Per què és important la selecció del material per als tubs d'intercanviador de calor
Trieu el material del tub incorrecte i l'intercanviador de calor es filtrarà en dos anys. Trieu el correcte i funciona durant 20 anys amb un manteniment mínim.
Tub de titani ASTM B338 GR1competeix directament amb els aliatges de coure-níquel (90/10, 70/30) i acer inoxidable (316L) per al servei d'intercanviador de calor de carcassa i tub. Cadascun té punts forts. Cadascú té límits.
Per a les especificacions tècniques completes deTub de titani ASTM B338 GR1, inclosos els rangs de mida i les propietats mecàniques, consulteu la pàgina del producte aquí.
Comparació de la resistència a la corrosió
| Material | Pitatge d'aigua de mar | Corrosió per escletxes | Atac de sulfur | Atac d'amoníac |
|---|---|---|---|---|
| GR1 titani | Cap | A 80 graus | Cap | Cap |
| 70/30 Cu-Ni | Moderat | Moderat | Sever | Moderat |
| 90/10 Cu-Ni | Moderat | Moderat | Sever | Moderat |
| Acer inoxidable 316L | Sever | Sever | Cap | Cap (menys pitting) |
El titani GR1 no té picades a l'aigua de mar.Pous de 316 L en mesos o anys, segons la temperatura i els clorurs. El coure-níquel no perfora, però pateix erosió i atac de sulfur.
Per a l'aigua de mar contaminada o estancada, el coure-níquel falla ràpidamenta causa dels sulfurs. GR1 maneja els sulfurs sense problemes.
Comparació de propietats mecàniques
| Propietat | GR1 titani | 70/30 Cu-Ni | Acer inoxidable 316L |
|---|---|---|---|
| Resistència a la tracció (min) | 240 MPa | 350 MPa | 485 MPa |
| Límit de fluència (min) | 138 MPa | 125 MPa | 170 MPa |
| Elongació (min) | 24% | 30% | 35% |
| Densitat | 4,51 g/cm³ | 8,94 g/cm³ | 8,00 g/cm³ |
| Conductivitat tèrmica | 17 W/m·K | 29 W/m·K | 15 W/m·K |
El titani és un 40-50% més lleuger que el coure-níquel o l'acer inoxidable.Per a la mateixa mida de tub, un paquet de titani pesa molt menys. Això és important per a plataformes offshore i equips mòbils.
La conductivitat tèrmica del titani és inferior a la del coure-níquel. Per aconseguir la mateixa transferència de calor, els tubs de titani poden necessitar parets més primes o més superfície. A la pràctica, la diferència és petita perquè els tubs de titani poden córrer a velocitats més altes sense erosionar-se.
Límits de velocitat i resistència a l'erosió
La velocitat del flux afecta tant la transferència de calor com la vida del tub.
| Material | Velocitat màxima recomanada (aigua de mar) | Mecanisme d'erosió |
|---|---|---|
| GR1 titani | 5–7 m/s | Cap (molt resistent) |
| 70/30 Cu-Ni | 3–4 m/s | La pel·lícula protectora s'erosiona |
| 90/10 Cu-Ni | 2–3 m/s | La pel·lícula protectora s'erosiona |
| Acer inoxidable 316L | 3–5 m/s | Sense erosió, però picat |
El titani GR1 pot córrer a velocitats més altes que el coure-níquel.La velocitat més alta millora la transferència de calor i redueix la contaminació. Aquest és un avantatge important en condensadors i refrigeradors d'alt-caudal.
Els tubs de coure-níquel s'erosionen als punts d'impacte de sorra o runes. El titani no.
Comparació de biofouling
El creixement marí s'adhereix a tots els materials. La diferència és la neteja.
| Material | Enganxament de biofouling | Tolerància a la neteja |
|---|---|---|
| GR1 titani | Moderat | Alta (raig d'aigua fins a 10.000 psi) |
| 70/30 Cu-Ni | Moderat (inhibeix el coure) | Baixa (erosiona sota el raig) |
| Acer inoxidable 316L | Alt | Moderat |
El coure-níquel té una resistència natural a la bioincrustació perquè els ions de coure maten els organismes marins. Això és un autèntic avantatge. Tanmateix, l'efecte disminueix amb el temps a mesura que es desenvolupen les pel·lícules superficials.
