Kotel a výměník tepla: Průvodce výběrem bezešvých trubek

Zavedení

V průmyslových odvětvích, jako je výroba energie, ropa a plyn, petrochemie a rafinerie, jsou bezešvé trubky základními součástmi, zejména v zařízeních, která musí odolávat extrémním teplotám, vysokým tlakům a drsným korozním prostředím. Tyto trubky využívají kotle, výměníky tepla, kondenzátory, přehříváky, předehřívače vzduchu a ekonomizéry. Každá z těchto aplikací vyžaduje specifické vlastnosti materiálu pro zajištění výkonu, bezpečnosti a dlouhé životnosti. Výběr bezešvých trubek pro kotel a výměník závisí na konkrétní teplotě, tlaku, odolnosti proti korozi a mechanické pevnosti.

Tato příručka poskytuje hloubkový pohled na různé materiály používané pro bezešvé trubky, včetně uhlíkové oceli, legované oceli, nerezové oceli, slitin titanu, slitin na bázi niklu, slitin mědi a slitin zirkonia. Prozkoumáme také příslušné normy a třídy, čímž vám pomůžeme učinit informovanější rozhodnutí pro vaše projekty kotlů a výměníků tepla.

Přehled CS, AS, SS, slitin niklu, slitin titanu a zirkonia, slitin mědi a mědi

1. Vlastnosti odolnosti proti korozi

Každý materiál používaný pro bezešvé trubky má specifické vlastnosti odolnosti proti korozi, které určují jeho vhodnost pro různá prostředí.

Uhlíková ocel: Omezená odolnost proti korozi, obvykle se používá s ochrannými povlaky nebo obložením. Bez ošetření podléhá korozi v přítomnosti vody a kyslíku.
Legovaná ocel: Střední odolnost proti oxidaci a korozi. Slitiny jako chrom a molybden zlepšují odolnost proti korozi při vysokých teplotách.
Nerezová ocel: Díky obsahu chrómu má vynikající odolnost proti obecné korozi, koroznímu praskání pod napětím a důlkové korozi. Vyšší třídy, jako je 316L, mají zlepšenou odolnost proti korozi vyvolané chloridy.
Slitiny na bázi niklu: Vynikající odolnost vůči agresivnímu prostředí, jako je kyselé, zásadité prostředí a prostředí bohaté na chloridy. Vysoce korozivní aplikace používají slitiny jako Inconel 625, Hastelloy C276 a Alloy 825.
Titan a zirkon: Vynikající odolnost vůči slanému nálevu z mořské vody a dalším vysoce korozivním médiím. Titan je zvláště odolný vůči chloridům a kyselému prostředí, zatímco slitiny zirkonia vynikají ve vysoce kyselých podmínkách.
Měď a slitiny mědi: Vynikající odolnost vůči korozi ve sladké i mořské vodě, přičemž slitiny mědi a niklu vykazují mimořádnou odolnost v mořském prostředí.

2. Fyzikální a tepelné vlastnosti

Uhlíková ocel:
Hustota: 7,85 g/cm³
Teplota tání: 1425-1500 °C
Tepelná vodivost: ~50 W/m·K
Legovaná ocel:
Hustota: Mírně se liší podle legujících prvků, obvykle kolem 7,85 g/cm³
Teplota tání: 1450-1530 °C
Tepelná vodivost: Nižší než uhlíková ocel díky legujícím prvkům.
Nerezová ocel:
Hustota: 7,75-8,0 g/cm³
Teplota tání: -1 400-1 530 °C
Tepelná vodivost: ~16 W/m·K (nižší než uhlíková ocel).
Slitiny na bázi niklu:
Hustota: 8,4-8,9 g/cm³ (v závislosti na slitině)
Teplota tání: 1300-1400 °C
Tepelná vodivost: Obvykle nízká, ~10-16 W/m·K.
Titan:
Hustota: 4,51 g/cm³
Teplota tání: 1668 °C
Tepelná vodivost: ~22 W/m·K (relativně nízká).
Měď:
Hustota: 8,94 g/cm³
Teplota tání: 1084 °C
Tepelná vodivost: ~390 W/m·K (výborná tepelná vodivost).

