Apakah Pilihan Bahan Terbaik untuk Paip Penukar Haba?
pengenalan
Penukar haba digunakan secara meluas dalam loji kuasa, kemudahan petrokimia, kapal, proses perindustrian dan banyak lagi untuk memindahkan haba antara cecair tanpa sentuhan langsung. Di tengah-tengah mana-mana penukar haba adalah tiub atau paip yang membawa cecair, dan pemilihan bahan adalah penting untuk memastikan prestasi jangka panjang di bawah keperluan pemindahan haba, keadaan persekitaran dan kekangan seperti berat atau kos. Laporan ini mengkaji sifat bahan utama yang mempengaruhi paip penukar haba dan memberikan gambaran keseluruhan pilihan aloi yang paling biasa dan termaju yang ada pada hari ini.
Keperluan Bahan
Pertama, the operating demands on heat exchanger pipe materials must be understood. Faktor utama termasuk:
- Kekonduksian terma: Memindahkan haba dengan cekap antara cecair yang mengalir di dalam/di luar dinding paip.
- Kekuatan: Menahan tekanan/tegasan mekanikal daripada aliran bendalir dan pengendalian paip.
- Had suhu: Rintangan terhadap degradasi daripada suhu operasi tinggi/rendah.
- Rintangan kakisan: Lengai kimia terhadap cecair serta pendedahan alam sekitar.
- Berat badan: Bahan yang lebih ringan memudahkan pemasangan/penyelenggaraan terutamanya di luar pesisir.
- kos: Keterjangkauan mesti diseimbangkan dengan faedah prestasi.
Tiada bahan tunggal yang memiliki keseluruhan spektrum sifat ideal. Sebaliknya, pemilihan sangat bergantung pada keadaan perkhidmatan khusus penukar haba dan kekangan reka bentuk.
Keluli karbon
Sebagai pilihan yang paling menjimatkan, keluli karbon seperti ASTM A53 Gred B kekal lazim untuk penukar haba suhu rendah di bawah kira-kira 400°F. Kekuatan berkisar sehingga 60 ksi dengan rintangan kakisan am yang memuaskan boleh dicapai melalui salutan pelindung. Namun begitu, keluli karbon terdedah kepada penskalaan dan pitting jika terdedah kepada cecair menghakis.
Keluli Tahan Karat
Keluli tahan karat yang mengandungi kromium merangkumi pelbagai gred yang dioptimumkan pada julat suhu yang luas. Aloi austenit seperti UNS S30400 melebihi keluli karbon dalam rintangan kakisan, kekonduksian terma dan kekuatan sehingga 800°F, manakala gred feritik/martensitik menahan suhu yang lebih tinggi hingga 1200°F. Bahan khas seperti dupleks memberikan keseimbangan keseluruhan yang terbaik walaupun pada peningkatan kos berbanding keluli karbon. Namun begitu, pemekaan mesti dielakkan semasa fabrikasi tahan karat untuk mengelakkan keretakan.
Aloi Nikel
Penukar haba untuk air laut atau tugas gas serombong yang melibatkan suhu melebihi 1200°F memerlukan rintangan kakisan hanya aloi nikel yang boleh memberikan, diwakili oleh Inconel 600 dan 625. Namun kekuatan yang lebih besar dan rintangan kejutan terma datang daripada keluarga aloi yang lebih keras seperti Hastelloy C-276 dan Inconel 690. Walaupun kos beberapa kali lebih tinggi daripada keluli karbon, nikel kekal sangat diperlukan untuk aplikasi bukan ferus yang paling agresif seperti loji tenaga fosil.
titanium
Reaktor air mendidih bergantung pada rintangan kakisannya yang luar biasa menggunakan gred tulen 2 titanium dalam komponen penukar haba yang lebih kecil. Namun begitu, kekonduksian haba yang rendah memerlukan dinding tebal yang menjejaskan berat dan kos, mengehadkan penerimaan yang lebih luas. Menyertai juga mencabar kaedah fabrikasi konvensional. Namun begitu, aplikasi baru muncul dalam penukar haba penyahgaraman air laut.
