Kocioł i wymiennik ciepła: Przewodnik po wyborze rur bez szwu

Wstęp

W takich branżach jak energetyka, ropa i gaz, petrochemia i rafinerie, rury bezszwowe są niezbędnymi komponentami, zwłaszcza w urządzeniach, które muszą wytrzymać ekstremalne temperatury, wysokie ciśnienia i trudne, korozyjne środowiska. Rury te są używane w kotłach, wymiennikach ciepła, skraplaczach, przegrzewaczach, podgrzewaczach powietrza i ekonomizerach. Każde z tych zastosowań wymaga określonych właściwości materiału, aby zapewnić wydajność, bezpieczeństwo i długowieczność. Wybór rur bezszwowych do kotła i wymiennika ciepła zależy od konkretnej temperatury, ciśnienia, odporności na korozję i wytrzymałości mechanicznej.

Ten przewodnik zapewnia dogłębny wgląd w różne materiały stosowane do rur bezszwowych, w tym stal węglową, stal stopową, stal nierdzewną, stopy tytanu, stopy na bazie niklu, stopy miedzi i stopy cyrkonu. Przeanalizujemy również odpowiednie normy i gatunki, pomagając w ten sposób podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące projektów kotłów i wymienników ciepła.

Przegląd CS, AS, SS, stopów niklu, stopów tytanu i cyrkonu, miedzi i stopów miedzi

1. Właściwości odporności na korozję

Każdy materiał stosowany do produkcji rur bezszwowych ma określone właściwości antykorozyjne, które decydują o jego przydatności do stosowania w różnych środowiskach.

Stal węglowa: Ograniczona odporność na korozję, zwykle stosowana z powłokami ochronnymi lub wykładzinami. Podatna na rdzewienie w obecności wody i tlenu, jeśli nie zostanie poddana obróbce.
Stali stopowej: Umiarkowana odporność na utlenianie i korozję. Dodatki stopowe, takie jak chrom i molibden, poprawiają odporność na korozję w wysokich temperaturach.
Stal nierdzewna: Doskonała odporność na korozję ogólną, korozję naprężeniową i wżery dzięki zawartości chromu. Wyższe gatunki, takie jak 316L, mają lepszą odporność na korozję wywołaną przez chlorki.
Stopy na bazie niklu: Wyjątkowa odporność na agresywne środowiska, takie jak środowiska kwaśne, zasadowe i bogate w chlorki. Wysoce korozyjne zastosowania wykorzystują stopy takie jak Inconel 625, Hastelloy C276 i Alloy 825.
Tytan i cyrkon: Doskonała odporność na solanki morskie i inne silnie korozyjne media. Tytan jest szczególnie odporny na chlorki i środowiska kwaśne, podczas gdy stopy cyrkonu doskonale sprawdzają się w warunkach silnie kwaśnych.
Miedź i stopy miedzi: Doskonała odporność na korozję w wodzie słodkiej i morskiej, stopy miedzi i niklu wykazują wyjątkową odporność w środowisku morskim.

2. Właściwości fizyczne i termiczne

Stal węglowa:
Gęstość: 7,85 g/cm³
Temperatura topnienia: 1425-1500°C
Przewodność cieplna: ~50 W/m·K
Stali stopowej:
Gęstość: Różni się nieznacznie w zależności od pierwiastków stopowych, zwykle wynosi około 7,85 g/cm³
Temperatura topnienia: 1450-1530°C
Przewodność cieplna: Niższa niż w przypadku stali węglowej ze względu na dodatki stopowe.
Stal nierdzewna:
Gęstość: 7,75-8,0 g/cm³
Temperatura topnienia: ~1400-1530°C
Przewodność cieplna: ~16 W/m·K (niższa niż w przypadku stali węglowej).
Stopy na bazie niklu:
Gęstość: 8,4-8,9 g/cm³ (w zależności od stopu)
Temperatura topnienia: 1300-1400°C
Przewodność cieplna: Zwykle niska, ~10-16 W/m·K.
Tytan:
Gęstość: 4,51 g/cm³
Temperatura topnienia: 1668°C
Przewodność cieplna: ~22 W/m·K (stosunkowo niska).
Miedź:
Gęstość: 8,94 g/cm³
Temperatura topnienia: 1084°C
Przewodność cieplna: ~390 W/m·K (doskonała przewodność cieplna).