3. Chemické složení

Uhlíková ocel: Primárně železo s uhlíkem 0,3%-1,2% a malým množstvím manganu, křemíku a síry.
Legovaná ocel: Obsahuje prvky jako chrom, molybden, vanad a wolfram pro zlepšení pevnosti a teplotní odolnosti.
Nerezová ocel: Obvykle obsahuje chrom 10.5%-30% spolu s niklem, molybdenem a dalšími prvky v závislosti na jakosti.
Slitiny na bázi niklu: Převážně nikl (40%-70%) s chromem, molybdenem a dalšími legujícími prvky pro zvýšení odolnosti proti korozi.
Titan: Stupeň 1 a 2 je komerčně čistý titan, zatímco Stupeň 5 (Ti-6Al-4V) zahrnuje hliník 6% a vanad 4%.
Slitiny mědi: Slitiny mědi obsahují různé prvky jako nikl (10%-30%) pro odolnost proti korozi (např. Cu-Ni 90/10).

4. Mechanické vlastnosti

Uhlíková ocel: Pevnost v tahu: 400-500 MPa, Mez kluzu: 250-350 MPa, Tažnost: 15%-25%
Legovaná ocel: Pevnost v tahu: 500-900 MPa, Mez kluzu: 300-700 MPa, Tažnost: 10%-25%
Nerezová ocel: Pevnost v tahu: 485-690 MPa (304/316), Mez kluzu: 170-300 MPa, Tažnost: 35%-40%
Slitiny na bázi niklu: Pevnost v tahu: 550-1 000 MPa (Inconel 625), Mez kluzu: 300-600 MPa, Tažnost: 25%-50%
Titan: Pevnost v tahu: 240-900 MPa (liší se podle třídy), Mez kluzu: 170-880 MPa, Tažnost: 15%-30%
Slitiny mědi: Pevnost v tahu: 200-500 MPa (v závislosti na slitině), Mez kluzu: 100-300 MPa, Tažnost: 20%-35%

5. Tepelné zpracování (stav dodání)

Uhlíková a legovaná ocel: Dodáváno v žíhaném nebo normalizovaném stavu. Tepelné zpracování zahrnuje kalení a temperování pro zlepšení pevnosti a houževnatosti.
Nerezová ocel: Dodává se v žíhaném stavu pro odstranění vnitřního pnutí a zlepšení tažnosti.
Slitiny na bázi niklu: Roztok žíhaný pro optimalizaci mechanických vlastností a odolnosti proti korozi.
Titan a zirkon: Obvykle se dodává v žíhaném stavu, aby se maximalizovala tažnost a houževnatost.
Slitiny mědi: Dodáváno v měkkém žíhaném stavu, zejména pro tváření.

6. Tváření

Uhlíková a legovaná ocel: Mohou být tvářeny za tepla nebo za studena, ale legované oceli vyžadují větší úsilí kvůli jejich vyšší pevnosti.
Nerezová ocel: Tváření za studena je běžné, i když rychlost zpevňování je vyšší než u uhlíkové oceli.
Slitiny na bázi niklu: Náročnější na tvarování kvůli vysoké pevnosti a rychlosti zpevnění; často vyžaduje práci za tepla.
Titan: Tvarování se nejlépe provádí při zvýšených teplotách kvůli jeho vysoké pevnosti při pokojové teplotě.
Slitiny mědi: Snadno se tvaruje díky dobré tažnosti.

7. Svařování

Uhlíková a legovaná ocel: Obecně je snadné svařovat pomocí konvenčních technik, ale může být vyžadováno předehřátí a tepelné zpracování po svařování (PWHT).
Nerezová ocel: Mezi běžné metody svařování patří TIG, MIG a obloukové svařování. Pečlivá kontrola přívodu tepla je nezbytná, aby se zabránilo senzibilizaci.
Slitiny na bázi niklu: Náročné na svařování kvůli vysoké tepelné roztažnosti a náchylnosti k praskání.
Titan: Svařováno v chráněném prostředí (inertní plyn), aby se zabránilo kontaminaci. Vzhledem k reaktivitě titanu při vysokých teplotách jsou nutná bezpečnostní opatření.
Slitiny mědi: Snadno se svařují, zejména slitiny mědi a niklu, ale může být zapotřebí předehřátí, aby se zabránilo praskání.

8. Koroze svarů

Nerezová ocel: Může trpět lokalizovanou korozí (např. důlková koroze, štěrbinová koroze) v oblasti ovlivněné teplem svaru, pokud není řádně kontrolována.
Slitiny na bázi niklu: Při vystavení působení chloridů při vysokých teplotách náchylné k praskání korozí pod napětím.
Titan: Svary musí být řádně chráněny před kyslíkem, aby nedošlo ke zkřehnutí.

