Fabricação e aplicação de camisa espiral semicircular para secador a vácuo de cone único

O secador multifuncional de cone único com pulso a vácuo é um dos secadores a vácuo com agitação de nova geração desenvolvidos pela Wuxi ZhangHua Machinery para atender às necessidades de processos em linhas de produção de sacos de secagem fina na indústria química fina. Adota tecnologia avançada de projeto e fabricação, podendo processar pós úmidos, tortas de filtração, pastas, suspensões e outros materiais, sendo especialmente indicado para produtos com alta densidade, alta viscosidade e alta sensibilidade, ou que contenham solventes tóxicos ou explosivos. O secador de cone único com mistura por pulso é adequado para operação em baixo vácuo e pode ser aplicado em outras etapas do processo, incluindo: reação-cristalização, aquecimento-resfriamento, esterilização, separação líquido-sólido e desgaseificação.

Com o desenvolvimento da indústria química moderna, a produção química tende a se expandir e a aumentar em larga escala, a produção de um único equipamento está aumentando e o secador a vácuo de cone único também está gradualmente se expandindo para grandes dimensões. Nesse contexto, o diâmetro do secador de cone único aumenta e o cone se alonga, especialmente quando a pressão na camisa de aquecimento é superior a 1,0 MPa. A espessura da parede do cilindro interno também aumenta, o que torna o projeto e a fabricação do secador a vácuo de cone único mais complexos e, consequentemente, eleva o custo de produção do equipamento.

Portanto, é mais econômico e razoável atingir o objetivo de reduzir a espessura da parede e aumentar a capacidade de suportar pressão do cilindro interno selecionando uma estrutura de camisa adequada.

Tipo e características da camisa de aquecimento do secador a vácuo de cone único

(1) Jaqueta integral

Para o aquecimento ou resfriamento de equipamentos de agitação, o tipo de camisa mais comum é a camisa integral, que consiste em um recipiente com diâmetro ligeiramente maior, colocado externamente ao equipamento. Ela possui características como tecnologia de processamento consolidada, estrutura simples e fabricação facilitada, sendo amplamente utilizada no projeto de equipamentos químicos.

A desvantagem é que a área de aquecimento é limitada pela geometria do cilindro e não pode ser muito grande.

(2) Jaqueta com defletor espiral

A placa guia espiral é instalada na camisa de resfriamento, o que não só direciona o fluido na camisa, melhorando o aquecimento ou resfriamento do material no recipiente, como também reduz a espessura da parede do cilindro do recipiente devido à menor distância entre o cilindro e a camisa. A desvantagem é que, quando o defletor é grande, ele não pode ser instalado entre o cilindro e a camisa, sendo necessário aumentar a distância entre eles ou o número de espiras do defletor, além de aumentar a espessura da parede do cilindro para reduzir o desvio. Essa solução é colocar a carroça na frente dos bois. Além disso, o cilindro, o anel de reforço e a camisa ficam rigidamente conectados. Diferentes materiais e temperaturas podem gerar grandes tensões, portanto, essa estrutura deve ser evitada sempre que possível.

(3) Meia camisa de tubo (redonda)

A estrutura da camisa de tubos semicirculares divide-se em tipo espiral e tipo fileira de tubos, de acordo com a forma de disposição, e em tubo semicircular padrão e tubo em forma de arco, de acordo com o formato do tubo semicircular. Comparada com a camisa convencional, a camisa de tubos semicirculares apresenta as seguintes características: estrutura simples, alta capacidade de suportar pressão e pode reduzir efetivamente a espessura da parede do projeto sem alterar o estado operacional do recipiente, economizando materiais e reduzindo custos de equipamentos, além de melhorar a resistência e a rigidez do equipamento contra pressão externa e facilitar a manutenção. Essa vantagem é especialmente evidente em grandes secadores a vácuo de cone único com condições severas de pressão externa.

A desvantagem é que existem muitas soldas e uma grande quantidade de soldagem, o que traz certas dificuldades ao processamento e à fabricação, além de aumentar a carga de trabalho dos ensaios não destrutivos.

Problemas e análise da fabricação da camisa do tubo de retorno espiral do secador a vácuo de cone único

O equipamento de camisa de tubo semicircular espiral (doravante denominado meio tubo) tem sido amplamente utilizado em países europeus e americanos, e a Alemanha estabeleceu uma norma em 1979. Comparado com vasos encamisados ​​convencionais, o equipamento de meio tubo apresenta vantagens como boa distribuição de peso no cilindro, alta eficiência de transferência de calor, economia de energia e redução no consumo de aço, entre outras. Trata-se de uma estrutura de camisa relativamente racional e avançada atualmente.

A Wuxi ZhangHua Machinery realizou uma pesquisa aprofundada sobre alguns fabricantes responsáveis ​​pela produção e descobriu que o problema de fabricação do contêiner encamisado de meia-cana é um dos principais problemas que afetam sua promoção e aplicação.

(1) Problema de formação de meio tubo

Alguns fabricantes produzem essa parte do meio tubo utilizando um tubo redondo pré-fabricado, moldando-o de acordo com o diâmetro externo do cilindro e, em seguida, marcando-o. Após a marcação, o tubo é fresado em uma fresadora para remover metade do material (essa parte não pode ser reutilizada).

Portanto, esta parte do semi-tubo consome muito material, a quantidade de processamento também é grande e seu custo relativo é relativamente alto, sendo difícil garantir a circularidade do diâmetro interno do semi-tubo após o processamento.

