보일러 및 열교환기: 이음매 없는 튜브 선택 가이드

소개

발전, 석유 및 가스, 석유화학, 정유 공장과 같은 산업에서 이음매 없는 튜브는 필수 구성 요소이며, 특히 극한의 온도, 고압 및 혹독하고 부식성 있는 환경을 견뎌야 하는 장비에서 그렇습니다. 보일러, 열교환기, 응축기, 과열기, 공기 예열기 및 에코노마이저는 이러한 튜브를 사용합니다. 이러한 각 응용 분야는 성능, 안전성 및 수명을 보장하기 위해 특정 재료 특성을 요구합니다. 보일러 및 열교환기에 대한 이음매 없는 튜브의 선택은 특정 온도, 압력, 내식성 및 기계적 강도에 따라 달라집니다.

이 가이드는 탄소강, 합금강, 스테인리스강, 티타늄 합금, 니켈 기반 합금, 구리 합금, 지르코늄 합금을 포함하여 이음매 없는 튜브에 사용되는 다양한 소재에 대한 심층적인 고찰을 제공합니다. 또한 관련 표준과 등급을 살펴보고 보일러 및 열교환기 프로젝트에 대한 보다 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움을 드립니다.

CS, AS, SS, 니켈 합금, 티타늄 및 지르코늄 합금, 구리 및 구리 합금 개요

1. 내식성 특성

이음매 없는 튜브에 사용되는 각 재료는 특정한 내식성 특성을 갖고 있으며, 이를 통해 다양한 환경에 대한 적합성이 결정됩니다.

탄소강: 제한된 내식성, 일반적으로 보호 코팅 또는 라이닝과 함께 사용됨. 처리하지 않으면 물과 산소가 있는 곳에서 녹이 슬 수 있음.
합금강: 산화 및 부식에 대한 중간 저항성. 크롬 및 몰리브덴과 같은 합금 첨가물은 고온에서 부식 저항성을 개선합니다.
스테인레스 스틸: 크롬 함량으로 인해 일반 부식, 응력 부식 균열 및 피팅에 대한 우수한 저항성. 316L과 같은 더 높은 등급은 염화물 유도 부식에 대한 저항성이 향상되었습니다.
니켈 기반 합금: 산성, 알칼리성, 염화물이 풍부한 환경과 같은 공격적인 환경에 대한 뛰어난 저항성. 부식성이 강한 응용 분야에서는 Inconel 625, Hastelloy C276, Alloy 825와 같은 합금을 사용합니다.
티타늄과 지르코늄: 해수 염수 및 기타 부식성이 강한 매체에 대한 뛰어난 내성. 티타늄은 특히 염화물 및 산성 환경에 대한 내성이 뛰어나고 지르코늄 합금은 고도로 산성인 조건에서 뛰어납니다.
구리 및 구리 합금: 우수한 내식성을 지닌 담수와 해수이며, 구리-니켈 합금은 해양 환경에서 뛰어난 내식성을 보입니다.

2. 물리적 및 열적 특성

탄소강:
밀도: 7.85 g/cm³
융점: 1,425-1,500°C
열전도도: ~50 W/m·K
합금강:
밀도: 합금 원소에 따라 약간씩 다르며 일반적으로 약 7.85g/cm³입니다.
융점: 1,450-1,530°C
열전도도: 합금 원소로 인해 탄소강보다 낮습니다.
스테인레스 스틸:
밀도: 7.75-8.0 g/cm³
융점: ~1,400-1,530°C
열전도도: ~16 W/m·K(탄소강보다 낮음).
니켈 기반 합금:
밀도: 8.4-8.9 g/cm³ (합금에 따라 다름)
융점 : 1,300-1,400°C
열전도도: 일반적으로 낮음, ~10-16 W/m·K.
티탄:
밀도: 4.51 g/cm³
녹는점: 1,668°C
열전도도: ~22 W/m·K(비교적 낮음).
구리:
밀도: 8.94 g/cm³
녹는점: 1,084°C
열전도도: ~390 W/m·K(뛰어난 열전도도).

