Prečo je výber materiálu pre rúrky výmenníka tepla dôležitý
Vyberte nesprávny materiál rúrky a výmenník tepla vytečie do dvoch rokov. Vyberte si ten správny a bude fungovať 20 rokov s minimálnou údržbou.
ASTM B338 GR1 titánová trubicapriamo konkuruje zliatinám medi-niklu (90/10, 70/30) a nehrdzavejúcej ocele (316L) v oblasti plášťových a rúrkových výmenníkov tepla. Každý má silné stránky. Každý má limity.
Pre úplné technické špecifikácieASTM B338 GR1 titánová trubica, vrátane rozmerových radov a mechanických vlastností nájdete na stránke produktu tu.
Porovnanie odolnosti proti korózii
| Materiál | Morská voda piting | Štrbinová korózia | Sulfidový útok | Útok amoniakom |
|---|---|---|---|---|
| GR1 titán | žiadne | Do 80 stupňov | žiadne | žiadne |
| 70/30 Cu-Ni | Mierne | Mierne | Ťažké | Mierne |
| 90/10 Cu-Ni | Mierne | Mierne | Ťažké | Mierne |
| Nerez 316L | Ťažké | Ťažké | žiadne | Žiadne (ale pitting) |
Titán GR1 nemá v morskej vode žiadne jamky.316L jamy v priebehu mesiacov až rokov v závislosti od teploty a chloridov. Meď-nikel nevytvára jamky, ale trpí eróziou a napadnutím sulfidmi.
V prípade znečistenej alebo stojatej morskej vody meď-nikel rýchlo zlyhávakvôli sulfidom. GR1 zvláda sulfidy bez problémov.
Porovnanie mechanických vlastností
| Nehnuteľnosť | GR1 titán | 70/30 Cu-Ni | Nerez 316L |
|---|---|---|---|
| Pevnosť v ťahu (min) | 240 MPa | 350 MPa | 485 MPa |
| Medza klzu (min) | 138 MPa | 125 MPa | 170 MPa |
| Predĺženie (min) | 24% | 30% | 35% |
| Hustota | 4,51 g/cm³ | 8,94 g/cm³ | 8,00 g/cm³ |
| Tepelná vodivosť | 17 W/m·K | 29 W/m·K | 15 W/m·K |
Titán je o 40 – 50 % ľahší ako meď-nikel alebo nehrdzavejúca oceľ.Pri rovnakej veľkosti trubice váži titánový zväzok oveľa menej. To je dôležité pre pobrežné plošiny a mobilné zariadenia.
Tepelná vodivosť titánu je nižšia ako meď-niklu. Na dosiahnutie rovnakého prenosu tepla môžu titánové rúrky potrebovať tenšie steny alebo väčšiu plochu. V praxi je rozdiel malý, pretože titánové rúry môžu jazdiť pri vyšších rýchlostiach bez erózie.
Limity rýchlosti a odolnosť proti erózii
Rýchlosť prúdenia ovplyvňuje prenos tepla aj životnosť trubice.
| Materiál | Maximálna odporúčaná rýchlosť (morská voda) | Mechanizmus erózie |
|---|---|---|
| GR1 titán | 5–7 m/s | Žiadne (veľmi odolné) |
| 70/30 Cu-Ni | 3–4 m/s | Ochranný film eroduje |
| 90/10 Cu-Ni | 2–3 m/s | Ochranný film eroduje |
| Nerez 316L | 3–5 m/s | Žiadna erózia, ale jamkovitosť |
Titán GR1 môže bežať pri vyšších rýchlostiach ako meď-nikel.Vyššia rýchlosť zlepšuje prenos tepla a znižuje zanášanie. To je významná výhoda v kondenzátoroch a vysoko{1}}prietokových chladičoch.
Medené-niklové rúrky na miestach dopadu piesku alebo úlomkov erodujú. Titán nie.
Porovnanie biologického znečistenia
Morský rast sa viaže na všetky materiály. Rozdiel je v čistení.
| Materiál | Biologický nástavec | Tolerancia čistenia |
|---|---|---|
| GR1 titán | Mierne | Vysoká (prúd vody do 10 000 psi) |
| 70/30 Cu-Ni | Stredná (meď inhibuje) | Nízka (eroduje pod prúdom) |
| Nerez 316L | Vysoká | Mierne |
Meď-nikel má prirodzenú odolnosť voči biologickému znečisteniu, pretože ióny medi zabíjajú morské organizmy. To je skutočná výhoda. Účinok sa však časom znižuje, keď sa povrchové filmy vyvíjajú.