3. Skład chemiczny

Stal węglowa: Głównie żelazo z węglem 0,3%-1,2% oraz niewielką ilością manganu, krzemu i siarki.
Stali stopowej: Zawiera pierwiastki takie jak chrom, molibden, wanad i wolfram, które zwiększają wytrzymałość i odporność na temperaturę.
Stal nierdzewna: Zawiera zazwyczaj 10,5%-30% chromu, a także nikiel, molibden i inne pierwiastki, w zależności od gatunku.
Stopy na bazie niklu: Głównie nikiel (40%-70%) z chromem, molibdenem i innymi elementami stopowymi w celu zwiększenia odporności na korozję.
Tytan: Stopy 1 i 2 to tytan komercyjnie czysty, natomiast stop klasy 5 (Ti-6Al-4V) zawiera aluminium 6% i wanad 4%.
Stopy miedzi: Stopy miedzi zawierają różne pierwiastki, takie jak nikiel (10%-30%) zapewniający odporność na korozję (np. Cu-Ni 90/10).

4. Właściwości mechaniczne

Stal węglowa: Wytrzymałość na rozciąganie: 400-500 MPa, granica plastyczności: 250-350 MPa, wydłużenie: 15%-25%
Stali stopowej: Wytrzymałość na rozciąganie: 500-900 MPa, granica plastyczności: 300-700 MPa, wydłużenie: 10%-25%
Stal nierdzewna: Wytrzymałość na rozciąganie: 485-690 MPa (304/316), granica plastyczności: 170-300 MPa, wydłużenie: 35%-40%
Stopy na bazie niklu: Wytrzymałość na rozciąganie: 550-1000 MPa (Inconel 625), granica plastyczności: 300-600 MPa, wydłużenie: 25%-50%
Tytan: Wytrzymałość na rozciąganie: 240-900 MPa (różni się w zależności od gatunku), granica plastyczności: 170-880 MPa, wydłużenie: 15%-30%
Stopy miedzi: Wytrzymałość na rozciąganie: 200-500 MPa (w zależności od stopu), granica plastyczności: 100-300 MPa, wydłużenie: 20%-35%

5. Obróbka cieplna (stan dostawy)

Stal węglowa i stopowa: Dostarczane w stanie wyżarzonym lub normalizowanym. Obróbka cieplna obejmuje hartowanie i odpuszczanie w celu poprawy wytrzymałości i twardości.
Stal nierdzewna: Dostarczane w stanie wyżarzonym w celu usunięcia naprężeń wewnętrznych i poprawy ciągliwości.
Stopy na bazie niklu: Wyżarzanie w roztworze w celu optymalizacji właściwości mechanicznych i odporności na korozję.
Tytan i cyrkon: Zwykle dostarczane w stanie wyżarzonym, aby zmaksymalizować ciągliwość i wytrzymałość.
Stopy miedzi: Dostarczane w stanie wyżarzonym, miękkim, szczególnie do zastosowań formujących.

6. Formowanie

Stal węglowa i stopowa: Mogą być formowane na gorąco lub na zimno, jednak stale stopowe wymagają więcej wysiłku ze względu na swoją wyższą wytrzymałość.
Stal nierdzewna: Formowanie na zimno jest powszechne, chociaż stopień utwardzenia jest wyższy niż w przypadku stali węglowej.
Stopy na bazie niklu: Trudniejsze do formowania ze względu na wysoką wytrzymałość i szybkość utwardzania; często wymaga obróbki plastycznej na gorąco.
Tytan: Formowanie najlepiej przeprowadzać w podwyższonej temperaturze ze względu na dużą wytrzymałość materiału w temperaturze pokojowej.
Stopy miedzi: Łatwy do formowania ze względu na dobrą ciągliwość.

7. Spawanie

Stal węglowa i stopowa: Ogólnie rzecz biorąc, są łatwe do spawania przy użyciu konwencjonalnych technik, jednak może być wymagane wstępne podgrzanie i obróbka cieplna po spawaniu (PWHT).
Stal nierdzewna: Do powszechnych metod spawania należą TIG, MIG i spawanie łukowe. Aby uniknąć uczuleń, konieczna jest staranna kontrola dopływu ciepła.
Stopy na bazie niklu: Trudne do spawania ze względu na dużą rozszerzalność cieplną i podatność na pękanie.
Tytan: Spawane w osłoniętym środowisku (gaz obojętny), aby uniknąć skażenia. Należy zachować ostrożność ze względu na reaktywność tytanu w wysokich temperaturach.
Stopy miedzi: Łatwe do spawania, szczególnie stopy miedzi i niklu, jednak może być wymagane podgrzanie wstępne w celu zapobiegania pęknięciom.

8. Korozja spoin

Stal nierdzewna: Może dojść do lokalnej korozji (np. wżerów, korozji szczelinowej) w strefie wpływu ciepła spoiny, jeśli nie jest ona odpowiednio kontrolowana.
Stopy na bazie niklu: Podatne na korozję naprężeniową w przypadku narażenia na działanie chlorków w wysokich temperaturach.
Tytan: Spoiny muszą być odpowiednio osłonięte przed tlenem, aby zapobiec kruchości.