3. 화학성분

탄소강: 주로 0.3%-1.2% 탄소를 함유하는 철과 소량의 망간, 실리콘, 유황을 함유합니다.
합금강: 강도와 내열성을 향상시키기 위해 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐과 같은 원소가 포함됩니다.
스테인레스 스틸: 일반적으로 등급에 따라 니켈, 몰리브덴 및 기타 원소와 함께 10.5%-30% 크롬이 포함됩니다.
니켈 기반 합금: 주로 니켈(40%-70%)에 크롬, 몰리브덴 및 기타 합금 원소를 첨가하여 내식성을 강화했습니다.
티탄: 1등급과 2등급은 상업적으로 순수한 티타늄이고, 5등급(Ti-6Al-4V)에는 6% 알루미늄과 4% 바나듐이 포함됩니다.
구리 합금: 구리 합금은 내식성을 위해 니켈(10%-30%)과 같은 다양한 원소를 포함합니다(예: Cu-Ni 90/10).

4. 기계적 특성

탄소강: 인장강도: 400-500MPa, 항복강도: 250-350MPa, 신장률: 15%-25%
합금강: 인장강도: 500-900MPa, 항복강도: 300-700MPa, 신장률: 10%-25%
스테인레스 스틸: 인장강도: 485-690MPa(304/316), 항복강도: 170-300MPa, 신장률: 35%-40%
니켈 기반 합금: 인장강도: 550-1,000 MPa(인코넬 625), 항복강도: 300-600 MPa, 신장률: 25%-50%
티탄: 인장강도: 240-900MPa(등급에 따라 다름), 항복강도: 170-880MPa, 신장률: 15%-30%
구리 합금: 인장강도: 200-500MPa(합금에 따라 다름), 항복강도: 100-300MPa, 신장률: 20%-35%

5. 열처리(납품상태)

탄소강 및 합금강: 어닐링 또는 정규화된 상태로 배송됩니다. 열처리에는 강도와 인성을 개선하기 위한 담금질 및 템퍼링이 포함됩니다.
스테인레스 스틸: 내부 응력을 제거하고 연성을 개선하기 위해 어닐링 상태로 제공됩니다.
니켈 기반 합금: 기계적 성질과 내식성을 최적화하기 위해 용액 어닐링을 실시했습니다.
티타늄과 지르코늄: 일반적으로 연성과 인성을 극대화하기 위해 어닐링 상태로 제공됩니다.
구리 합금: 특히 성형 용도에 적합하도록 연성 어닐링 처리된 상태로 제공됩니다.

6. 형성

탄소강 및 합금강: 열간성형이나 냉간성형이 가능하지만 합금강은 강도가 더 높아 더 많은 노력이 필요합니다.
스테인레스 스틸: 냉간 성형이 일반적이지만 가공 경화 속도가 탄소강보다 높습니다.
니켈 기반 합금: 높은 강도와 높은 가공 경화율로 인해 성형하기 어렵고, 종종 열간 가공이 필요합니다.
티탄: 실온에서는 강도가 높기 때문에 고온에서 성형하는 것이 가장 좋습니다.
구리 합금: 연성이 좋아 성형하기 쉽습니다.

7. 용접

탄소강 및 합금강: 일반적으로 기존 기술을 사용하여 용접하기 쉽지만, 예열 및 용접 후 열처리(PWHT)가 필요할 수 있습니다.
스테인레스 스틸: 일반적인 용접 방법으로는 TIG, MIG, 아크 용접이 있습니다. 민감화를 피하기 위해 열 입력을 신중하게 제어하는 것이 필요합니다.
니켈 기반 합금: 열팽창이 심하고 균열이 생기기 쉽기 때문에 용접이 어렵습니다.
티탄: 오염을 피하기 위해 차폐된 환경(불활성 가스)에서 용접. 고온에서 티타늄의 반응성으로 인해 예방 조치가 필요합니다.
구리 합금: 특히 구리-니켈 합금의 경우 용접하기 쉽지만 균열을 방지하기 위해 예열이 필요할 수 있습니다.