Titán túto vlastnosť nemá. Biologické znečistenie sa ľahko prichytáva. Titán však toleruje agresívne čistenie, ktoré by zničilo medené-niklové trubice. Vysokotlakové prúdenie vody (5 000 – 10 000 psi) odstraňuje nečistoty bez poškodenia titánu.
Porovnanie nákladov
Prvé náklady verzus náklady životného cyklu.
| Materiál | Relatívne náklady na materiál | Typická životnosť trubice | Náklady na životný cyklus |
|---|---|---|---|
| GR1 titán (zváraný) | 3–4x 316L | 20+ rokov | Najnižšie pre morskú vodu |
| 70/30 Cu-Ni | 2–3x 316L | 10-15 rokov | Stredná |
| 90/10 Cu-Ni | 1.5–2x 316L | 5-10 rokov | Stredne-vysoké |
| Nerez 316L | 1x (základná čiara) | 1–3 roky | Najvyššia (častá výmena) |
316L má najnižšie prvé náklady, ale najvyššie náklady životného cyklu v prevádzke s morskou vodou. Časté prestavovanie znamená prestoje, prácu a stratu výroby.
GR1 má najvyššie prvé náklady, ale najnižšie náklady na životný cyklus pre dlhodobé-aplikácie s morskou vodou. Rúrkový zväzok vydrží zvyšok výmenníka tepla.
Porovnanie výroby
| Materiál | Rolovanie | Zváranie | Ohýbanie |
|---|---|---|---|
| GR1 titán | Dobré (potrebuje čisté nástroje) | Vyžaduje argónové tienenie | Výborne |
| 70/30 Cu-Ni | Výborne | Štandardný postup | Dobre |
| Nerez 316L | Dobre | Štandardný postup | Dobre |
GR1 vyžaduje čisté nástroje a argónové tienenie na zváranie. Nie je to ťažké, ale líši sa to od medi-niklu alebo nehrdzavejúcej ocele.
Meď-nikel sa vyrába najjednoduchšie. Správa sa ako štandardné zliatiny medi. Nevyžaduje sa žiadne špeciálne tienenie ani nástroje.
316L je tiež jednoduchý, ale vyžaduje si pozornosť na vstup tepla, aby sa predišlo senzibilizácii.
Galvanická korózia pri miešaní materiálov
Rôzne kovy v kontakte s morskou vodou vytvárajú batériu. Jeden kov koroduje.
| Kovový pár v morskej vode | Výsledok |
|---|---|
| Titán + meď-nikel | Meď-nikel koroduje (titán je katódový) |
| Titán + 316L | 316L koroduje (titán je katódový) |
| Titán + uhlíková oceľ | Uhlíková oceľ rýchlo koroduje |
| Meď-nikel + 316L | Obe korodujú, nepredvídateľné |
Titán je najkatodickejší obyčajný kov v morskej vode. Pri spojení s takmer akýmkoľvek iným kovom ten druhý rýchlejšie koroduje.
Izolujte plechy z titánových rúrok z rôznych kovov. Použite plastové tesnenia, potiahnuté rúrkovnice alebo rúrkovky-s titánovým povrchom.
Odporúčania aplikácie
Uveďte GR1 titán, keď:
Morská voda alebo brakická voda na strane trubice
Požadovaná životnosť je 15+ rokov
Znečistená alebo stojatá morská voda (prítomné sulfidy)
Vysoká rýchlosť prúdenia (nad 3 m/s)
Hmotnosť je problémom (offshore, mobilné zariadenia)
Náklady na rekonštrukciu sú vysoké (vzdialené miesto)
Medený-nikel uveďte, keď:
Iba čistá morská voda (bez sulfidov)
Kontrola biologického znečistenia je kritická a čistenie je náročné
Vyžaduje sa nižšia prvá cena
Je potrebná výroba so štandardným vybavením predajne
Špecifikujte 316L, keď:
Žiadne chloridy v kvapaline
Čerstvá voda alebo čistá uhľovodíková služba
Jediným kritériom sú nízke prvé náklady
Diskutujte o svojich projektových požiadavkách
FAQ
1. Je titán vždy lepší ako meď-nikel pre morskú vodu?
Pre dlhú životnosť áno. Pre krátkodobé-aplikácie alebo aplikácie s čistou morskou vodou funguje meď-nikel a stojí menej.Titánové rúrky GR1 odolné voči korózii morskej vodeje lepší, ale vyššie prvé náklady nemusia byť opodstatnené pre každý projekt.