9. Odkamienianie, kiszenie i czyszczenie

Stal węglowa i stopowa: Trawienie usuwa tlenki powierzchniowe po obróbce cieplnej. Typowe kwasy to kwas solny i siarkowy.
Stal nierdzewna i stopy niklu: Trawienie kwasem azotowym/fluorowodorowym służy do usuwania przebarwień i przywracania odporności na korozję po spawaniu.
Tytan: Do czyszczenia powierzchni i usuwania tlenków bez uszkadzania metalu stosuje się łagodne roztwory trawiące.
Stopy miedzi: Czyszczenie kwasem służy do usuwania nalotów i tlenków z powierzchni.

10. Proces powierzchniowy (AP, BA, MP, EP, itp.)

AP (wyżarzane i trawione): Standardowe wykończenie większości stopów stali nierdzewnej i niklu po wyżarzaniu i trawieniu.
BA (wyżarzanie na jasno): Efekt ten uzyskuje się poprzez wyżarzanie w kontrolowanej atmosferze, co pozwala na uzyskanie gładkiej, odblaskowej powierzchni.
MP (mechanicznie polerowane): Polerowanie mechaniczne poprawia gładkość powierzchni, zmniejszając ryzyko zanieczyszczenia i korozji.
EP (elektropolerowane): Proces elektrochemiczny polegający na usuwaniu materiału powierzchniowego w celu uzyskania niezwykle gładkiej powierzchni, co zmniejsza jej chropowatość i zwiększa odporność na korozję.

I. Zrozumienie rur bezszwowych

Rury bezszwowe różnią się od rur spawanych tym, że nie mają spoiny, która może być słabym punktem w niektórych zastosowaniach wysokociśnieniowych. Rury bezszwowe są początkowo formowane z litego kęsa, który jest następnie podgrzewany, a następnie jest wytłaczany lub ciągniony na trzpieniu, aby uzyskać kształt rury. Brak szwów zapewnia im wyższą wytrzymałość i niezawodność, dzięki czemu idealnie nadają się do środowisk o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze.

Typowe zastosowania:

Kotły: Rury bez szwu są niezbędne w konstrukcji kotłów wodnorurowych i płomieniówkowych, w których występują wysokie temperatury i ciśnienia.
Wymienniki ciepła: Rury bezszwowe stosowane w wymiennikach ciepła służą do przenoszenia ciepła między dwoma płynami. Muszą być odporne na korozję i zachowywać wydajność cieplną.
Skraplacze: Rury bezszwowe pomagają w skraplaniu pary wodnej w systemach wytwarzania energii i chłodzenia.
Przegrzewacze: Rury bez szwu służą do przegrzewania pary w kotłach, co zwiększa wydajność turbin w elektrowniach.
Podgrzewacze powietrza: Rury te przenoszą ciepło ze spalin do powietrza, co zwiększa sprawność kotła.
Ekonomizery: Rury bezszwowe w ekonomizerach podgrzewają wstępnie wodę zasilającą, wykorzystując ciepło odpadowe ze spalin kotła, co zwiększa sprawność cieplną.

Kotły, wymienniki ciepła, skraplacze, przegrzewacze, podgrzewacze powietrza i ekonomizery są integralnymi komponentami w wielu branżach, szczególnie tych związanych z transferem ciepła, produkcją energii i zarządzaniem płynami. Konkretnie, komponenty te znajdują zastosowanie przede wszystkim w następujących branżach:

1. Przemysł energetyczny

Kotły: Stosowane w elektrowniach do zamiany energii chemicznej na energię cieplną, często w celu wytwarzania pary.
Przegrzewacze, ekonomizery i podgrzewacze powietrza: Komponenty te zwiększają wydajność poprzez wstępne podgrzewanie powietrza spalania, odzyskiwanie ciepła ze spalin i dalsze podgrzewanie pary.
Wymienniki ciepła i skraplacze: Stosowane do chłodzenia i odzyskiwania ciepła w elektrowniach cieplnych, szczególnie w turbinach parowych i cyklach chłodzenia.

2. Przemysł naftowy i gazowy

Wymienniki ciepła: Mają kluczowe znaczenie w procesach rafinacji, w których ciepło jest przekazywane między płynami, np. podczas destylacji ropy naftowej lub na platformach wiertniczych do przetwarzania gazu.
Kotły i ekonomizery: Stosowane w rafineriach i zakładach petrochemicznych do wytwarzania pary i odzyskiwania energii.
Kondensatory: Stosowane do skraplania gazów do postaci cieczy w procesie destylacji.