Salutan & Pelapis
Pengubahsuaian permukaan lanjutan memberikan prestasi yang dipertingkatkan pada kos yang berpatutan berbanding peningkatan aloi pukal. Salutan nikel-aluminium dan zink-nikel dengan teknik semburan obor melepasi had keluli karbon sehingga 1200°F sambil mengekalkan kos yang lebih rendah. Tiub salutan menggunakan kimpalan tindanan memperkenalkan bahan aloi tinggi untuk perlindungan kakisan setempat pada bahagian kritikal yang terdedah kepada cecair. Penebat seramik juga boleh menurunkan suhu dinding tiub untuk meluaskan julat perkhidmatan keluli karbon.
Contoh Pemilihan Bahan
Pertimbangkan penukar haba untuk unit alkilasi asid sulfurik yang beroperasi secara berterusan antara 200-300°F. Tiub keluli karbon memenuhi keperluan suhu sederhana, dengan gentian kaca atau penebat haba Gilsil yang mengekalkan suhu dinding. Namun begitu, asid sulfurik pekat menuntut sesuatu yang lebih tahan kakisan. tahan karat 316 menawarkan rintangan yang unggul berbanding 304, walaupun a 40% premium harga yang lebih tinggi berbanding keluli karbon. Di sini prestasi merit naik taraf memandangkan peranan penukar haba dalam proses loji utama. Lapisan boleh mewakili alternatif yang lebih kos efektif untuk sekali-sekala suhu tinggi lawatan.
Kesimpulan
Pemilihan bahan mewakili faktor reka bentuk utama yang mengawal kebolehpercayaan dan kos penukar haba jangka panjang. Walaupun keluli karbon menguasai banyak aplikasi suhu yang lebih rendah, rintangan kakisan yang sangat baik dan kekuatan suhu tinggi mendorong menggunakan keluli tahan karat, aloi nikel atau lapisan/salut terutamanya untuk keadaan perkhidmatan yang menuntut. Prestasi mesti seimbang dengan bijak terhadap kekangan seperti belanjawan atau berat untuk mendapatkan paip yang dioptimumkan untuk hayat perkhidmatan penuh penukar haba.
DARI 17175 direka untuk tujuan suhu tinggi, ABTER STEEL membekalkan mengikut gred keluli: St35.8, St45.8, 15Mo3, 13CrMo44, 10CrMo910. DARI 17175 paip keluli lancar digunakan secara meluas dalam peralatan pertukaran haba.
ASTM A179 meliputi ketebalan dinding minimum, tiub keluli ditarik sejuk lancar untuk penukar haba tiub, pemeluwap, dan radas pemindahan haba yang serupa. Ia adalah sejenis tiub karbon rendah yang hendaklah dibuat dengan proses yang lancar dan hendaklah dilukis sejuk.
EN10216-2 adalah spesifikasi yang dibuat untuk tiub keluli lancar untuk tujuan suhu tinggi tertentu sebagai tiub dandang, loji kuasa, dan lain-lain, ia mempunyai gred keluli berikut: P195GH, P235GH, P265GH, 16Mo3, 14MoV6-3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, dengan bukan aloi dan keluli aloi disertakan.
EN 10217-1 standard ialah piawaian Eropah untuk paip tekanan yang dikimpal, ia mengawal keperluan teknikal untuk tiub keluli karbon. Piawaian ini sesuai untuk mengimpal tiub keluli karbon yang mempunyai sifat suhu bilik yang ditentukan dan tekanan terkadar. Keperluan penting piawaian ini ialah kekuatan titik hasil minimum dan kekuatan tegangan, pemanjangan, kebolehkimpalan, Nilai impak, ujian tidak merosakkan, dan lain-lain. Piawaian ini digunakan secara meluas dalam pembinaan vesel tekanan dan sistem paip dalam minyak dan gas, petrokimia, dan industri Tenaga.
Penukar haba ialah peranti yang memindahkan haba dari satu medium ke medium lain, selalunya dengan matlamat untuk menggunakan semula atau mengitar semula haba yang sebaliknya akan terbuang atau hilang. Proses pertukaran haba adalah asas kepada banyak peralatan harian, seperti peti sejuk dan penghawa dingin, dan juga kritikal dalam banyak aplikasi perindustrian.
ASTM A179, ASME SA179 tiub keluli meliputi ketebalan dinding minimum, tiub keluli karbon rendah yang ditarik sejuk yang lancar untuk penukar haba tiub, pemeluwap, dan radas pemindahan haba yang serupa.
