Miks on materjali valik soojusvaheti torude jaoks oluline?
Valige vale torumaterjal ja soojusvaheti lekib kahe aasta jooksul. Valige õige ja see töötab 20 aastat minimaalse hooldusega.
ASTM B338 GR1 titaantorukonkureerib otseselt vase-niklisulamitega (90/10, 70/30) ja roostevaba terasega (316 liitrit) kestade ja torude soojusvaheti teenindamiseks. Igal neist on tugevad küljed. Igal neist on piirid.
Täielike tehniliste kirjelduste jaoksASTM B338 GR1 titaantoru, sealhulgas suurusvahemikke ja mehaanilisi omadusi, vaadake tootelehte siit.
Korrosioonikindluse võrdlus
| Materjal | Merevee süvendid | Lõhede korrosioon | Sulfiidide rünnak | Ammoniaagi rünnak |
|---|---|---|---|---|
| GR1 titaan | Mitte ühtegi | 80 kraadini | Mitte ühtegi | Mitte ühtegi |
| 70/30 Cu-Ni | Mõõdukas | Mõõdukas | Raske | Mõõdukas |
| 90/10 Cu-Ni | Mõõdukas | Mõõdukas | Raske | Mõõdukas |
| 316L roostevaba | Raske | Raske | Mitte ühtegi | Mitte ükski (v.a augud) |
GR1 titaanil ei ole merevees auke.316 liitrit süvendid kuude kuni aastate jooksul sõltuvalt temperatuurist ja kloriididest. Vask-nikkel ei tekita auke, kuid kannatab erosiooni ja sulfiidide rünnaku all.
Reostunud või seisva merevee korral laguneb vask{0}}nikkel kiirestisulfiidide tõttu. GR1 käsitleb sulfiide probleemideta.
Mehaaniliste omaduste võrdlus
| Kinnisvara | GR1 titaan | 70/30 Cu-Ni | 316L roostevaba |
|---|---|---|---|
| Tõmbetugevus (min) | 240 MPa | 350 MPa | 485 MPa |
| Tootmistugevus (min) | 138 MPa | 125 MPa | 170 MPa |
| Pikendus (min) | 24% | 30% | 35% |
| Tihedus | 4,51 g/cm³ | 8,94 g/cm³ | 8,00 g/cm³ |
| Soojusjuhtivus | 17 W/m·K | 29 W/m·K | 15 W/m·K |
Titaan on 40–50% kergem kui vask-nikkel või roostevaba teras.Sama toru suuruse korral kaalub titaankimp palju vähem. See on oluline avamereplatvormide ja mobiilsete seadmete puhul.
Titaani soojusjuhtivus on madalam kui vase{0}}niklil. Sama soojusülekande saavutamiseks võivad titaantorud vajada õhemaid seinu või suuremat pinda. Praktikas on erinevus väike, kuna titaantorud võivad töötada suurema kiirusega ilma erosioonita.
Kiirusepiirangud ja erosioonikindlus
Voolukiirus mõjutab nii soojusülekannet kui ka toru eluiga.
| Materjal | Maksimaalne soovitatav kiirus (merevesi) | Erosiooni mehhanism |
|---|---|---|
| GR1 titaan | 5–7 m/s | Mitte ükski (väga vastupidav) |
| 70/30 Cu-Ni | 3–4 m/s | Kaitsekile erodeerub |
| 90/10 Cu-Ni | 2–3 m/s | Kaitsekile erodeerub |
| 316L roostevaba | 3–5 m/s | Erosiooni ei ole, vaid auku |
GR1 titaan võib töötada suurematel kiirustel kui vask-nikkel.Suurem kiirus parandab soojusülekannet ja vähendab saastumist. See on kondensaatorite ja suure vooluhulga{1}}jahutite puhul märkimisväärne eelis.
Vask-nikkeltorud erodeerivad liiva või prahi kokkupõrkekohtades. Titaan seda ei tee.