3. Przemysł chemiczny

Wymienniki ciepła: Szeroko stosowane do ogrzewania lub chłodzenia reakcji chemicznych oraz do odzyskiwania ciepła z reakcji egzotermicznych.
Kotły i przegrzewacze: Służą do wytwarzania pary niezbędnej do różnych procesów chemicznych oraz do dostarczania energii do destylacji i reakcji.
Podgrzewacze powietrza i ekonomizery: zwiększają wydajność energochłonnych procesów chemicznych poprzez odzyskiwanie ciepła ze spalin i redukcję zużycia paliwa.

4. Przemysł morski

Kotły i wymienniki ciepła: Niezbędne w statkach morskich do wytwarzania pary, ogrzewania i chłodzenia. Morskie wymienniki ciepła są często używane do chłodzenia silników statków i wytwarzania energii.
Kondensatory: Służą do przetwarzania pary wylotowej z powrotem na wodę do ponownego wykorzystania w systemach kotłowych statku.

5. Przemysł spożywczy i napojowy

Wymienniki ciepła: powszechnie stosowane w procesach pasteryzacji, sterylizacji i odparowywania.
Kotły i ekonomizery: Służą do wytwarzania pary do przetwarzania żywności oraz do odzyskiwania ciepła ze spalin, co pozwala oszczędzać paliwo.

6. HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja)

Wymienniki ciepła i podgrzewacze powietrza: Stosowane w systemach HVAC do efektywnego przenoszenia ciepła między płynami lub gazami, zapewniające ogrzewanie lub chłodzenie budynków i obiektów przemysłowych.
Skraplacze: Stosowane w układach klimatyzacyjnych w celu odprowadzania ciepła z czynnika chłodniczego.

7. Przemysł celulozowo-papierniczy

Kotły, wymienniki ciepła i ekonomizery: zapewniają odzysk pary i ciepła w procesach takich jak wytwarzanie masy papierniczej, suszenie papieru i odzysk substancji chemicznych.
Przegrzewacze i podgrzewacze powietrza: zwiększają efektywność energetyczną kotłów odzyskowych i ogólny bilans cieplny papierni.

8. Przemysł metalurgiczny i stalowy

Wymienniki ciepła: Stosowane do chłodzenia gorących gazów i cieczy w produkcji stali i procesach metalurgicznych.
Kotły i ekonomizery: Dostarczają ciepło na potrzeby różnych procesów, takich jak praca wielkiego pieca, obróbka cieplna i walcowanie.

9. Przemysł farmaceutyczny

Wymienniki ciepła: Stosowane do kontrolowania temperatury podczas produkcji leków, procesów fermentacji i w środowiskach sterylnych.
Kotły: Wytwarzają parę niezbędną do sterylizacji i ogrzewania sprzętu farmaceutycznego.

10. Zakłady energetyczne przetwarzające odpady

Kotły, skraplacze i ekonomizery: Stosowane do przetwarzania odpadów na energię poprzez spalanie, przy jednoczesnym odzyskiwaniu ciepła w celu zwiększenia wydajności.

Przyjrzyjmy się teraz bliżej materiałom, które sprawiają, że rury bezszwowe nadają się do tych wymagających zastosowań.

II. Rury ze stali węglowej do kotłów i wymienników ciepła

Stal węglowa jest jednym z najczęściej używanych materiałów na rury bezszwowe w zastosowaniach przemysłowych, przede wszystkim ze względu na jej doskonałą wytrzymałość, a także przystępną cenę i powszechną dostępność. Rury ze stali węglowej oferują umiarkowaną odporność na temperaturę i ciśnienie, dzięki czemu nadają się do szerokiego zakresu zastosowań.

Właściwości stali węglowej:
Wysoka wytrzymałość: Rury ze stali węglowej wytrzymują znaczne ciśnienie i naprężenia, co sprawia, że idealnie nadają się do stosowania w kotłach i wymiennikach ciepła.
Opłacalność: W porównaniu z innymi materiałami stal węglowa jest stosunkowo niedroga, co sprawia, że jest popularnym wyborem w zastosowaniach przemysłowych na dużą skalę.
Umiarkowana odporność na korozję: Mimo że stal węglowa nie jest tak odporna na korozję jak stal nierdzewna, można ją pokrywać powłokami lub wykładzinami, aby wydłużyć jej żywotność w środowiskach korozyjnych.