8. 용접부 부식

스테인레스 스틸: 적절하게 제어하지 않으면 용접 열 영향부에서 국부 부식(예: 침식, 틈새 부식)이 발생할 수 있습니다.
니켈 기반 합금: 고온에서 염화물에 노출되면 응력 부식 균열이 발생하기 쉽습니다.
티탄: 취성을 방지하기 위해 용접부는 산소로부터 적절히 보호되어야 합니다.

9. 석회질 제거, 피클링 및 세척

탄소강 및 합금강: 피클링은 열처리 후 표면 산화물을 제거합니다. 일반적인 산에는 염산과 황산이 포함됩니다.
스테인리스 스틸 및 니켈 합금: 질산/불산을 이용한 산세척은 용접 후 열변형을 제거하고 내식성을 회복하는 데 사용됩니다.
티탄: 약한 산성 산세 용액은 금속을 손상시키지 않고 표면을 세척하고 산화물을 제거하는 데 사용됩니다.
구리 합금: 산 세척은 표면의 녹과 산화물을 제거하는 데 사용됩니다.

10. 표면처리(AP, BA, MP, EP 등)

AP(소둔 및 절임): 대부분의 스테인리스 및 니켈 합금에 대한 어닐링 및 산세 후 표준 마감 처리입니다.
BA (광택 어닐링): 매끄럽고 반사성이 있는 표면을 만들기 위해 통제된 분위기에서 어닐링하여 달성됩니다.
MP(기계적으로 연마): 기계적 연마는 표면의 매끄러움을 개선하여 오염 및 부식 발생 위험을 줄여줍니다.
EP(전해연마): 표면 물질을 제거하여 매우 매끄러운 마감 처리를 만드는 전기화학적 공정으로, 표면 거칠기를 줄이고 내식성을 향상시킵니다.

I. 이음매 없는 튜브 이해

이음매 없는 튜브는 용접 튜브와 다릅니다. 용접 이음매가 없기 때문에 고압 응용 분야에서 약점이 될 수 있습니다. 이음매 없는 튜브는 처음에 단단한 빌릿으로 형성한 다음 가열한 다음 압출하거나 맨드렐 위로 당겨 튜브 모양을 만듭니다. 이음매가 없기 때문에 강도와 신뢰성이 뛰어나 고압 및 고온 환경에 이상적입니다.

일반적인 응용 프로그램:

보일러: 이음매 없는 관은 고온, 고압이 발생하는 수관 및 화관 보일러의 제작에 필수적입니다.
열교환기: 열교환기의 이음매 없는 관은 두 유체 사이의 열을 전달하는 데 사용되며, 부식을 견뎌야 하고 열 효율을 유지해야 합니다.
콘덴서: 이음매 없는 관은 발전 및 냉장 시스템에서 증기를 물로 응축하는 데 도움이 됩니다.
과열기: 이음매 없는 관은 보일러의 증기를 과열하여 발전소의 터빈 효율을 높이는 데 사용됩니다.
공기 예열기: 이 튜브는 연기 가스의 열을 공기로 전달해 보일러의 효율을 향상시킵니다.
이코노마이저: 에코노마이저의 이음매 없는 튜브는 보일러 배기가스에서 나오는 폐열을 이용하여 급수를 예열하여 열 효율을 높입니다.

보일러, 열교환기, 응축기, 과열기, 공기 예열기 및 에코노마이저는 여러 산업, 특히 열 전달, 에너지 생산 및 유체 관리와 관련된 산업에서 필수적인 구성 요소입니다. 구체적으로 이러한 구성 요소는 다음 산업에서 주로 사용됩니다.

1. 발전산업

보일러: 발전소에서 화학 에너지를 열 에너지로 변환하는 데 사용되며, 종종 증기를 생성합니다.
과열기, 에코노마이저, 공기 예열기: 이 구성 요소는 연소 공기를 예열하고, 배기 가스에서 열을 회수하고, 증기를 추가로 가열하여 효율성을 향상시킵니다.
열교환기 및 응축기: 화력발전소, 특히 증기 구동 터빈과 냉각 사이클에서 냉각과 열 회수에 사용됩니다.