(2) O problema não circular do peso próprio do cilindro

Como esse tipo de equipamento é relativamente longo, só é possível colocá-lo no chão e montar e soldar os tubos semicirculares na junta do cilindro. Devido ao próprio peso do equipamento, mesmo que seja circular, ele se deformará após ser colocado no chão.

No entanto, alguns fabricantes não tomaram nenhuma medida e montaram e soldaram diretamente os semitubos nas juntas do cano, o que causou perigos ocultos no uso futuro do equipamento.

(3) Problema de montagem do semi-tubo espiral e do cilindro

Os semi-tubos fabricados são fixados inicialmente na parede do dispositivo, e em seguida as soldas de topo entre eles são realizadas. Consequentemente, a tecnologia de processamento impede a contração dos semi-tubos após a soldagem, resultando em uma grande tensão residual entre as soldas de topo. Essa tensão residual, geralmente expressa como tensão de tração, pode facilmente causar trincas na solda e reduzir sua resistência à tração.

Portanto, sua tecnologia de processamento precisa ser aprimorada.

Solução de fabricação de camisa espiral semicircular para secador a vácuo de cone único

Em resposta aos problemas acima, a Wuxi ZhangHua Machinery dedicou mais de um mês à revisão de materiais técnicos relacionados à fabricação de camisas helicoidais semicirculares no Japão, Alemanha e outros países. Após esse período, finalmente encontrou o projeto específico do esquema de fabricação da camisa helicoidal semicircular para secadores a vácuo de cone único e o método para solucionar os problemas mencionados.

(1) conformação por rolos

A estrutura em forma de meio tubo é feita de chapa de aço em vez de tubo redondo, e depois conformada por laminação com uma máquina de laminação de meio tubo de fabricação própria.

As tiras de aço são conformadas na laminadora de acordo com o "Código de Processo de Laminação Redonda" para vasos de pressão, de modo que a circularidade atenda aos requisitos 10 e 13 da norma GB150-89 para vasos de pressão.

(2) Montagem do tubo semicircular espiral fora do cilindro

O processo de fabricação do tubo semicircular espiral é complexo, com variações tanto no raio da hélice quanto no ângulo de inclinação, o que aumenta a dificuldade de produção. Se as dimensões de fabricação não forem definidas, a montagem e a soldagem se tornam mais difíceis. Os tubos semicirculares espirais apresentam muitas juntas de topo, e as soldas de filete são relativamente longas. Para garantir a qualidade da soldagem, as juntas de topo devem ser completamente penetradas. No entanto, é difícil detectar falhas nas soldas de filete dos tubos semicirculares, e também é difícil encontrar defeitos internos (como escória de fixação, penetração incompleta, porosidade, trincas, etc.).

Isso acarreta muitos perigos potenciais para o uso do equipamento, por isso foram formuladas medidas tecnológicas especiais para solucionar as dificuldades acima mencionadas.

(3) Preparação do cilindro antes da soldagem

Primeiramente, erga o cilindro soldado sobre a plataforma, confirme novamente a posição superior do cilindro (0°, 90°, 180°, 270°) e trace a trajetória do tubo semicircular espiral sobre as quatro linhas de orientação acima. Dessa forma, a precisão da montagem pode ser garantida. Em seguida, os tubos semicirculares espirais são montados e soldados sequencialmente de baixo para cima. Para isso, são fabricados blocos de fixação e cunhas, de modo que os tubos semicirculares possam ser fixados firmemente ao cilindro, minimizando o número de juntas de topo intercaladas, o que contribui para a qualidade da soldagem.

(4) Processo de soldagem

Para garantir a penetração completa das juntas de topo, são adotadas ranhuras em forma de V, bordas rombas (1±1) mm, folgas de 2 a 3 mm, soldagem unilateral e conformação bilateral, e os soldadores recebem treinamento específico para essa técnica.

Para a solda de filete circular, a fim de garantir a qualidade da soldagem, após a soldagem e o tratamento térmico, além da inspeção de detecção de falhas na superfície, também são realizados um teste de pressão de água e um teste de estanqueidade ao ar. Caso seja detectado um vazamento, a solda deve ser reparada imediatamente e a falha deve ser novamente detectada e a pressão deve ser refeita. (Após cálculos rigorosos, a pressão do teste é aumentada para um determinado valor e mantida por um período suficientemente longo).

(5) Teste de pressão

Devido à estrutura complexa do secador a vácuo de cone único, a solda apresenta comprimento excessivo e posicionamento inadequado. Para garantir a qualidade da soldagem, é necessário realizar um teste de pressão na serpentina externa após a soldagem e o tratamento térmico, incluindo testes de pressão de água e de estanqueidade ao ar, a fim de atender aos requisitos do produto.

O reator encamisado de tubo semicircular espiral com secador a vácuo de cone único apresenta altos requisitos técnicos, estrutura complexa e grandes dificuldades de fabricação. É necessário considerar plenamente as dificuldades no processo de fabricação e montagem, formular medidas de processo adequadas e providenciar antecipadamente as ferramentas auxiliares necessárias.

Durante o processo de fabricação, as peças são formadas em estrita conformidade com os desenhos e requisitos do processo, e a deformação do flange grande após a soldagem é evitada durante o processo de montagem e soldagem, de modo a melhorar a qualidade da soldagem da bobina e do cilindro e controlar todas as principais dificuldades.