procedimiento para expansion placa - tubos saf2304

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Recomendaciones para Expansión de Tubos

SAF-2304 en Placa Tubular A516 Gr. 70

Caracas 13 de Octubre de 2009.

Recomendaciones Generales para Expansión de Tubos SAF-2304 en Placa Tubular de Acero al

Carbono ASTM A516 Gr. 70

El procedimiento de expansión de los tubos de Acero Inoxidable Duplex SAF-2304 en Placas

Tubulares de otros materiales menos resistentes, como el Acero al Carbono ASTM A516 Gr. 70,

difiere muy poco del procedimiento para Tubos de Acero al Carbono y otros Aceros Inoxidables

Austeniticos como AISI 316L. Sin embargo, dadas las elevadas propiedades mecánicas del Acero

Inoxidable Duplex SAF-2304, se requiere configurar el equipo de expansión con un esfuerzo inicial

mayor para iniciar la deformación plástica del material. Una vez alcanzado dicho nivel de esfuerzo,

el material tiende a deformarse con la misma facilidad que cualquier otro Acero Inoxidable con

propiedades mecánicas inferiores.

A continuación se presentan algunas recomendaciones específicas para completar dicho

procedimiento.

El sello entre la placa tubular y el tubo se logra mediante la deformación plástica del diámetro

externo del tubo en las ranuras guía de la placa tubular. Para ello se requiere utilizar herramientas

especificas como un mandril de expansión “autoalimentable”, el cual consiste de una serie de rodillos

dispuestos sobre un elemento cónico que al girar presiona directamente la superficie interior del tubo

y crea un sello metal-metal entre la superficie externa del tubo y el orificio correspondiente de la

placa tubular. La extensión de la superficie expandida viene limitada por las características del

mandril de expansión. No obstante, se recomienda una extensión de 80 a 95% del espesor de la placa

tubular. Si la capacidad de la herramienta no permitiera alcanzar la magnitud o extensión de la

expansión recomendada en una sola etapa (recomendado), se debe expandir con el mismo esfuerzo

sobre la mitad de la extensión deseada o expandir dos veces sobre la totalidad de la extensión

respectivamente.




El procedimiento arriba descrito suele tardar entre 10 y 20 segundos según la configuración

del equipo. En la figura 1 se muestra la configuración general del mandril durante el proceso de

expansión.

Figura 1: Configuración general de un mandril de expansión auto alimentable.

Se recomienda utilizar un lubricante para minimizar la fricción entre la herramienta y el tubo

durante la expansión. A pesar de la lubricación, la herramienta se puede calentar por lo que se

recomienda el enfriamiento durante los pasos de expansión, cuando sea necesario.

Porcentaje de expansión.

La deformación, dependiendo de la configuración de la junta, puede variar desde un 2-5%

para intercambiadores con posterior soladura de sello tubo/placa hasta un 6-10% para

intercambiadores con juntas solamente expandidas. El porcentaje de expansión se calcula según la

ecuación 1 mostrada a continuación:

100)()(

0

01x

dD

DHddR

−

−−−

= Ecuación 1.




Donde:

R= Porcentaje de Expansión (%)

d1= Diámetro interno del tubo después de la expansión

d0= Diámetro interno del tubo antes de la expansión

H= Diámetro del orificio

D= Diámetro Externo del tubo antes de la expansión.

Como recomendación general se sugiere la utilización de orificios de diámetro según TEMA

Class C Heat Exchangers. Para tubos SAF-2304 con Diámetro Externo 1_1/2”, se recomienda:

-Diámetro nominal de los orificios, 1.518”

-Tolerancia -0.007” / +0.003”

(Se permite que max 4% de los orificios tenga tolerancia -0.007” / +0.010”)

Disciplina para manejo de Aceros Inoxidables en talleres de fabricación.

Cuando se trabaja con Aceros Inoxidables es importante resaltar los cuidados especiales que

deben ser tomados en cuenta a la hora de realizar la fabricación de los haces tubulares. Entre las

prácticas recomendadas destacan las siguientes:

1. No realizar trabajos de metalmecánica de Aceros al Carbono en el mismo sitio donde

se trabajan Aceros Inoxidables y así evitar que partículas de Acero al Carbono

contaminen al Acero Inoxidable y eviten su posterior repasivación.

2. Utilizar herramientas diferentes a la hora de esmerilar, cortar y trabajar Aceros

Inoxidables y Aceros al Carbono.




3. Utilizar herramientas libres de impurezas (limpias) para realizar la expansión entre el

tubo y la placa tubular.

4. Evitar que el aceite lubricante utilizado para la expansión quede retenido en la

hendidura entre la placa tubular y el tubo ya que el mismo puede afectar la efectividad

el proceso de expansión.

5. En caso de que los bafles del intercambiador no sean de acero inoxidable y éstos se

encuentren ya corroídos, asegurarse de que al introducir los tubos no queden mayores

residuos de productos de corrosión sobre el tubos. En tal caso se deben retirar

mediante un repasivado de los tubos afectados.

La figura abajo ilustra recomendaciones generales sobre la configuración de las juntas, la

técnica, el ajuste de los parámetros y la práctica de expansión para tubos Dúplex.

Figura 2: Recomendaciones generales para la expansión de tubos Dúplex en placas tubulares de Acero Al Carbono.




Elaborado:

José Guzmán

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