2. 석유 및 가스 산업

열교환기: 원유 증류나 가스 처리를 위한 해상 플랫폼과 같이 유체 간에 열이 전달되는 정제 공정에 필수적입니다.
보일러 및 에코노마이저: 정유소와 석유화학 공장에서 증기 생산과 에너지 회수를 위해 사용됩니다.
응축기: 증류 과정에서 기체를 액체로 응축하는 데 사용됩니다.

3. 화학 산업

열교환기: 화학 반응을 가열하거나 냉각하고 발열 반응에서 열을 회수하는 데 널리 사용됩니다.
보일러 및 과열기: 다양한 화학 공정에 필요한 증기를 생산하고 증류 및 반응 단계에 에너지를 제공하는 데 사용됩니다.
공기 예열기 및 에코노마이저: 배기 가스에서 열을 회수하고 연료 소비를 줄임으로써 에너지 집약적 화학 공정의 효율성을 개선합니다.

4. 해양산업

보일러 및 열교환기: 증기 발생, 난방 및 냉각 시스템에 필수적인 선박용 열교환기는 선박 엔진을 냉각하고 전력을 생성하는 데 자주 사용됩니다.
응축기: 배기 증기를 다시 물로 변환하여 선박의 보일러 시스템에서 재사용하는 데 사용됩니다.

5. 식품 및 음료 산업

열교환기: 일반적으로 저온 살균, 살균 및 증발 공정에 사용됩니다.
보일러 및 에코노마이저: 식품 가공 작업을 위한 증기를 생산하고 연료 소비를 절약하기 위해 배기가스에서 열을 회수하는 데 사용됩니다.

6. HVAC(난방, 환기 및 에어컨)

열교환기 및 공기 예열기: 유체나 가스 간의 효율적인 열전달을 위해 HVAC 시스템에 사용되어 건물과 산업 시설에 난방 또는 냉방을 제공합니다.
응축기: 냉매에서 열을 방출하기 위해 에어컨 시스템에 사용됩니다.

7. 펄프 및 제지 산업

보일러, 열교환기, 에코노마이저: 펄프화, 종이 건조, 화학물질 회수 등의 공정에서 증기와 열을 회수합니다.
과열기 및 공기 예열기: 회수 보일러의 에너지 효율을 높이고 제지공장의 전반적인 열 균형을 개선합니다.

8. 야금 및 철강 산업

열교환기: 철강 생산 및 야금 공정에서 뜨거운 가스와 액체를 냉각하는 데 사용됩니다.
보일러 및 에코노마이저: 고로 운영, 열처리, 압연 등 다양한 공정에 열을 제공합니다.

9. 제약 산업

열교환기: 약물 생산, 발효 과정, 무균 환경에서 온도를 제어하는 데 사용됩니다.
보일러: 제약 장비의 살균 및 가열에 필요한 증기를 생성합니다.

10. 폐기물 에너지화 플랜트

보일러, 응축기, 에코노마이저: 연소를 통해 폐기물을 에너지로 전환하고, 효율성을 높이기 위해 열을 회수하는 데 사용됩니다.

이제 이러한 까다로운 용도에 적합한 원활한 튜브를 만드는 재료에 대해 자세히 알아보겠습니다.

II. 보일러 및 열교환기용 탄소강관

탄소강은 산업용으로 가장 널리 사용되는 이음매 없는 튜브 소재 중 하나이며, 주로 뛰어난 강도와 저렴한 가격, 광범위한 가용성 때문입니다. 탄소강 튜브는 적당한 온도 및 압력 저항성을 제공하여 광범위한 응용 분야에 적합합니다.

탄소강의 특성:
고강도: 탄소강 튜브는 상당한 압력과 응력을 견딜 수 있어 보일러와 열교환기에 사용하기에 이상적입니다.
비용 효율성: 다른 재료에 비해 탄소강은 비교적 저렴하기 때문에 대규모 산업 분야에서 인기 있는 선택입니다.
중간 정도의 내식성: 탄소강은 스테인리스강만큼 내식성이 뛰어나지는 않지만, 코팅이나 라이닝 처리를 하면 부식성 환경에서 수명을 연장할 수 있습니다.

