Per garantire la sicurezza e la stabilità delle apparecchiature a lungo-termine, i riscaldatori a cartuccia in acciaio inossidabile utilizzati nei recipienti ad alta-pressione devono rispettare rigorosi valori di resistenza alla pressione e indicatori tecnici. I criteri approfonditi su molteplici aspetti sono dettagliati in questa analisi.
L'obiettivo principale dei criteri di resistenza alla pressione è corrispondere alla pressione di progetto. La pressione di esercizio massima consentita (MAWP) del recipiente deve essere superata dalla pressione nominale del riscaldatore, che solitamente include un fattore di sicurezza compreso tra 1,5 e 3 volte. Ad esempio, il riscaldatore dovrebbe essere in grado di sostenere da 15 a 30 MPa se la pressione di progetto della nave è di 10 MPa. È necessario superare un test di pressione idrostatica pari a 1,5 volte la pressione di progetto per resistere per 30 minuti senza perdite o deformazioni. Inoltre, il carico di snervamento del materiale deve essere almeno 205 MPa, come nel caso dell'acciaio inossidabile 304, o superiore per gradi come 316L, e la pressione di scoppio deve essere almeno tre volte la pressione di progetto. Date le possibili variazioni nei recipienti ad alta-pressione determinate dalle esigenze del processo, come pressurizzazione e depressurizzazione cicliche, il riscaldatore deve resistere a più di 100.000 test di cicli di pressione (ad esempio, da 0 a 20 MPa) senza sviluppare cricche da fatica strutturale al fine di dimostrare l'adattabilità della pressione dinamica.
Gli indicatori delle prestazioni del materiale sono essenziali. 316L (06Cr17Ni12Mo2) e 310S (06Cr25Ni20) sono i gradi di acciaio inossidabile preferiti perché sono più resistenti alla corrosione e hanno una resistenza maggiore alle alte temperature rispetto a 304. 316L è appropriato per applicazioni chimiche o marine grazie alla sua resistenza alla corrosione da Cl-(concentrazione critica maggiore o uguale a 200 ppm) in ambienti contenenti ioni cloruro-. La formula t=(P · D) / (2S · E - 0.2P), dove P è la pressione di progetto, D è il diametro esterno, S è la sollecitazione del materiale consentita ed E è l'efficienza del giunto saldato (1,0 per tubi senza saldatura), deve essere utilizzata per determinare lo spessore della parete in conformità con gli standard ASME BPVC. Per sigillare le strutture sono necessarie flange o filettature conformi a HG/T20592-; le interfacce filettate dovrebbero utilizzare filettature NPT o M con sigillanti per alte-temperature, come le guarnizioni in grafite. TIG (saldatura ad arco di argon) viene utilizzata per il corpo del tubo e le estremità di tenuta e le saldature superano l'ispezione a raggi X di livello II.
Le prestazioni termiche e la sicurezza elettrica sono essenziali. È necessario utilizzare un megaohmmetro da 500 V CC per valutare la resistenza di isolamento-allo stato freddo, che dovrebbe essere almeno 100 MΩ. In conformità alla norma IEC 60335, il test di resistenza alla tensione richiede 1500 V per un minuto senza malfunzionamenti. Sotto la tensione nominale, la corrente di dispersione non può essere superiore a 0,5 mA/kW. Per evitare l'ebollizione locale, la progettazione della potenza limita il carico superficiale a inferiore o uguale a 8 W/cm² per il riscaldamento del liquido e inferiore o uguale a 3 W/cm² per il riscaldamento dell'aria. Per la protezione dal surriscaldamento vengono utilizzati termostati bimetallici o sensori PT100 con un errore di azione di ±5 gradi.
La verifica dell'adattamento ambientale garantisce affidabilità. I test sui cicli di temperatura da -40 gradi a 300 gradi su 100 cicli rapidi non devono rivelare segni di rottura o rottura della tenuta. Nelle soluzioni con pH 2-12, la compatibilità media richiede tassi di corrosione inferiori o uguali a 0,1 mm/anno dopo 240 ore.. 316L deve superare test di crescita del peso di ossidazione di 72 ore (inferiore o uguale a 2 mg/dm2) per mezzi ossidanti come il vapore surriscaldato (150 gradi/0,8 MPa).
Il test di vibrazione che simula il trasporto o il funzionamento (10-200 Hz, accelerazione 2G) per due ore senza allentamento strutturale è uno dei requisiti di resistenza meccanica e installazione. I bulloni della flangia devono essere serrati in diagonale al 70% del carico di snervamento del bullone durante l'installazione delle filettature M18 e la coppia deve essere compresa tra 30 e 35 N·m per evitare la deformazione della superficie di tenuta.
Sono richieste la conformità agli standard e la certificazione. ASME Sezione VIII, PED 2014/68/UE (Direttiva sulle attrezzature a pressione) o GB/T 1235-2017 devono essere seguiti dai riscaldatori. La certificazione ATEX o IECEx (come Ex d IIB T4) è necessaria per gli ambienti esplosivi.
In conclusione, la resistenza alla pressione, i materiali, i fattori elettrici, ambientali e altri fattori costituiscono l'insieme sfaccettato di indicatori tecnici per i riscaldatori a cartuccia in acciaio inossidabile in contenitori ad alta-pressione. Per garantire prestazioni e sicurezza, la selezione dovrebbe comportare una validazione mirata basata sulla pressione di progettazione del recipiente, sulle proprietà del mezzo e sulle condizioni operative.