Główne standardy i oceny:

ASTM A179: Niniejsza norma obejmuje bezszwowe rury ciągnione na zimno ze stali niskowęglowej stosowane w wymiennikach ciepła i skraplaczach. Rury te mają doskonałe właściwości przenoszenia ciepła i są powszechnie stosowane w zastosowaniach o niskiej do średniej temperaturze i ciśnieniu.
ASTM A192:Rury kotłowe bez szwu ze stali węglowej przeznaczone do pracy pod wysokim ciśnieniem. Rury te są stosowane w wytwarzaniu pary i innych środowiskach o wysokim ciśnieniu.
ASTM A210: Niniejsza norma obejmuje rury bezszwowe ze stali średniowęglowej do zastosowań w kotłach i przegrzewaczach. Gatunki A-1 i C oferują różne poziomy wytrzymałości i odporności na temperaturę.
ASTM A334 (Klasy 1, 3, 6): Rury bezszwowe i spawane ze stali węglowej przeznaczone do pracy w niskich temperaturach. Te klasy są stosowane w wymiennikach ciepła, skraplaczach i innych zastosowaniach w niskich temperaturach.
PN-EN 10216-2 (P235GH, P265GH TC1/TC2): Europejska norma dotycząca rur stalowych bez szwu stosowanych w zastosowaniach ciśnieniowych, w szczególności w kotłach i w instalacjach o wysokiej temperaturze.

Rury ze stali węglowej są doskonałym wyborem do zastosowań w kotłach i wymiennikach ciepła, gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość i umiarkowana odporność na korozję. Jednak w przypadku zastosowań obejmujących nie tylko ekstremalnie wysokie temperatury, ale także trudne środowiska korozyjne, często preferowane są rury ze stali stopowej lub nierdzewnej ze względu na ich wyższą odporność i trwałość.

III. Rury ze stali stopowej do kotłów i wymienników ciepła

Rury ze stali stopowej są przeznaczone do zastosowań w kotłach i wymiennikach ciepła o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Rury te są stopowane z pierwiastkami takimi jak chrom, molibden i wanad, aby zwiększyć ich wytrzymałość, twardość i odporność na korozję i ciepło. Rury ze stali stopowej są szeroko stosowane w krytycznych zastosowaniach, takich jak przegrzewacze, ekonomizery i wymienniki ciepła o wysokiej temperaturze, ze względu na ich wyjątkową wytrzymałość i odporność na ciepło i ciśnienie.

Właściwości stali stopowej:
Wysoka odporność na ciepło: Elementy stopowe, takie jak chrom i molibden, poprawiają odporność tych rur na wysokie temperatury, dzięki czemu nadają się one do zastosowań w ekstremalnych temperaturach.
Zwiększona odporność na korozję: Rury ze stali stopowej oferują lepszą odporność na utlenianie i korozję w porównaniu ze stalą węglową, szczególnie w środowiskach o wysokiej temperaturze.
Większa wytrzymałość: Elementy stopowe zwiększają również wytrzymałość tych rur, dzięki czemu mogą one wytrzymywać wysokie ciśnienie w kotłach i innych ważnych urządzeniach.

Główne standardy i oceny:

ASTM A213 (Gatunki T5, T9, T11, T22, T91, T92): Niniejsza norma obejmuje bezszwowe rury ze stali stopowej ferrytycznej i austenitycznej do stosowania w kotłach, przegrzewaczach i wymiennikach ciepła. Gatunki różnią się składem stopu i są wybierane na podstawie konkretnych wymagań dotyczących temperatury i ciśnienia.
T5 i T9: Nadają się do pracy w umiarkowanych i wysokich temperaturach.
T11 i T22: powszechnie stosowane w zastosowaniach wysokotemperaturowych, oferujące lepszą odporność cieplną.
T91 i T92: Zaawansowane stopy o wysokiej wytrzymałości przeznaczone do pracy w bardzo wysokich temperaturach w elektrowniach.
PN-EN 10216-2 (16Mo3, 13CrMo4-5, 10CrMo9-10, 15NiCuMoNb5-6-4, X20CrMoV11-1): Normy europejskie dla bezszwowych rur ze stali stopowej stosowanych w zastosowaniach wysokotemperaturowych. Rury te są powszechnie stosowane w kotłach, przegrzewaczach i ekonomizerach w elektrowniach.
16Mo3: Stal stopowa o dobrych właściwościach wysokotemperaturowych, odpowiednia do stosowania w kotłach i zbiornikach ciśnieniowych.
13CrMo4-5 i 10CrMo9-10: Stopy chromu i molibdenu zapewniające doskonałą odporność na ciepło i korozję w zastosowaniach wysokotemperaturowych.

Rury ze stali stopowej są najlepszym rozwiązaniem w środowiskach o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu, w których stal węglowa może nie zapewnić wystarczających parametrów dla kotła i wymiennika ciepła.

IV. Rury ze stali nierdzewnej do kotłów i wymienników ciepła

Rury ze stali nierdzewnej oferują wyjątkową odporność na korozję, co czyni je idealnymi do zastosowań w kotłach i wymiennikach ciepła, w których występują żrące płyny, wysokie temperatury i trudne warunki. Są szeroko stosowane w wymiennikach ciepła, przegrzewaczach i kotłach, gdzie oprócz odporności na korozję wymagana jest również wytrzymałość w wysokiej temperaturze w celu uzyskania optymalnej wydajności.