2. Naozaj zlyháva meď-nikel v znečistenej morskej vode?
áno. Sulfidy z rozkladajúcej sa organickej hmoty alebo priemyselného odpadu ničia ochranný film na medi-nikle. Rúry môžu zlyhať v priebehu niekoľkých mesiacov. GR1 si poradí so sulfidmi bez problémov.
3. Môže sa 316L niekedy použiť v morskej vode?
Iba vo veľmi čistej, studenej morskej vode s nízkym{0}}chloridom a bez stagnácie. Aj potom počítajte s jamkami do 2–3 rokov. Pre spoľahlivú službu s morskou vodou sa 316L neodporúča.
4. O koľko viac stojí GR1 ako 316L?
Zvyčajne 3-4-násobok ceny materiálu. Ale zväzok 316 l môže vyžadovať výmenu každé 2 roky. Balík GR1 trvá 20+ rokov. Viac ako 20 rokov je GR1 lacnejší.
5. Záleží na nižšej tepelnej vodivosti titánu?
In most heat exchangers, not much. Titanium tubes can run at higher velocities without erosion, which compensates for the lower conductivity. Many condensers use titanium with the same surface area as copper-nickel.
6. Môžu byť GR1 a medený-nikel zmiešané v rovnakom výmenníku tepla?
Neodporúča sa. Galvanická korózia napadne meď-nikel. Ak sa miešaniu nedá vyhnúť, izolujte elektricky a udržujte malú plochu titánovej katódy.
7. Ktorá trieda medi-niklu je lepšia pre morskú vodu?
70/30 Cu-Ni vydrží dlhšie ako 90/10. 90/10 má spočiatku lepšiu odolnosť voči biologickému znečisteniu, ale rýchlejšie koroduje. V prípade dlhodobej-morskej vody sa uprednostňuje pomer 70/30.
8. Vyžaduje titán toleranciu voči korózii?
Nie. GR1 nekoroduje merateľnou rýchlosťou v morskej vode. Hrúbka steny rúry je určená pevnosťou v tlaku a manipuláciou, nie prídavkom na koróziu.
9. Ktorý materiál je najjednoduchšie zrolovať do rúrok?
Meď-nikel je najjednoduchší. GR1 je tiež dobrý, ale vyžaduje čisté-nástroje bez železa. 316L je podobný ako GR1.
10. Aký je najbežnejší scenár výmeny?
316L trubice v chladičoch morskej vody zlyhajú po 1-3 rokoch, nahradenézváraná titánová rúrka ASTM B338 Grade 1. Druhým najbežnejším je meď-nikel v sulfide-obsahujúcej vode nahradený GR1.
Popis produktov
Vyrábame rúrky z titánu GR1, 90/10 meď-niklu, 70/30-niklu a 316L z nehrdzavejúcej ocele pre servis výmenníkov tepla.
Naša továreň má štyri vyhradené výrobné linky. Titánové rúry bežia na studených pútnických mlynoch a ťahajú lavice s argónom-naplnenými žíhacími pecami.
Medené-niklové rúrky používajú samostatné ťahacie stoly s riadeným žíhaním, aby sa zabránilo oxidácii. Rúry z nehrdzavejúcej ocele majú svoj vlastný rad s rôznymi nástrojmi a mazivami.
Žiadna krížová{0} kontaminácia medzi materiálmi.Titánové nástroje sa nikdy nedotýkajú nehrdzavejúcej ocele alebo medi-niklu. Snímanie železa z nehrdzavejúcej ocele by zničilo odolnosť titánu proti korózii. Tomu bráni samostatné náradie.
Kontrolné vybavenie zahŕňa všetky tri materiály: spektrometer na chemické overenie, ultrazvukové defektoskopy, hydrostatické testery a laserové mikrometre. Každý typ materiálu má svoje vlastné kalibračné štandardy.
Všetky rúry sa dodávajú s certifikátmi pre frézovanie podľa EN 10204 Typ 3.1. Kontrola treťou stranou- (SGS, BV, TÜV) je k dispozícii pre akýkoľvek materiál.