주요 표준 및 등급:

ASTM A179: 이 표준은 열교환기 및 응축기 응용 분야에 사용되는 이음매 없는 냉간 인발 저탄소강 튜브를 다룹니다. 이러한 튜브는 뛰어난 열전달 특성을 가지고 있으며 일반적으로 저온 및 중온 압력 응용 분야에 사용됩니다.
ASTM A192: 고압 서비스를 위해 설계된 이음매 없는 탄소강 보일러 튜브. 이 튜브는 증기 발생 및 기타 고압 환경에서 사용됩니다.
ASTM A210: 이 표준은 보일러 및 과열기 응용 분야를 위한 이음매 없는 중탄소강 튜브를 포함합니다. A-1 및 C 등급은 다양한 수준의 강도와 내열성을 제공합니다.
ASTM A334 (등급 1, 3, 6): 저온 서비스를 위해 설계된 이음매 없는 용접 탄소강 튜브. 이 등급은 열교환기, 응축기 및 기타 저온 응용 분야에 사용됩니다.
EN 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): 특히 보일러와 고온 서비스 등 압력 응용 분야에 사용되는 원활하지 않은 강관에 대한 유럽 표준입니다.

탄소강 튜브는 높은 강도와 적당한 내식성이 요구되는 보일러 및 열교환기 응용 분야에 탁월한 선택입니다. 그러나 매우 높은 온도뿐만 아니라 혹독한 부식성 환경과 관련된 응용 분야의 경우 합금 또는 스테인리스강 튜브가 우수한 내성과 내구성으로 인해 선호되는 경우가 많습니다.

III. 보일러 및 열교환기용 합금강관

합금강 튜브는 고온 및 고압 보일러 및 열교환기 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 이 튜브는 크롬, 몰리브덴 및 바나듐과 같은 원소와 합금되어 강도, 경도 및 부식 및 내열성을 향상시킵니다. 합금강 튜브는 뛰어난 강도와 내열성 및 내압성으로 인해 과열기, 에코노마이저 및 고온 열교환기와 같은 중요한 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

합금강의 특성:
높은 내열성: 크롬 및 몰리브덴과 같은 합금 원소는 이러한 튜브의 고온 성능을 개선하여 극한 온도의 응용 분야에 적합합니다.
향상된 내식성: 합금강 튜브는 탄소강에 비해 산화 및 부식에 대한 저항성이 더 뛰어나며, 특히 고온 환경에서 그 효과가 더 좋습니다.
강화된 강도: 합금 원소는 이러한 튜브의 강도를 높여 보일러 및 기타 중요 장비에서 발생하는 높은 압력을 견딜 수 있게 합니다.

주요 표준 및 등급:

ASTM A213 (등급 T5, T9, T11, T22, T91, T92): 이 표준은 보일러, 과열기 및 열교환기에 사용되는 이음매 없는 페라이트 및 오스테나이트 합금강 튜브를 다룹니다. 등급은 합금 조성이 다르며 특정 온도 및 압력 요구 사항에 따라 선택됩니다.
T5 및 T9: 중간에서 고온 서비스에 적합합니다.
T11 및 T22: 고온 응용 분야에서 일반적으로 사용되며 향상된 내열성을 제공합니다.
T91 및 T92: 발전소의 초고온 서비스를 위해 설계된 첨단 고강도 합금입니다.
EN 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): 고온 응용 분야에서 사용되는 이음매 없는 합금강 튜브에 대한 유럽 표준. 이러한 튜브는 일반적으로 발전소의 보일러, 과열기 및 에코노마이저에 사용됩니다.
16Mo3: 고온 특성이 좋은 합금강으로 보일러와 압력 용기에 사용하기에 적합합니다.
13CrMo4-5 및 10CrMo9-10: 고온 응용 분야에 뛰어난 내열성 및 내식성을 제공하는 크롬-몰리브덴 합금입니다.

합금강 튜브는 탄소강이 보일러 및 열교환기에 충분한 성능을 제공하지 못할 수 있는 고온 및 고압 환경에 적합한 옵션입니다.