Właściwości stali nierdzewnej:
Odporność na korozję: Odporność stali nierdzewnej na korozję wynika z zawartości chromu, który tworzy na powierzchni ochronną warstwę tlenku.
Wysoka wytrzymałość w podwyższonych temperaturach: Stal nierdzewna zachowuje swoje właściwości mechaniczne nawet w wysokich temperaturach, dzięki czemu nadaje się do przegrzewaczy i innych zastosowań wymagających wysokiej temperatury.
Długotrwała trwałość: odporność stali nierdzewnej na korozję i utlenianie zapewnia długą żywotność nawet w trudnych warunkach.

Główne standardy i oceny:

ASTM A213 / ASTM A249: Normy te obejmują rury ze stali nierdzewnej bezszwowe i spawane do stosowania w kotłach, przegrzewaczach i wymiennikach ciepła. Typowe gatunki obejmują:
TP304 / TP304L (EN 1.4301 / 1.4307): Gatunki stali nierdzewnej austenitycznej są szeroko stosowane ze względu na odporność na korozję i wytrzymałość.
TP310S / TP310MoLN (EN 1.4845 / 1.4466): Gatunki stali nierdzewnej do wysokich temperatur, o doskonałej odporności na utlenianie.
TP316 / TP316L (EN 1.4401 / 1.4404): Gatunki zawierające molibden, o zwiększonej odporności na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających chlorki.
TP321 (EN 1.4541): Stabilizowany gatunek stali nierdzewnej stosowany w środowiskach o wysokiej temperaturze w celu zapobiegania korozji międzykrystalicznej.
TP347H / TP347HFG (EN 1.4550 / 1.4961): Gatunki wysokowęglowe, stabilizowane do zastosowań w wysokich temperaturach, takich jak przegrzewacze i kotły.
UNS N08904 (904L) (EN 1.4539): Stal nierdzewna superaustenityczna o doskonałej odporności na korozję, szczególnie w środowiskach kwaśnych.
ASTM A269: Obejmuje rury bezszwowe i spawane ze stali nierdzewnej austenitycznej przeznaczone do ogólnych zastosowań wymagających odporności na korozję.
ASTM A789:Standard dla rur ze stali nierdzewnej dupleks, oferujący połączenie doskonałej odporności na korozję i wysokiej wytrzymałości.
UNS S31803, S32205, S32750, S32760: Gatunki stali nierdzewnej duplex i super duplex, zapewniające doskonałą odporność na korozję, szczególnie w środowiskach zawierających chlorki.
PN-EN 10216-5:Europejska norma obejmująca rury bez szwu ze stali nierdzewnej, obejmująca następujące gatunki:
1.4301 / 1.4307 (TP304 / TP304L)
1.4401 / 1.4404 (TP316 / TP316L)
1,4845 (TP310S)
1,4466 (TP310MoLN)
1,4539 (numer katalogowy UNS 08904 / 904L)

Rury ze stali nierdzewnej są niezwykle uniwersalne i wykorzystuje się je w wielu zastosowaniach, m.in. w wymiennikach ciepła, kotłach i przegrzewaczach, gdzie odporność na korozję i wytrzymałość na wysokie temperatury są nie tylko wymagane, ale także niezbędne do uzyskania optymalnej wydajności.

V. Stopy na bazie niklu do kotłów i wymienników ciepła

Stopy na bazie niklu należą do najbardziej odpornych na korozję materiałów dostępnych na rynku i są powszechnie stosowane w zastosowaniach kotłów i wymienników ciepła, w których występują ekstremalne temperatury, środowiska korozyjne i warunki wysokiego ciśnienia. Stopy niklu zapewniają wyjątkową odporność na utlenianie, siarczkowanie i nawęglanie, co czyni je idealnymi do wymienników ciepła, kotłów i przegrzewaczy w trudnych warunkach.

Właściwości stopów na bazie niklu:
Wyjątkowa odporność na korozję: Stopy niklu są odporne na korozję w środowiskach kwaśnych, zasadowych i chlorkowych.
Stabilność w wysokich temperaturach: Stopy niklu zachowują wytrzymałość i odporność na korozję nawet w wysokich temperaturach, co sprawia, że nadają się do zastosowań w wysokich temperaturach.
Odporność na utlenianie i siarczkowanie: Stopy niklu są odporne na utlenianie i siarczkowanie, które mogą występować w środowiskach o wysokiej temperaturze, w których występują związki zawierające siarkę.