El titani no té aquesta propietat. El biofouling s'adhereix fàcilment. Però el titani tolera una neteja agressiva que destruiria els tubs de coure-níquel. L'injecció d'aigua a alta-pressió (5.000–10.000 psi) elimina les impureses sense danyar el titani.
Comparació de costos
Primer cost vs cost del cicle de vida.
| Material | Cost relatiu del material | Vida típica del tub | Cost del cicle de vida |
|---|---|---|---|
| GR1 titani (soldat) | 3–4x 316L | 20+ anys | El més baix per a l'aigua de mar |
| 70/30 Cu-Ni | 2–3x 316L | 10-15 anys | Mitjana |
| 90/10 Cu-Ni | 1.5–2x 316L | 5-10 anys | Mitjana-alta |
| Acer inoxidable 316L | 1x (línia de base) | 1-3 anys | Màxima (substitució freqüent) |
316L té el primer cost més baix però el cost del cicle de vida més alt en el servei d'aigua de mar. El retub freqüent significa temps d'inactivitat, mà d'obra i pèrdua de producció.
GR1 té el primer cost més alt, però el cost del cicle de vida més baix per a aplicacions d'aigua de mar a llarg termini-. El feix de tubs dura més que la resta de l'intercanviador de calor.
Comparació de fabricació
| Material | Rodant | Soldadura | Doblar |
|---|---|---|---|
| GR1 titani | Bé (necessita eines netes) | Requereix blindatge d'argó | Excel·lent |
| 70/30 Cu-Ni | Excel·lent | Procediment estàndard | Bé |
| Acer inoxidable 316L | Bé | Procediment estàndard | Bé |
GR1 requereix eines netes i blindatge d'argó per a la soldadura. Això no és difícil, però és diferent del coure-níquel o acer inoxidable.
El coure-níquel és el més fàcil de fabricar. Es comporta com els aliatges de coure estàndard. No es requereix blindatge ni eines especials.
316L també és senzill, però requereix atenció a l'entrada de calor per evitar la sensibilització.
Corrosió galvànica en barrejar materials
Els diferents metalls en contacte amb l'aigua de mar creen una bateria. Un metall es corroeix.
| Parella metàl·lica en aigua de mar | Resultat |
|---|---|
| Titani + coure-níquel | El coure-níquel es corroeix (el titani és catòdic) |
| Titani + 316L | 316L es corroeix (el titani és catòdic) |
| Titani + acer al carboni | L'acer al carboni es corroeix ràpidament |
| Coure-níquel + 316L | Tots dos es corroeixen, impredictibles |
El titani és el metall comú més catòdic a l'aigua de mar. Quan es connecta a gairebé qualsevol altre metall, l'altre metall es corroeix més ràpidament.
Aïllar les làmines de tubs de titani de metalls diferents. Utilitzeu juntes de plàstic, làmines de tub recobertes o plaques de tub-de titani.
Recomanacions d'aplicació
Especifiqueu titani GR1 quan:
Aigua de mar o aigua salobre al costat del tub
La vida útil necessària és de 15+ anys
Aigua de mar contaminada o estancada (present sulfurs)
Alta velocitat de flux (més de 3 m/s)
El pes és una preocupació (offshore, mòbil)
El cost de retub és elevat (ubicació remota)
Especifiqueu coure-níquel quan:
Només aigua de mar neta (sense sulfurs)
El control de la bioincrustació és fonamental i la neteja és difícil
Es requereix un primer cost més baix
És necessària la fabricació amb equips de botiga estàndard
Especifiqueu 316L quan:
No hi ha clorurs al líquid
Servei d'aigua dolça o d'hidrocarburs nets
El primer cost baix és l'únic criteri
Discutiu els requisits del vostre projecte
PMF
1. El titani és sempre millor que el coure-níquel per a l'aigua de mar?
Per a una llarga vida útil, sí. Per a aplicacions d'aigua de mar neta o a curt termini-, el coure-níquel funciona i costa menys.Tub de titani GR1 resistent a la corrosió aigua de marés superior, però el primer cost més alt pot no estar justificat per a tots els projectes.