9. Odvápnění, moření a čištění

Uhlíková a legovaná ocel: Moření odstraňuje povrchové oxidy po tepelném zpracování. Mezi běžné kyseliny patří kyselina chlorovodíková a sírová.
Nerezová ocel a slitiny niklu: Moření kyselinou dusičnou/fluorovodíkovou se používá k odstranění tepelného zabarvení a obnovení odolnosti proti korozi po svařování.
Titan: K čištění povrchu a odstranění oxidů bez poškození kovu se používají slabé kyselé mořicí roztoky.
Slitiny mědi: Čištění kyselinou se používá k odstranění povrchových skvrn a oxidů.

10. Povrchový proces (AP, BA, MP, EP atd.)

AP (žíhané a mořené): Standardní povrchová úprava pro většinu nerezových a niklových slitin po žíhání a moření.
BA (jasně žíhaný): Dosaženo žíháním v řízené atmosféře pro vytvoření hladkého, reflexního povrchu.
MP (mechanicky leštěné): Mechanické leštění zlepšuje hladkost povrchu, snižuje riziko kontaminace a iniciace koroze.
EP (Elektropolist): Elektrochemický proces, který odstraňuje povrchový materiál a vytváří ultra hladký povrch, snižuje drsnost povrchu a zlepšuje odolnost proti korozi.

I. Pochopení bezešvých trubek

Bezešvé trubky se liší od svařovaných trubek v tom, že nemají svařovaný šev, což může být slabé místo v některých vysokotlakých aplikacích. Bezešvé trubky jsou nejprve vytvořeny z pevného bloku, který je poté zahříván a následně je buď vytlačován nebo tažen přes trn, aby se vytvořil tvar trubky. Absence švů jim dodává vynikající pevnost a spolehlivost, díky čemuž jsou ideální pro prostředí s vysokým tlakem a vysokou teplotou.

Běžné aplikace:

Kotle: Bezešvé trubky jsou nezbytné při konstrukci vodotrubných a žárovzdorných kotlů, kde jsou přítomny vysoké teploty a tlaky.
Tepelné výměníky: Bezešvé trubky ve výměnících tepla používané k přenosu tepla mezi dvěma kapalinami musí odolávat korozi a udržovat tepelnou účinnost.
Kondenzátory: Bezešvé trubky pomáhají kondenzovat páru do vody v systémech výroby energie a chlazení.
Přehříváky: Bezešvé trubky se používají k přehřívání páry v kotlích, čímž se zvyšuje účinnost turbín v elektrárnách.
Předehřívače vzduchu: Tyto trubky přenášejí teplo ze spalin do vzduchu, čímž zlepšují účinnost kotle.
Ekonomizéry: Bezešvé trubky v ekonomizérech předehřívají napájecí vodu pomocí odpadního tepla z výfuku kotle, čímž se zvyšuje tepelná účinnost.

Kotle, výměníky tepla, kondenzátory, přehříváky, předehřívače vzduchu a ekonomizéry jsou nedílnou součástí v několika průmyslových odvětvích, zejména těch, které se zabývají přenosem tepla, výrobou energie a hospodařením s tekutinami. Konkrétně tyto komponenty nacházejí primární použití v následujících odvětvích:

1. Energetický průmysl

Kotle: Používají se v elektrárnách k přeměně chemické energie na tepelnou energii, často pro výrobu páry.
Přehřívače, ekonomizéry a předehřívače vzduchu: Tyto komponenty zlepšují účinnost předehříváním spalovacího vzduchu, rekuperací tepla z výfukových plynů a dalším ohřevem páry.
Tepelné výměníky a kondenzátory: Používají se pro chlazení a rekuperaci tepla v tepelných elektrárnách, zejména v parních turbínách a chladicích cyklech.

2. Ropný a plynárenský průmysl

Výměníky tepla: Rozhodující v procesech rafinace, kde se teplo přenáší mezi kapalinami, jako je destilace ropy nebo pobřežní plošiny pro zpracování plynu.
Kotle a ekonomizéry: Nachází se v rafinériích a petrochemických závodech pro výrobu páry a rekuperaci energie.
Kondenzátory: Používají se ke kondenzaci plynů na kapaliny během destilačních procesů.

