Σωλήνας με καρφιά ASTM A312 TP316L με πτερύγια καρφιών 11-13Cr για θερμαντήρες διυλιστηρίου

Σωληνωτό Σωλήνα ASTM A312 TP316L με Πτερύγια Stud 11-13Cr για Θερμαντήρες Διυλιστηρίων

Αυτός είναι ένας σωλήνας εναλλάκτη θερμότητας υψηλής απόδοσης. Αποτελείται από έναν κεντρικό σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα ανθεκτικό στη διάβρωση (TP316L) με μικρά πτερύγια σε σχήμα stud (από χάλυβα 11-13% χρωμίου) συγκολλημένα στην εξωτερική του επιφάνεια. Ο κύριος σκοπός είναι να αυξήσει σημαντικά την επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας σε απαιτητικά περιβάλλοντα, ιδιαίτερα σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας και διαβρωτικές, όπως θερμαντήρες διυλιστηρίων και λέβητες.

Λεπτομερής Ανάλυση

1. Υλικό Βασικού Σωλήνα: ASTM A312 TP316L

(1). Χημική Σύνθεση (Βάρος %)

Η σύνθεση καθορίζεται στον Πίνακα 1 του ASTM A312. Οι τιμές για το TP316L εμφανίζονται παρακάτω.

Σημείωση: Το πρότυπο απαιτεί επίσης το υλικό να περιέχει τουλάχιστον 5 × %C έως μέγιστο 0.10% Χαλκού (Cu) για σωλήνες χωρίς ραφή. Αυτή είναι μια λιγότερο συχνά αναφερόμενη αλλά σημαντική λεπτομέρεια για την επαλήθευση του προϊόντος.

(2). Μηχανικές Ιδιότητες

Οι μηχανικές ιδιότητες καθορίζονται στον Πίνακα 2 του ASTM A312. Αυτές είναι οι ελάχιστες απαιτούμενες τιμές.

2. Σωληνωτός Σωλήνας με Stud

Αυτό περιγράφει τη φυσική μορφή και την κατασκευή.

Είναι ένας γυμνός σωλήνας (ο κεντρικός σωλήνας) που έχει studs (κοντές, σαν ράβδοι ακίδες) προσαρτημένα στην εξωτερική του επιφάνεια. Αυτά τα studs δεν είναι απλώς κολλημένα. είναι συγκολλημένα με αντίσταση χρησιμοποιώντας μια εξειδικευμένη αυτοματοποιημένη διαδικασία. Αυτό δημιουργεί έναν μεταλλουργικό δεσμό που είναι πολύ ισχυρός και αποτελεσματικός στη μεταφορά θερμότητας.

3. Πτερύγια Stud 11-13Cr

Αυτό καθορίζει το υλικό των ίδιων των studs (πτερυγίων).

11-13Cr σημαίνει ότι τα studs είναι κατασκευασμένα από ένα κράμα χάλυβα που περιέχει 11% έως 13% Χρώμιο.

Γιατί ένα διαφορετικό υλικό; Ενώ ο βασικός σωλήνας 316L επιλέγεται για αντοχή στη διάβρωση, τα studs επιλέγονται για διαφορετικούς λόγους:

• Αντοχή σε Υψηλή Θερμοκρασία: Ο χάλυβας 11-13% Χρωμίου (συχνά παρόμοιος με ποιότητες όπως το SA 213 T11) διατηρεί την αντοχή του και αντιστέκεται στην οξείδωση (απολέπιση) σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες καλύτερα από ό,τι ένας ανοξείδωτος χάλυβας όπως το 316L.
• Οικονομική Αποτελεσματικότητα: Αυτό το υλικό είναι συνήθως φθηνότερο από τον ανοξείδωτο χάλυβα 316L. Δεδομένου ότι τα studs είναι πολυάριθμα, η χρήση ενός υλικού κατάλληλου για τον σκοπό βελτιστοποιεί την απόδοση και το κόστος.
• Συμβατότητα: Ο ρυθμός θερμικής διαστολής του χάλυβα 11-13Cr είναι πιο κοντά στον ανθρακούχο χάλυβα από ό,τι ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας, κάτι που μπορεί να είναι μια σχεδιαστική σκέψη σε ορισμένες συναρμολογήσεις. Η συγκολλησιμότητα μεταξύ των δύο υλικών είναι καλά εδραιωμένη.

Πώς Λειτουργεί (Λειτουργία)

Ολόκληρος ο σκοπός αυτού του εξαρτήματος είναι η ενισχυμένη μεταφορά θερμότητας:

• Ο κεντρικός σωλήνας μεταφέρει ένα υγρό μέσα (π.χ., νερό, λάδι, υγρό διεργασίας).
• Τα καυτά αέρια καύσης ή μια άλλη πηγή θερμότητας ρέουν πάνω από το εξωτερικό του σωλήνα και τα studs.
• Τα studs αυξάνουν δραματικά την επιφάνεια του σωλήνα που εκτίθεται στην πηγή θερμότητας (κατά 3 έως 8 φορές ή περισσότερο).
• Αυτό επιτρέπει τη θερμότητα να απορροφάται ή να διαχέεται πολύ πιο αποτελεσματικά από ό,τι θα μπορούσε ένας γυμνός, λείος σωλήνας.