IV. 보일러 및 열교환기용 스테인리스 강관

스테인리스 스틸 튜브는 뛰어난 내식성을 제공하여 부식성 유체, 고온 및 혹독한 환경과 관련된 보일러 및 열교환기 응용 분야에 이상적입니다. 열교환기, 과열기 및 보일러에서 널리 사용되며, 내식성 외에도 최적의 성능을 위해 고온 강도도 필요합니다.

스테인리스 스틸의 특성:
내식성: 스테인리스 스틸의 내식성은 크롬 함량에서 비롯되는데, 크롬은 표면에 보호 산화물 층을 형성합니다.
고온에서도 높은 강도: 스테인리스 스틸은 고온에서도 기계적 특성을 유지하므로 과열기 및 기타 열이 많이 발생하는 응용 분야에 적합합니다.
장기적 내구성: 스테인리스 스틸은 부식과 산화에 강해 혹독한 환경에서도 긴 사용 수명을 보장합니다.

주요 표준 및 등급:

ASTM A213 / ASTM A249: 이 표준은 보일러, 과열기 및 열교환기에 사용되는 이음매 없는 스테인리스 강관과 용접 스테인리스 강관을 포함합니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다.
TP304/TP304L(EN 1.4301/1.4307): 오스테나이트계 스테인리스 강종은 내식성과 강도가 뛰어나 널리 사용됩니다.
TP310S / TP310MoLN(EN 1.4845 / 1.4466): 우수한 산화 저항성을 갖춘 고온 스테인리스 강종입니다.
TP316/TP316L(EN 1.4401/1.4404): 특히 염화물 환경에서 향상된 내식성을 갖춘 몰리브덴 함유 등급입니다.
TP321(EN 1.4541): 입자간 부식을 방지하기 위해 고온 환경에서 사용되는 안정화된 스테인리스 강종입니다.
TP347H / TP347HFG(EN 1.4550 / 1.4961): 과열기 및 보일러와 같은 고온 응용 분야를 위한 고탄소 안정화 등급입니다.
UNS N08904(904L)(EN 1.4539): 특히 산성 환경에서 뛰어난 내식성을 지닌 초오스테나이트계 스테인리스강입니다.
ASTM A269: 일반적인 부식 방지 서비스를 위한 이음매 없는 오스테나이트 스테인리스 강관과 용접된 오스테나이트 스테인리스 강관을 포함합니다.
ASTM A789: 듀플렉스 스테인리스 강관의 표준으로, 뛰어난 내식성과 높은 강도를 모두 갖추고 있습니다.
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 강철 등급으로, 특히 염화물이 함유된 환경에서 뛰어난 내식성을 제공합니다.
EN 10216-5: 다음 등급을 포함한 스테인리스 스틸 원활관에 대한 유럽 표준:
1.4301 / 1.4307 (TP304 / TP304L)
1.4401 / 1.4404 (TP316 / TP316L)
1.4845(TP310S)
1.4466(TP310MoLN)
1.4539(UNS N08904/904L)

스테인리스 스틸 튜브는 매우 다재다능하며, 열교환기, 보일러, 과열기 등 다양한 분야에 사용됩니다. 이러한 분야에서는 내식성과 고온 강도가 모두 요구될 뿐만 아니라 최적의 성능을 위해 필수적입니다.

V. 보일러 및 열교환기용 니켈 기반 합금

니켈 기반 합금은 사용 가능한 재료 중 가장 내식성이 뛰어나며 극한 온도, 부식성 환경 및 고압 조건을 포함하는 보일러 및 열교환기 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 니켈 합금은 산화, 황화 및 탄화에 대한 뛰어난 저항성을 제공하여 혹독한 환경에서 열교환기, 보일러 및 과열기에 이상적입니다.

니켈 기반 합금의 특성:
뛰어난 내식성: 니켈 합금은 산성, 알칼리성 및 염화물 환경에서 부식을 방지합니다.
고온 안정성: 니켈 합금은 높은 온도에서도 강도와 내식성을 유지하므로 고온 응용 분야에 적합합니다.
산화 및 황화 저항성: 니켈 합금은 황을 함유하는 화합물이 포함된 고온 환경에서 발생할 수 있는 산화 및 황화에 강합니다.

