Brevet FR2508156A1 — publié le 19821224

Dispositif de protection contre l'érosion de extrémité d'entrée de tubes d'échangeurs de chaleur La présente invention concerne un dispositif de protection contre l'érosion de l'extrémité d'entrée de tubes d'échangeurs de chaleur dans lesquels doit circuler un courant gazeux chargé de particules abrasives, telles que des particules de silice dans des fumées provenant de ia combustion de charbon. On constate dans de tels tubes que ceux-ci subissent en service une érosion importante dans une zone proche de leur extrémité d'entrée, mais au-delà de la plaque tubulaire, proba blement en raison d'une circulation en partie tourbillonnaire du gaz dans cette zone. L'érosion devient très faible ou nulle plus loin sur la longueur des tubes, jusqu'à la plaque tubulaire de sortie. Ceci entraîne assez rapidement à des réparations comportant le remplacement des tubes percés près de leur extrémité d'entrée avec les interruptions de fonctionnement des échangeurs qu'elles impliquent. Une solution à ce problème est de munir les échangeurs de tubes -en un matériau de dureté suffisante, mais elle est naturellement très coûteuse. La présente invention a pour but de procurer un dispositif de protection contre l'érosion de tels tubes qui soit simple, peu couteux, permette d'éviter des réparations fréquentes de ceux-ci et, lorsque celles-ci s'avèrent nécessaires, de les effectuer rapidement. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque tube un prolongement au-delà de la plaque tubulaire et un élément tubulaire fixé sur ce prolon gement, en un matériau de dureté superficielle plus élevée quc celle du matériau des tubes, et de longueur suffisante pour que la zone d'action érosive du courant gazeux chargé de particules soit reportée dans cet élément tubulaire. De préférence, l'élément tubulaire est de diamètre interne égal à celui du tube, et de diamètre externe supérieur à celui du tube,- et comporte un épaulement interne permettant de l'enfiler sur le prolongement du tube. Avantageusement, lorsque les tubes sont en acier au carbone ordinaire, les éléments tubulaires sont en acier au carbone trempé. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif de protection de tubes en acier au carbone d'un échangeur de chaleur dans les tubes duquel circulent des fumées de combustion de charbon, contenant des particules érosives, notamment siliceuses. La figure 1 représente un échangeur connu en coupe par le plan diamètral d'une rangée de tubes. La figure 2 représente en coupe diamétrale l'extrémité d'entrée d'un tube selon l'invention, muni de son élément tubulaire de protection. Dans la figure 1, l'échangeur comprend une chambre d'entrée 1, une plaque tubulaire d'entrée 2, des tubes 3 en acier au carbone ordinaire et une plaque tubulaire de sortie 4. Les fumées suivent le trajet représenté par la flèche 5. On constate que les tubes présentent rapidement une érosion dans la zone 6, un peu en aval de la plaque tubulaire, jusqu'à une distance l de leur extrémité d'entrée, et qu'ils finissent par se percer dans cette zone, alors qu'ils ne sont que peu ou pas attaqués sur le reste de leur longueur. La figure 2 représente le dispositif de l'invention monté sur l'extrémité d'un tube. Celui-ci comporte un prolongement 7 en amont de la plaque tubulaire. Sur ce prolongement est enfilé un élément tubulaire 8 formant manchette, d'épaisseur de paroi supérieure à celle du tube, et venant reposer par un épaulement 9 sur l'extrémité du prolongement du tube. La longeur L de l'élément tubulaire 8 jusqu'à son épaulement est supérieure à la longueur 1 à partir de l'extrémité d'entrée du tube, indiquée précédemment, jusqu'à laquelle se serait étendue la zone soumise à l'érosion. Le tube 3 étant en acier au carbone ordinaire, l'élément tubulaire 8 est en acier au carbone trempé, par exemple de dureté superficielle 350 Brinnell. Au montage, on enfile les éléments tubulaires sur les prolongements des tubes, puis dudgeonne normalement les tubes dans la plaque tubulaire dans la zone N. On dudgeonne ensuite légèrement les prolongements des tubes dans la zone M. Les éléments tubulaires étant plus durs que les prolongements des tubes, ceci a pour effet de serrer ces derniers dans les éléments tubulaires qui sont ainsi maintenus en place. La zone d'érosion est reportée sur les éléments tubulaires, mais ceux-ci étant en un métal plus dur, leur usure est négligeable. S'il devenait nécessaire de les changer au bout d'une longue durée de fonctionnement, il serait assez facile de les retirer et de les remplacer par des éléments tubulaires neufs. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit en référence à la figure 2 du dessin paraisse la forme de réalisation préférable de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent lui entre apportées sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, la fixation des éléments tubulaires sur les prolongements des tubes peut être complétée par un cordon de soudure ou des points de soudure. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de protection contre l'érosion de l'extrémité d'entrée de tubes (3) d'échangeurs de chaleur dans lesquels doit circuler un courant gazeux chargé de particules abrasives, caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque tube un prolongement (7, fig.2) au-delà de la plaque tubulaire (2) et un élément tubulaire (8) fixé sur ce prolongement, en un matériau de dureté superficielle plus élevée que celle du matériau des tubes, et de longueur suffisante pour que la zone d'action érosive du courant gazeux chargé de particules soit reportée dans cet élément tubulaire. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltélement tubulaire est de diamètre interne égal à celui du tube, et de diamètre externe supérieur à celui du tube, et en ce qu'il comporte un épaulement interne (9) permettant de l'enfiler sur le prolongement du tube. 3/ Dispositif selon la revendications 1 ou 2, dans lequel les tubes sont en acier au carbone ordinaire, caractérisé en ce que les éléments tubulaires sont en acier au carbone trempé. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les prolongements des tubes sont dudgeonnés sur la paroi interne des éléments tubulaires.