Κύρια Εφαρμογή: Φούρνοι με Φλόγα σε Διυλιστήρια & Πετροχημικά Εργοστάσια

Αυτή είναι η πιο κλασική και κρίσιμη εφαρμογή. Αυτοί οι σωλήνες είναι το βασικό συστατικό στο τμήμα ακτινοβολίας ή στο τμήμα μεταφοράς μεγάλων βιομηχανικών κλιβάνων, που συχνά ονομάζονται φούρνοι με φλόγα.

Πώς λειτουργεί:

• Ο κεντρικός σωλήνας TP316L μεταφέρει το υγρό διεργασίας που πρέπει να θερμανθεί (π.χ., αργό πετρέλαιο, υδρογονάνθρακες, χημικές πρώτες ύλες) υπό υψηλή πίεση.
• Το εξωτερικό του συγκροτήματος σωλήνων εκτίθεται σε έντονη θερμότητα ακτινοβολίας και καυτά, διαβρωτικά αέρια καύσης (πάνω από 1000°C / 1800°F) από τους καυστήρες.
• Τα studs 11-13Cr απορροφούν αυτή την έντονη θερμότητα και τη μεταφέρουν αποτελεσματικά στο υγρό μέσα στον σωλήνα.

Γιατί αυτός ο συγκεκριμένος συνδυασμός υλικών είναι τέλειος:

• Εσωτερική Αντοχή στη Διάβρωση (TP316L): Το υγρό διεργασίας μέσα μπορεί να είναι διαβρωτικό. Η εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση του TP316L προστατεύει την εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα από την επίθεση, διασφαλίζοντας την ακεραιότητα και αποτρέποντας τη μόλυνση του υγρού διεργασίας.
• Εξωτερική Αντοχή σε Υψηλή Θερμοκρασία (Studs 11-13Cr): Τα studs είναι κατασκευασμένα από ένα υλικό που διατηρεί την αντοχή του και αντιστέκεται στην οξείδωση (απολέπιση) στις ακραίες θερμοκρασίες στο εξωτερικό του σωλήνα. Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας όπως το 316L θα ήταν πιο αδύναμος και θα μπορούσε να υποκύψει σε "θερμή διάβρωση" ή οξείδωση σε αυτό το περιβάλλον.
• Ενισχυμένη Μεταφορά Θερμότητας: Τα studs αυξάνουν την εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα κατά 3 έως 8 φορές, βελτιώνοντας δραματικά την απόδοση της συλλογής θερμότητας από τα καυσαέρια.

Άλλες Βασικές Εφαρμογές

Η ίδια αρχή ισχύει και για άλλα απαιτητικά σενάρια μεταφοράς θερμότητας:

• Λέβητες Παραγωγής Ενέργειας:
  • Χρησιμοποιούνται σε τμήματα όπως ο οικονομιστής (για προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας) ή ο υπερθερμαντήρας (για θέρμανση ατμού πέρα από το σημείο κορεσμού του).
  • Χειρίζονται νερό/ατμό υψηλής πίεσης μέσα (ανθεκτικό στη διάβρωση από 316L) και εκτίθενται σε καυτά καυσαέρια από καύση άνθρακα, αερίου ή πετρελαίου στο εξωτερικό (χειρίζονται τα studs).
• Μονάδες Ανάκτησης Απορριπτόμενης Θερμότητας (WHRUs):
  • Αυτά τα συστήματα συλλαμβάνουν θερμική ενέργεια από θερμά ρεύματα εξάτμισης στροβίλων αερίου, αποτεφρωτήρων ή άλλων βιομηχανικών διεργασιών που διαφορετικά θα χάνονταν.
  • Οι σωληνωτοί σωλήνες με studs είναι ιδανικοί για την αποτελεσματική εξαγωγή θερμότητας από αυτά τα συχνά βρώμικα και διαβρωτικά αέρια εξάτμισης.
• Βιομηχανίες Χημικών Διεργασιών:
  • Σε αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας, μεταρρυθμιστές και κλιβάνους ρωγμής όπου μια χημική διεργασία απαιτεί ακριβή και αποτελεσματική θέρμανση σε ένα διαβρωτικό περιβάλλον.
• Θερμαντήρες αέρα / Προθερμαντήρες αέρα καύσης:
  • Χρησιμοποιούνται για την προθέρμανση του αέρα καύσης που τροφοδοτείται σε έναν κλίβανο. Τα καυτά καυσαέρια εξάτμισης περνούν πάνω από τους σωληνωτούς σωλήνες με studs, μεταφέροντας τη υπολειπόμενη θερμότητά τους στον εισερχόμενο αέρα, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά τη συνολική ενεργειακή απόδοση του κλιβάνου