3. Chemický průmysl

Výměníky tepla: Ve velké míře se používají k ohřevu nebo chlazení chemických reakcí a k získávání tepla z exotermických reakcí.
Kotle a přehříváky: Používají se k výrobě páry potřebné pro různé chemické procesy a k poskytování energie pro destilaci a reakční kroky.
Předehřívače vzduchu a ekonomizéry: Zvyšte účinnost energeticky náročných chemických procesů rekuperací tepla z výfukových plynů a snížením spotřeby paliva.

4. Námořní průmysl

Kotle a výměníky tepla: Nezbytné v námořních plavidlech pro výrobu páry, vytápění a chlazení. Lodní výměníky tepla se často používají k chlazení lodních motorů a výrobě energie.
Kondenzátory: Používají se k přeměně odpadní páry zpět na vodu pro opětovné použití v systémech lodních kotlů.

5. Potravinářský a nápojový průmysl

Výměníky tepla: Běžně používané pro pasterizaci, sterilizaci a odpařovací procesy.
Kotle a ekonomizéry: Používají se k výrobě páry pro operace zpracování potravin a k rekuperaci tepla z výfuku, aby se ušetřila spotřeba paliva.

6. HVAC (topení, ventilace a klimatizace)

Výměníky tepla a předehřívače vzduchu: Používají se v systémech HVAC pro účinný přenos tepla mezi kapalinami nebo plyny, zajišťují vytápění nebo chlazení budov a průmyslových zařízení.
Kondenzátory: Používají se v klimatizačních systémech k odvádění tepla z chladiva.

7. Celulózový a papírenský průmysl

Kotle, výměníky tepla a ekonomizéry: Zajišťují rekuperaci páry a tepla v procesech, jako je výroba buničiny, sušení papíru a rekuperace chemikálií.
Přehříváky a předehřívače vzduchu: Zvyšte energetickou účinnost regeneračních kotlů a celkovou tepelnou bilanci papíren.

8. Hutní a ocelářský průmysl

Výměníky tepla: Používají se pro chlazení horkých plynů a kapalin při výrobě oceli a metalurgických procesech.
Kotle a ekonomizéry: Poskytují teplo pro různé procesy, jako je provoz vysoké pece, tepelné zpracování a válcování.

9. Farmaceutický průmysl

Tepelné výměníky: Používají se pro řízení teploty během výroby léčiv, fermentačních procesů a sterilního prostředí.
Kotle: Vytvářejí páru potřebnou pro sterilizaci a ohřev farmaceutických zařízení.

10. Zařízení na energetické využití odpadu

Kotle, kondenzátory a ekonomizéry: Používají se pro přeměnu odpadu na energii spalováním a zároveň rekuperaci tepla pro zlepšení účinnosti.

Nyní se pojďme ponořit do materiálů, díky kterým jsou bezešvé trubky vhodné pro tyto náročné aplikace.

II. Trubky z uhlíkové oceli pro kotel a výměník tepla

Uhlíková ocel je jedním z nejrozšířenějších materiálů pro výrobu bezešvých trubek v průmyslových aplikacích, především díky své vynikající pevnosti, cenové dostupnosti a široké dostupnosti. Trubky z uhlíkové oceli nabízejí střední odolnost vůči teplotě a tlaku, díky čemuž jsou vhodné pro širokou škálu aplikací.

Vlastnosti uhlíkové oceli:
Vysoká pevnost: Trubky z uhlíkové oceli vydrží značný tlak a namáhání, takže jsou ideální pro použití v kotlích a výměnících tepla.
Cenově výhodná: Ve srovnání s jinými materiály je uhlíková ocel relativně levná, což z ní dělá oblíbenou volbu ve velkých průmyslových aplikacích.
Střední odolnost proti korozi: Zatímco uhlíková ocel není tak odolná proti korozi jako nerezová ocel, může být ošetřena nátěry nebo obložením, aby se zlepšila její životnost v korozivním prostředí.