주요 표준 및 등급:

ASTM B163 / ASTM B407 / ASTM B444: 이 표준은 보일러, 열교환기 및 과열기에 사용되는 이음매 없는 튜브용 니켈 기반 합금을 다룹니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다.
인코넬 600/601: 산화와 고온 부식에 대한 저항성이 뛰어나 과열기 및 고온 열교환기에 적합한 합금입니다.
인코넬 625: 산성 및 염화물이 풍부한 환경을 포함한 광범위한 부식성 환경에 대한 뛰어난 저항성을 제공합니다.
Incoloy 800/800H/800HT: 산화 및 탄화에 대한 뛰어난 내성으로 인해 고온 응용 분야에 사용됩니다.
하스텔로이 C276/C22: 이 니켈-몰리브덴-크롬 합금은 산성 및 염화물이 함유된 매질을 포함한 부식성이 강한 환경에서 뛰어난 내식성을 가진 것으로 알려져 있습니다.
ASTM B423: 합금 825와 같은 니켈-철-크롬-몰리브덴 합금으로 만든 이음매 없는 튜브를 덮습니다. 이 합금은 다양한 환경에서 응력 부식 균열 및 일반적인 부식에 대한 우수한 저항성을 제공합니다.
EN 10216-5: 고온 및 부식성 응용 분야의 원활한 튜브에 사용되는 니켈 기반 합금에 대한 유럽 표준. 여기에는 다음 등급이 포함됩니다.
2.4816(인코넬 600)
2.4851(인코넬 601)
2.4856(인코넬 625)
2.4858(합금 825)

니켈 기반 합금은 발전소, 화학 처리, 석유 및 가스 정유 공장, 보일러 및 열교환기와 같이 내식성과 고온 성능이 필수적인 중요한 응용 분야에 종종 선택됩니다.

VI. 보일러 및 열교환기용 티타늄 및 지르코늄 합금

티타늄과 지르코늄 합금은 강도, 내식성, 경량성이라는 고유한 조합을 제공하여 열교환기, 응축기, 보일러 등 특정 응용 분야에 이상적입니다.

티타늄 합금의 특성:
높은 강도 대 무게 비율: 티타늄은 강철만큼 강하지만 훨씬 가벼워서 무게에 민감한 응용 분야에 적합합니다.
뛰어난 내식성: 티타늄 합금은 해수, 산성 환경 및 염화물이 함유된 매체에서 부식에 대한 내성이 매우 뛰어납니다.
우수한 내열성: 티타늄 합금은 고온에서도 기계적 성질을 유지하므로 발전소 및 화학 공정의 열교환기 튜브에 적합합니다.
지르코늄 합금의 특성:
뛰어난 내식성: 지르코늄 합금은 황산, 질산, 염산을 포함한 산성 환경에서 내식성이 매우 뛰어납니다.
고온 안정성: 지르코늄 합금은 고온에서도 강도와 내식성을 유지하므로 고온 열교환기 응용 분야에 이상적입니다.

주요 표준 및 등급:

ASTM B338: 이 표준은 열교환기 및 응축기에서 사용되는 이음매 없는 및 용접 티타늄 합금 튜브를 다룹니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다.
1등급/2등급: 내식성이 뛰어난 상업용 순수 티타늄 등급입니다.
5등급(Ti-6Al-4V): 강도와 고온 성능이 강화된 티타늄 합금입니다.
ASTM D523 표준: 열교환기 및 응축기에서 사용하기 위한 이음매 없는 및 용접된 지르코늄 합금 튜브를 포함합니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다.
지르코늄 702: 뛰어난 내식성을 가진 상업용 순수 지르코늄 합금입니다.
지르코늄 705: 기계적 성질이 개선되고 고온 안정성이 향상된 합금 지르코늄 등급입니다.

티타늄과 지르코늄 합금은 뛰어난 내식성과 경량 특성으로 인해 해수 담수화 플랜트, 화학 처리 산업, 원자력 발전소 보일러 및 열교환기와 같은 부식성이 높은 환경에서 일반적으로 사용됩니다.