Główne standardy i oceny:

ASTM B163 / ASTM B407 / ASTM B444: Normy te obejmują stopy na bazie niklu do rur bez szwu stosowanych w kotłach, wymiennikach ciepła i przegrzewaczach. Typowe gatunki obejmują:
Inconel 600 / 601: Doskonała odporność na utlenianie i korozję w wysokiej temperaturze, dzięki czemu stopy te idealnie nadają się do przegrzewaczy i wymienników ciepła pracujących w wysokich temperaturach.
Inconel 625: zapewnia doskonałą odporność na szeroki zakres środowisk korozyjnych, w tym środowiska kwaśne i bogate w chlorki.
Incoloy 800 / 800H / 800HT: Stosowane w zastosowaniach wysokotemperaturowych ze względu na doskonałą odporność na utlenianie i nawęglanie.
Hastelloy C276 / C22: Te stopy niklowo-molibdenowo-chromowe są znane ze swojej wyjątkowej odporności na korozję w silnie korozyjnych środowiskach, w tym w mediach kwaśnych i zawierających chlorki.
ASTM B423:Dotyczy rur bezszwowych wykonanych ze stopów niklu, żelaza, chromu i molibdenu, takich jak Alloy 825, który zapewnia doskonałą odporność na korozję naprężeniową i ogólną korozję w różnych środowiskach.
EN 10216-5: Europejska norma dotycząca stopów na bazie niklu stosowanych w rurach bez szwu do zastosowań w wysokich temperaturach i warunkach korozyjnych, obejmująca gatunki takie jak:
2,4816 (Inconel 600)
2,4851 (Inconel 601)
2,4856 (Inconel 625)
2.4858 (Stop 825)

Stopy na bazie niklu są często wybierane do zastosowań krytycznych, w których odporność na korozję i wysokie temperatury mają kluczowe znaczenie, np. w elektrowniach, przetwórstwie chemicznym oraz rafineriach ropy naftowej i gazu. Kocioł i wymiennik ciepła.

VI. Stopy tytanu i cyrkonu do kotłów i wymienników ciepła

Stopy tytanu i cyrkonu oferują wyjątkowe połączenie wytrzymałości, odporności na korozję i lekkości, co sprawia, że idealnie nadają się do zastosowań w wymiennikach ciepła, skraplaczach i kotłach.

Właściwości stopów tytanu:
Wysoki stosunek wytrzymałości do masy: Tytan jest tak samo wytrzymały jak stal, ale znacznie lżejszy, dzięki czemu nadaje się do zastosowań, w których liczy się waga.
Doskonała odporność na korozję: Stopy tytanu są bardzo odporne na korozję w wodzie morskiej, środowisku kwaśnym i mediach zawierających chlorki.
Dobra odporność na ciepło: Stopy tytanu zachowują swoje właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach, dzięki czemu nadają się do produkcji rur wymienników ciepła w elektrowniach i przetwórstwie chemicznym.
Właściwości stopów cyrkonu:
Wyjątkowa odporność na korozję: Stopy cyrkonu są wysoce odporne na korozję w środowiskach kwaśnych, w tym w kwasie siarkowym, kwasie azotowym i kwasie solnym.
Stabilność w wysokich temperaturach: Stopy cyrkonu zachowują wytrzymałość i odporność na korozję w podwyższonych temperaturach, co sprawia, że idealnie nadają się do zastosowań w wymiennikach ciepła pracujących w wysokich temperaturach.

Główne standardy i oceny:

ASTM B338: Niniejsza norma obejmuje bezszwowe i spawane rury ze stopu tytanu do stosowania w wymiennikach ciepła i skraplaczach. Typowe gatunki obejmują:
Klasa 1 / Klasa 2: Komercyjnie czyste gatunki tytanu o doskonałej odporności na korozję.
Stopień 5 (Ti-6Al-4V): Stop tytanu o zwiększonej wytrzymałości i odporności na wysokie temperatury.
ASTM B523: Obejmuje bezszwowe i spawane rury ze stopu cyrkonu do stosowania w wymiennikach ciepła i skraplaczach. Typowe gatunki obejmują:
Cyrkon 702: Komercyjnie czysty stop cyrkonu o wyjątkowej odporności na korozję.
Cyrkon 705: Stop cyrkonu o ulepszonych właściwościach mechanicznych i stabilności w wysokich temperaturach.

Stopy tytanu i cyrkonu są powszechnie stosowane w środowiskach silnie korozyjnych, takich jak zakłady odsalania wody morskiej, przemysł chemiczny i elektrownie jądrowe. Kotły i wymienniki ciepła są wykonane ze względu na ich doskonałą odporność na korozję i lekkość.

VII. Miedź i stopy miedzi do kotłów i wymienników ciepła

Miedź i jej stopy, w tym mosiądz, brąz oraz miedzionikiel, są powszechnie stosowane w wymiennikach ciepła, skraplaczach i kotłach ze względu na doskonałą przewodność cieplną i odporność na korozję.