Hlavní standardy a stupně:

ASTM A179: Tato norma se vztahuje na bezešvé trubky z nízkouhlíkové oceli tažené za studena používané pro aplikace výměníků tepla a kondenzátorů. Tyto trubky mají vynikající vlastnosti přenosu tepla a běžně se používají v aplikacích s nízkou až střední teplotou a tlakem.
ASTM A192: Bezešvé kotlové trubky z uhlíkové oceli určené pro vysokotlaký provoz. Tyto trubky se používají při výrobě páry a dalších vysokotlakých prostředích.
ASTM A210: Tato norma se vztahuje na bezešvé středně uhlíkové ocelové trubky pro kotle a přehříváky. Třídy A-1 a C nabízejí různé úrovně pevnosti a teplotní odolnosti.
ASTM A334 (Stupně 1, 3, 6): Bezešvé a svařované trubky z uhlíkové oceli určené pro provoz při nízkých teplotách. Tyto třídy se používají ve výměnících tepla, kondenzátorech a dalších nízkoteplotních aplikacích.
EN 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): Evropská norma pro bezešvé ocelové trubky používané v tlakových aplikacích, zejména v kotlích a vysokoteplotním provozu.

Trubky z uhlíkové oceli jsou vynikající volbou pro aplikace kotlů a výměníků tepla, kde je vyžadována vysoká pevnost a střední odolnost proti korozi. Avšak pro aplikace zahrnující nejen extrémně vysoké teploty, ale také drsná korozivní prostředí, jsou často preferovány trubky ze slitiny nebo nerezové oceli kvůli jejich vynikající odolnosti a trvanlivosti.

III. Trubky z legované oceli pro kotel a výměník tepla

Trubky z legované oceli jsou určeny pro vysokoteplotní a vysokotlaké kotle a výměníky tepla. Tyto trubky jsou legovány prvky, jako je chrom, molybden a vanad, aby se zvýšila jejich pevnost, tvrdost a odolnost vůči korozi a teplu. Trubky z legované oceli jsou široce používány v kritických aplikacích, jako jsou přehříváky, ekonomizéry a vysokoteplotní výměníky tepla, díky jejich výjimečné pevnosti a odolnosti vůči teplu a tlaku.

Vlastnosti legované oceli:
Vysoká tepelná odolnost: Legující prvky, jako je chrom a molybden, zlepšují výkon těchto trubek při vysokých teplotách, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace s extrémními teplotami.
Zlepšená odolnost proti korozi: Trubky z legované oceli nabízejí lepší odolnost proti oxidaci a korozi ve srovnání s uhlíkovou ocelí, zejména v prostředí s vysokou teplotou.
Zvýšená pevnost: Legující prvky také zvyšují pevnost těchto trubek a umožňují jim odolat vysokému tlaku v kotlích a dalších kritických zařízeních.

Hlavní standardy a stupně:

ASTM A213 (Třídy T5, T9, T11, T22, T91, T92): Tato norma se vztahuje na bezešvé trubky z feritické a austenitické legované oceli pro použití v kotlích, přehřívácích a výměnících tepla. Tyto třídy se liší svým legovacím složením a jsou vybírány na základě specifických požadavků na teplotu a tlak.
T5 a T9: Vhodné pro provoz při střední až vysoké teplotě.
T11 a T22: Běžně používané ve vysokoteplotních aplikacích, nabízí zlepšenou tepelnou odolnost.
T91 a T92: Pokročilé slitiny s vysokou pevností navržené pro provoz při velmi vysokých teplotách v elektrárnách.
EN 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): Evropské normy pro bezešvé trubky z legovaných ocelí používané ve vysokoteplotních aplikacích. Tyto trubky se běžně používají v kotlích, přehřívácích a ekonomizérech v elektrárnách.
16Mo3: Legovaná ocel s dobrými vysokoteplotními vlastnostmi, vhodná pro použití v kotlích a tlakových nádobách.
13CrMo4-5 a 10CrMo9-10: Chrom-molybdenové slitiny, které nabízejí vynikající tepelnou a korozivzdornou odolnost pro vysokoteplotní aplikace.

Trubky z legované oceli jsou vhodnou volbou pro prostředí s vysokou teplotou a vysokým tlakem, kde uhlíková ocel nemusí poskytovat dostatečný výkon pro kotel a výměník tepla.

IV. Nerezové trubky pro kotel a výměník tepla

Trubky z nerezové oceli nabízejí výjimečnou odolnost proti korozi, díky čemuž jsou ideální pro aplikace kotlů a výměníků tepla zahrnujících korozivní kapaliny, vysoké teploty a drsná prostředí. Jsou široce používány ve výměnících tepla, přehřívácích a kotlích, kde je pro optimální výkon kromě odolnosti proti korozi vyžadována také pevnost při vysokých teplotách.