VII. 보일러 및 열교환기용 구리 및 구리 합금

구리와 황동, 청동, 구리-니켈을 비롯한 구리 합금은 뛰어난 열전도도와 내식성으로 인해 열교환기, 응축기, 보일러에 널리 사용됩니다.

구리 합금의 특성:
뛰어난 열전도도: 구리 합금은 높은 열전도도로 알려져 있어 열교환기 및 응축기에 이상적입니다.
내식성: 구리 합금은 해수를 포함한 물에서 부식을 방지하여 해양 및 담수화 응용 분야에 적합합니다.
항균 특성: 구리 합금은 천연적으로 항균 특성을 지니고 있어 의료 및 수처리 응용 분야에 적합합니다.

주요 표준 및 등급:

ASTM B111: 이 표준은 열교환기, 응축기 및 증발기에서 사용되는 이음매 없는 구리 및 구리 합금 튜브를 다룹니다. 일반적인 등급은 다음과 같습니다.
C44300(해군용 황동): 특히 해수용 분야에서 내식성이 우수한 구리-아연 합금입니다.
C70600(구리-니켈 90/10): 해수 및 해양 환경에서 우수한 내식성을 지닌 구리-니켈 합금입니다.
C71500(구리-니켈 70/30): 내식성을 강화하기 위해 니켈 함량이 더 높은 또 다른 구리-니켈 합금입니다.

구리 및 구리 합금은 뛰어난 열전도도와 해수 부식에 대한 저항성으로 인해 해양 보일러와 열교환기, 발전소, HVAC 시스템에 널리 사용됩니다.

보일러와 열교환기 외에도 응축기, 과열기, 공기 예열기, 에코노마이저도 에너지 효율을 크게 최적화하는 중요한 구성 요소입니다. 예를 들어, 응축기는 보일러와 열교환기 모두에서 배출되는 배기 가스를 냉각하는 반면, 과열기는 증기 온도를 높여 성능을 개선합니다. 한편, 공기 예열기는 배기 가스를 활용하여 유입되는 공기를 가열하여 보일러와 열교환기 시스템의 전반적인 효율을 더욱 향상시킵니다. 마지막으로, 에코노마이저는 배기 가스에서 폐열을 회수하여 물을 예열하여 궁극적으로 에너지 소비를 줄이고 보일러와 열교환기의 효율을 높이는 중요한 역할을 합니다.

VIII. 결론: 보일러 및 열교환기에 적합한 재료 선택

이음매 없는 튜브는 발전, 석유 및 가스, 화학 처리와 같은 산업에서 보일러, 열교환기, 응축기, 과열기, 공기 예열기 및 에코노마이저의 성능에 필수적입니다. 이음매 없는 튜브의 재료 선택은 온도, 압력, 내식성 및 기계적 강도를 포함한 특정 응용 분야 요구 사항에 따라 달라집니다.

탄소강 중간 온도 및 압력의 적용 분야에서 경제성과 강도를 제공합니다.
합금강 보일러 및 과열기에서 뛰어난 고온 성능과 강도를 제공합니다.
스테인리스 스틸 열교환기 및 과열기에서 뛰어난 내식성과 내구성을 제공합니다.
니켈 기반 합금 매우 부식성이 강하고 고온의 환경에 가장 적합한 선택입니다.
티타늄 및 지르코늄 합금 가볍고 부식성이 강한 응용 분야에 이상적입니다.
구리 및 구리 합금 열교환기 및 응축기에서 열전도성과 내식성이 뛰어나 선호됩니다.

보일러 및 열교환기 시스템은 한 매체에서 다른 매체로 열을 효율적으로 전달하여 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다. 보일러와 열교환기는 함께 작동하여 열을 생성하고 전달하여 발전소와 제조 공정에서 증기 생산에 필수적인 열을 제공합니다.

이러한 재료의 특성과 응용 분야를 이해함으로써 엔지니어와 설계자는 정보에 입각한 결정을 내려 장비의 안전하고 효율적인 작동을 보장할 수 있습니다. 보일러 및 열교환기용 재료를 선택할 때는 응용 분야의 특정 요구 사항을 고려하는 것이 중요합니다. 또한 호환성과 최적의 성능을 보장하기 위해 관련 표준을 참조해야 합니다.