2. El coure-níquel falla realment a l'aigua de mar contaminada?
Sí. Els sulfurs de la matèria orgànica en descomposició o les descàrregues industrials destrueixen la pel·lícula protectora del coure-níquel. Els tubs poden fallar en mesos. GR1 maneja els sulfurs sense cap problema.
3. El 316L es pot utilitzar mai en aigua de mar?
Només en aigua de mar molt neta, freda i amb baix-clorur i sense estancament. Fins i tot llavors, espereu picar d'aquí a 2-3 anys. Per a un servei fiable d'aigua de mar, no es recomana 316L.
4. Quant més costa GR1 que 316L?
Normalment 3-4 vegades el cost del material. Però un paquet 316L pot necessitar reemplaçament cada 2 anys. Un paquet GR1 dura 20+ anys. Més de 20 anys, GR1 és més barat.
5. Importa la menor conductivitat tèrmica del titani?
A la majoria dels intercanviadors de calor, no gaire. Els tubs de titani poden funcionar a velocitats més altes sense erosionar-se, cosa que compensa la menor conductivitat. Molts condensadors utilitzen titani amb la mateixa superfície que el coure-níquel.
6. Es poden barrejar GR1 i coure-níquel en el mateix intercanviador de calor?
No recomanat. La corrosió galvànica atacarà el coure-níquel. Si la barreja és inevitable, aïlleu elèctricament i manteniu l'àrea del càtode de titani petita.
7. Quin grau de coure-níquel és millor per a l'aigua de mar?
70/30 Cu-Ni dura més que 90/10. 90/10 té una millor resistència a la bioincrustació inicialment, però es corroeix més ràpidament. Per a l'aigua de mar-a llarg termini, es prefereix 70/30.
8. El titani requereix un marge de corrosió?
GR1 no es corroeix a una velocitat mesurable a l'aigua de mar. El gruix de la paret del tub està determinat per la pressió i la força de manipulació, no per la capacitat de corrosió.
9. Quin material és més fàcil d'enrotllar en làmines de tub?
El coure-níquel és el més fàcil. GR1 també és bo, però requereix eines netes i-sense ferro. 316L és semblant a GR1.
10. Quin és l'escenari de substitució més habitual?
Tubs de 316 L en refrigeradors d'aigua de mar fallen després d'1 a 3 anys, substituïts pertub de titani soldat ASTM B338 grau 1. El segon més comú és el coure-níquel en aigua amb sulfur-substituït per GR1.
Descripció dels productes
Produïm titani GR1, 90/10 de coure-níquel, 70/30 de coure-níquel i tubs d'acer inoxidable 316L per al servei d'intercanviador de calor.
La nostra fàbrica té quatre línies de producció dedicades. Els tubs de titani funcionen sobre molins freds i bancs de dibuix amb forns de recuit plens d'argó-.
Els tubs de coure-níquel utilitzen bancs d'estirament separats amb recuit en atmosfera controlada per evitar l'oxidació. Els tubs d'acer inoxidable tenen la seva pròpia línia amb diferents eines i lubricants.
No hi ha-contaminació creuada entre materials.Les eines de titani no toquen mai l'acer inoxidable ni el coure-níquel. La recollida de ferro de l'acer inoxidable arruïnaria la resistència a la corrosió del titani. Les eines separades ho impedeixen.
L'equip d'inspecció cobreix els tres materials: espectròmetre per a la verificació química, detectors de defectes ultrasònics, provadors hidrostàtics i micròmetres làser. Cada tipus de material té els seus propis estàndards de calibratge.
Tots els tubs vénen amb certificats de molí segons EN 10204 tipus 3.1. Inspecció de tercers-(SGS, BV, TÜV) disponible per a qualsevol material.