Vlastnosti nerezové oceli:
Odolnost proti korozi: Odolnost nerezové oceli vůči korozi pochází z jejího obsahu chrómu, který tvoří ochrannou vrstvu oxidu na povrchu.
Vysoká pevnost při zvýšených teplotách: Nerezová ocel si zachovává své mechanické vlastnosti i při vysokých teplotách, takže je vhodná pro přehříváky a další aplikace náročné na teplo.
Dlouhodobá životnost: Odolnost nerezové oceli vůči korozi a oxidaci zajišťuje dlouhou životnost i v drsném prostředí.

Hlavní standardy a stupně:

ASTM A213 / ASTM A249: Tyto normy pokrývají bezešvé a svařované trubky z nerezové oceli pro použití v kotlích, přehřívácích a výměnících tepla. Mezi běžné známky patří:
TP304 / TP304L (EN 1.4301 / 1.4307): Třídy austenitické nerezové oceli jsou široce používány pro svou odolnost proti korozi a pevnost.
TP310S / TP310MoLN (EN 1.4845 / 1.4466): Třídy nerezové oceli pro vysoké teploty s vynikající odolností proti oxidaci.
TP316 / TP316L (EN 1.4401 / 1.4404): Druhy ložisek s molybdenem se zvýšenou odolností proti korozi, zejména v chloridovém prostředí.
TP321 (EN 1.4541): Stabilizovaná třída nerezové oceli používaná v prostředí s vysokou teplotou, aby se zabránilo mezikrystalové korozi.
TP347H / TP347HFG (EN 1.4550 / 1.4961): Vysokouhlíkové stabilizované druhy pro vysokoteplotní aplikace, jako jsou přehříváky a kotle.
UNS N08904 (904L) (EN 1.4539): Super austenitická nerezová ocel s vynikající odolností proti korozi, zejména v kyselém prostředí.
ASTM A269: Kryje bezešvé a svařované trubky z austenitické nerezové oceli pro obecný provoz odolný proti korozi.
ASTM A789: Standardní pro duplexní trubky z nerezové oceli, nabízí kombinaci vynikající odolnosti proti korozi a vysoké pevnosti.
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: Duplexní a super duplexní nerezové oceli, které nabízejí vynikající odolnost proti korozi, zejména v prostředích obsahujících chloridy.
EN 10216-5: Evropská norma pro bezešvé trubky z nerezové oceli, včetně následujících jakostí:
1.4301 / 1.4307 (TP304 / TP304L)
1.4401 / 1.4404 (TP316 / TP316L)
1,4845 (TP310S)
1,4466 (TP310MoLN)
1,4539 (UNS N08904 / 904L)

Trubky z nerezové oceli jsou vysoce univerzální a používají se v široké škále aplikací, včetně výměníků tepla, kotlů a přehřívačů, kde je nejen požadována odolnost proti korozi a pevnost při vysokých teplotách, ale také zásadní pro optimální výkon.

V. Slitiny na bázi niklu pro kotel a výměník tepla

Slitiny na bázi niklu patří mezi materiály s nejvyšší odolností proti korozi a běžně se používají v aplikacích kotlů a výměníků tepla zahrnujících extrémní teploty, korozivní prostředí a podmínky vysokého tlaku. Slitiny niklu poskytují vynikající odolnost proti oxidaci, sulfidaci a nauhličování, díky čemuž jsou ideální pro výměníky tepla, kotle a přehříváky v drsném prostředí.

Vlastnosti slitin na bázi niklu:
Výjimečná odolnost proti korozi: Slitiny niklu odolávají korozi v kyselém, alkalickém a chloridovém prostředí.
Vysokoteplotní stabilita: Slitiny niklu si zachovávají svou pevnost a odolnost proti korozi i při zvýšených teplotách, díky čemuž jsou vhodné pro vysokoteplotní aplikace.
Odolnost proti oxidaci a sulfidaci: Slitiny niklu jsou odolné vůči oxidaci a sulfidaci, ke kterým může docházet ve vysokoteplotních prostředích obsahujících sloučeniny obsahující síru.

