi spessore. Il riporto è adatto a pezzi piccoli o complessi e alle riparazioni, ma comporta apporto termico, diluizione del ferro e deformazione.
Che spessore di placcatura serve per una piastra tubiera?
Quanto basta per il sovrametallo di corrosione, la spianatura, le cave per guarnizioni e la saldatura tubo-piastra. Pochi millimetri sono comuni; Shockwave fornisce placcature da 1 a 50 mm.
Quale materiale di piastra tubiera per l’acqua di mare?
Titanio, duplex o super duplex e cupronichel sono le placcature abituali per scambiatori e condensatori raffreddati ad acqua di mare, di solito abbinate al materiale dei tubi.
Scritto da Joeri Hofstede, CEO di Shockwave Metalworking Technologies — specialisti in saldatura per esplosione sotto vuoto dal 1985.