Właściwości stopów miedzi:
Doskonała przewodność cieplna: Stopy miedzi znane są ze swojej wysokiej przewodności cieplnej, co sprawia, że idealnie nadają się do wymienników ciepła i skraplaczy.
Odporność na korozję: Stopy miedzi są odporne na korozję w wodzie, także w wodzie morskiej, dzięki czemu nadają się do zastosowań morskich i odsalania.
Właściwości przeciwdrobnoustrojowe: Stopy miedzi mają naturalne właściwości przeciwdrobnoustrojowe, co sprawia, że nadają się do zastosowań w opiece zdrowotnej i uzdatnianiu wody.

Główne standardy i oceny:

ASTM B111: Niniejsza norma obejmuje bezszwowe rury miedziane i ze stopów miedzi do stosowania w wymiennikach ciepła, skraplaczach i parownikach. Typowe gatunki obejmują:
C44300 (mosiądz admiralicji): Stop miedzi i cynku o dobrej odporności na korozję, szczególnie w zastosowaniach w wodzie morskiej.
C70600 (miedź-nikiel 90/10): Stop miedzi i niklu o doskonałej odporności na korozję w wodzie morskiej i środowisku morskim.
C71500 (miedź-nikiel 70/30): Kolejny stop miedzi i niklu o wyższej zawartości niklu, zapewniający lepszą odporność na korozję.

Miedź i stopy miedzi są powszechnie stosowane w kotłach morskich i wymiennikach ciepła, elektrowniach i systemach HVAC ze względu na ich doskonałą przewodność cieplną i odporność na korozję spowodowaną przez wodę morską.

Oprócz kotła i wymiennika ciepła, skraplacze, przegrzewacze, podgrzewacze powietrza i ekonomizery są również istotnymi komponentami, które znacząco optymalizują efektywność energetyczną. Na przykład, skraplacz chłodzi gazy spalinowe zarówno z kotła, jak i wymiennika ciepła, podczas gdy przegrzewacz z drugiej strony zwiększa temperaturę pary, aby poprawić wydajność. Tymczasem podgrzewacz powietrza wykorzystuje gazy spalinowe do ogrzewania powietrza wlotowego, co dodatkowo zwiększa ogólną wydajność kotła i układu wymiennika ciepła. Na koniec, ekonomizery odgrywają kluczową rolę, odzyskując ciepło odpadowe ze spalin w celu wstępnego podgrzania wody, co ostatecznie zmniejsza zużycie energii i zwiększa wydajność zarówno kotła, jak i wymiennika ciepła.

VIII. Wnioski: Wybór odpowiednich materiałów na kocioł i wymiennik ciepła

Rury bezszwowe są integralną częścią wydajności kotłów, wymienników ciepła, skraplaczy, przegrzewaczy, podgrzewaczy powietrza i ekonomizerów w takich branżach jak wytwarzanie energii, ropa i gaz oraz przetwórstwo chemiczne. Wybór materiału na rury bezszwowe zależy od konkretnych wymagań zastosowania, w tym temperatury, ciśnienia, odporności na korozję i wytrzymałości mechanicznej.

Stal węglowa zapewnia przystępną cenę i wytrzymałość w zastosowaniach o umiarkowanym ciśnieniu i temperaturze.
Stal stopowa zapewnia doskonałą wydajność w wysokich temperaturach i wytrzymałość w kotłach i przegrzewaczach.
Stal nierdzewna zapewnia doskonałą odporność na korozję i trwałość wymienników ciepła i przegrzewaczy.
Stopy na bazie niklu są najlepszym wyborem w przypadku środowisk ekstremalnie korozyjnych i o wysokiej temperaturze.
Stopy tytanu i cyrkonu idealnie nadają się do lekkich i wysoce korozyjnych zastosowań.
Miedź i stopy miedzi są preferowane ze względu na swoją przewodność cieplną i odporność na korozję w wymiennikach ciepła i skraplaczach.

Systemy kotłów i wymienników ciepła odgrywają kluczową rolę w różnych gałęziach przemysłu, sprawnie przenosząc ciepło z jednego medium do drugiego. Kocioł i wymiennik ciepła współpracują ze sobą, aby generować i przenosić ciepło, zapewniając niezbędne ciepło do produkcji pary w elektrowniach i procesach produkcyjnych.

Dzięki zrozumieniu właściwości i zastosowań tych materiałów inżynierowie i projektanci mogą podejmować świadome decyzje, zapewniając bezpieczną i wydajną pracę swojego sprzętu. Wybierając materiały do kotła i wymiennika ciepła, kluczowe jest uwzględnienie konkretnych wymagań danego zastosowania. Ponadto należy zapoznać się z odpowiednimi normami, aby zapewnić zgodność i optymalną wydajność.