Hlavní standardy a stupně:

ASTM B163 / ASTM B407 / ASTM B444: Tyto normy pokrývají slitiny na bázi niklu pro bezešvé trubky používané v kotlích, výměnících tepla a přehřívácích. Mezi běžné známky patří:
Inconel 600 / 601: Vynikající odolnost proti oxidaci a vysokoteplotní korozi, díky čemuž jsou tyto slitiny ideální pro přehříváky a vysokoteplotní výměníky tepla.
Inconel 625: Nabízí vynikající odolnost vůči široké škále korozivních prostředí, včetně kyselého prostředí a prostředí bohatého na chloridy.
Incoloy 800 / 800H / 800HT: Používá se ve vysokoteplotních aplikacích díky jejich vynikající odolnosti vůči oxidaci a nauhličování.
Hastelloy C276 / C22: Tyto slitiny nikl-molybden-chrom jsou známé pro svou vynikající odolnost proti korozi ve vysoce korozivních prostředích, včetně kyselých médií a médií obsahujících chloridy.
ASTM B423: Pokrývá bezešvé trubky vyrobené ze slitin nikl-železo-chrom-molybden, jako je Alloy 825, která nabízí vynikající odolnost proti praskání korozí pod napětím a obecné korozi v různých prostředích.
EN 10216-5: Evropská norma pro slitiny na bázi niklu používané v bezešvých trubkách pro vysokoteplotní a korozivní aplikace, včetně jakostí, jako jsou:
2,4816 (Inconel 600)
2,4851 (Inconel 601)
2,4856 (Inconel 625)
2,4858 (slitina 825)

Slitiny na bázi niklu jsou často vybírány pro kritické aplikace, kde je zásadní odolnost proti korozi a vysokoteplotní výkon, jako například v elektrárnách, chemickém zpracování a ropných a plynových rafineriích Boiler and Heat Exchanger.

VI. Slitiny titanu a zirkonu pro kotel a výměník tepla

Slitiny titanu a zirkonia nabízejí jedinečnou kombinaci pevnosti, odolnosti proti korozi a lehkých vlastností, díky čemuž jsou ideální pro specifické aplikace ve výměnících tepla, kondenzátorech a kotlích.

Vlastnosti slitin titanu:
Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Titan je pevný jako ocel, ale výrazně lehčí, takže je vhodný pro aplikace citlivé na hmotnost.
Vynikající odolnost proti korozi: Titanové slitiny jsou vysoce odolné vůči korozi v mořské vodě, kyselém prostředí a médiích obsahujících chloridy.
Dobrá tepelná odolnost: Titanové slitiny si zachovávají své mechanické vlastnosti při zvýšených teplotách, díky čemuž jsou vhodné pro trubky výměníků tepla v elektrárnách a chemickém zpracování.
Vlastnosti slitin zirkonia:
Vynikající odolnost proti korozi: Slitiny zirkonia jsou vysoce odolné vůči korozi v kyselém prostředí, včetně kyseliny sírové, kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové.
Vysokoteplotní stabilita: Slitiny zirkonia si zachovávají svou pevnost a odolnost proti korozi při zvýšených teplotách, díky čemuž jsou ideální pro aplikace vysokoteplotních výměníků tepla.

Hlavní standardy a stupně:

ASTM B338: Tato norma se vztahuje na bezešvé a svařované trubky z titanové slitiny pro použití ve výměnících tepla a kondenzátorech. Mezi běžné známky patří:
Stupeň 1 / Stupeň 2: Komerčně čistý titan s vynikající odolností proti korozi.
Stupeň 5 (Ti-6Al-4V): Titanová slitina se zvýšenou pevností a odolností při vysokých teplotách.
ASTM B523: Kryje bezešvé a svařované trubky ze slitiny zirkonia pro použití ve výměnících tepla a kondenzátorech. Mezi běžné známky patří:
Zirkonium 702: Komerčně čistá slitina zirkonia s vynikající odolností proti korozi.
Zirkonium 705: Legovaná třída zirkonia se zlepšenými mechanickými vlastnostmi a stabilitou při vysokých teplotách.

Titanové a zirkoniové slitiny se běžně používají ve vysoce korozivních prostředích, jako jsou zařízení na odsolování mořské vody, chemický zpracovatelský průmysl a jaderné elektrárny, kotel a výměník tepla, díky jejich vynikající odolnosti proti korozi a lehkým vlastnostem.

VII. Měď a slitiny mědi pro kotel a výměník tepla

Měď a její slitiny, včetně mosazi, bronzu a mědi a niklu, jsou široce používány ve výměnících tepla, kondenzátorech a kotlích díky své vynikající tepelné vodivosti a odolnosti proti korozi.

Vlastnosti slitin mědi:
Vynikající tepelná vodivost: Slitiny mědi jsou známé svou vysokou tepelnou vodivostí, díky čemuž jsou ideální pro výměníky tepla a kondenzátory.
Odolnost proti korozi: Slitiny mědi odolávají korozi ve vodě, včetně mořské vody, takže jsou vhodné pro námořní a odsolovací aplikace.
Antimikrobiální vlastnosti: Slitiny mědi mají přirozené antimikrobiální vlastnosti, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace ve zdravotnictví a úpravě vody.

Hlavní standardy a stupně:

ASTM B111: Tato norma se vztahuje na bezešvé měděné trubky a trubky ze slitin mědi pro použití ve výměnících tepla, kondenzátorech a výparnících. Mezi běžné známky patří:
C44300 (Admiralty Brass): Slitina mědi a zinku s dobrou odolností proti korozi, zejména v aplikacích s mořskou vodou.
C70600 (Copper-Nickel 90/10): Slitina mědi a niklu s vynikající odolností proti korozi v mořské vodě a mořském prostředí.
C71500 (Copper-Nickel 70/30): Další slitina mědi a niklu s vyšším obsahem niklu pro zvýšenou odolnost proti korozi.

Měď a slitiny mědi jsou široce používány v aplikacích námořních kotlů a výměníků tepla, elektráren a systémů HVAC díky jejich vynikající tepelné vodivosti a odolnosti vůči korozi mořské vody.

Kromě kotle a výměníku tepla jsou důležitými komponenty, které významně optimalizují energetickou účinnost, také kondenzátory, přehříváky, předehřívače vzduchu a ekonomizéry. Kondenzátor například ochlazuje výfukové plyny jak z kotle, tak z výměníku tepla, zatímco přehřívák naopak zvyšuje teplotu páry pro zlepšení výkonu. Mezitím předehřívač vzduchu využívá výfukové plyny k ohřevu přiváděného vzduchu, čímž dále zvyšuje celkovou účinnost kotle a systému výměníku tepla. A konečně, ekonomizéry hrají klíčovou roli tím, že rekuperují odpadní teplo ze spalin k předehřívání vody, což v konečném důsledku snižuje spotřebu energie a zvyšuje účinnost jak kotle, tak výměníku tepla.

VIII. Závěr: Výběr správných materiálů pro kotel a výměník tepla

Bezešvé trubky jsou nedílnou součástí výkonu kotlů, výměníků tepla, kondenzátorů, přehříváků, předehřívačů vzduchu a ekonomizérů v průmyslových odvětvích, jako je výroba elektřiny, ropy a plynu a chemické zpracování. Výběr materiálu pro bezešvé trubky závisí na konkrétních požadavcích aplikace, včetně teploty, tlaku, odolnosti proti korozi a mechanické pevnosti.

Uhlíková ocel nabízí cenovou dostupnost a pevnost pro aplikace se střední teplotou a tlakem.
Legovaná ocel poskytuje vynikající vysokoteplotní výkon a pevnost v kotlích a přehřívácích.
Nerez poskytuje vynikající odolnost proti korozi a trvanlivost ve výměnících tepla a přehřívačích.
Slitiny na bázi niklu jsou nejlepší volbou pro extrémně korozivní a vysokoteplotní prostředí.
Slitiny titanu a zirkonu jsou ideální pro lehké a vysoce korozivní aplikace.
Měď a slitiny mědi jsou výhodné pro svou tepelnou vodivost a odolnost proti korozi ve výměnících tepla a kondenzátorech.

Systémy kotlů a výměníků tepla hrají klíčovou roli v různých průmyslových odvětvích tím, že účinně přenášejí teplo z jednoho média do druhého. Kotel a tepelný výměník spolupracují na výrobě a přenosu tepla a poskytují nezbytné teplo pro výrobu páry v elektrárnách a výrobních procesech.

Díky pochopení vlastností a aplikací těchto materiálů mohou inženýři a konstruktéři činit informovaná rozhodnutí a zajistit bezpečný a efektivní provoz jejich zařízení. Při výběru materiálů pro kotel a výměník tepla je zásadní vzít v úvahu specifické požadavky vaší aplikace. Kromě toho byste se měli seznámit s příslušnými normami, abyste zajistili kompatibilitu a optimální výkon.