Biosaaste võrdlus
Merekasv kinnitub kõikide materjalide külge. Erinevus seisneb puhastamises.
| Materjal | Biofouling kinnitus | Puhastamise taluvus |
|---|---|---|
| GR1 titaan | Mõõdukas | Kõrge (veejuga kuni 10 000 psi) |
| 70/30 Cu-Ni | Mõõdukas (vask pärsib) | Madal (erodeseerub joa all) |
| 316L roostevaba | Kõrge | Mõõdukas |
Vase{0}}niklil on loomulik biosaastekindlus, kuna vaseoonid tapavad mereorganisme. See on tõeline eelis. Mõju aga väheneb aja jooksul, kui pinnakihid arenevad.
Titaanil seda omadust pole. Biofouling kinnitub kergesti. Kuid titaan talub agressiivset puhastamist, mis hävitaks vask-nikkeltorud. Kõrg-survega veejuga (5000–10 000 psi) eemaldab mustuse titaani kahjustamata.
Kulude võrdlus
Esimene kulu vs elutsükli kulu.
| Materjal | Suhteline materjalikulu | Tüüpiline toru eluiga | Elutsükli maksumus |
|---|---|---|---|
| GR1 titaan (keevitatud) | 3–4x 316L | 20+ aastat | Madalaim merevee jaoks |
| 70/30 Cu-Ni | 2–3x 316L | 10-15 aastat | Keskmine |
| 90/10 Cu-Ni | 1.5–2x 316L | 5-10 aastat | Keskmine{0}}kõrge |
| 316L roostevaba | 1x (alustase) | 1-3 aastat | Kõrgeim (sagedane asendamine) |
316L on madalaima esmakulu, kuid kõrgeima elutsükli kuluga mereveeteenuses. Sage retuubimine tähendab seisakuid, tööjõudu ja tootmismahtu.
GR1-l on kõrgeim esmakulu, kuid madalaim olelustsükli kulu pikaajaliste-mereveerakenduste jaoks. Torukimp kestab kauem kui ülejäänud soojusvaheti.
Valmistamise võrdlus
| Materjal | Veeremine | Keevitamine | Painutamine |
|---|---|---|---|
| GR1 titaan | Hea (vajab puhtaid tööriistu) | Vajab argooni varjestust | Suurepärane |
| 70/30 Cu-Ni | Suurepärane | Standardprotseduur | Hea |
| 316L roostevaba | Hea | Standardprotseduur | Hea |
GR1 vajab keevitamiseks puhast tööriista ja argoonvarjestust. See pole keeruline, kuid erineb vasest-niklist või roostevabast terasest.
Vask-niklit on kõige lihtsam valmistada. See käitub nagu tavalised vasesulamid. Spetsiaalset varjestust ega tööriistu pole vaja.
316L on samuti lihtne, kuid nõuab sensibiliseerimise vältimiseks tähelepanu soojussisendile.
Galvaaniline korrosioon materjalide segamisel
Erinevad metallid kokkupuutel mereveega tekitavad aku. Üks metall korrodeerub.
| Metallipaar merevees | Tulemus |
|---|---|
| Titaan + vask-nikkel | Vask-nikkel korrodeerub (titaan on katoodne) |
| Titaan + 316L | 316L korrodeerub (titaan on katoodne) |
| Titaan + süsinikteras | Süsinikteras korrodeerub kiiresti |
| Vask-nikkel + 316L | Mõlemad roostetavad, ettearvamatud |
Titaan on merevees kõige katoodilisem tavaline metall. Peaaegu mis tahes muu metalliga ühendamisel korrodeerub teine metall kiiremini.
Eraldage titaantoru lehed erinevatest metallidest. Kasutage plastikust tihendeid, kaetud torulehti või titaanist{1}}kattega torulehti.
Rakenduse soovitused
Määrake GR1 titaan, kui:
Merevesi või riimvesi toru poolel
Nõutav kasutusiga on 15+ aastat
Saastunud või seisev merevesi (esinevad sulfiidid)
Suur voolukiirus (üle 3 m/s)
Kaal on probleem (avamere, mobiil)
Ümbervoolimise hind on kõrge (kaugkoht)
Määrake vask-nikkel, kui:
Ainult puhas merevesi (ilma sulfiidideta)
Biomäärdumise kontroll on kriitilise tähtsusega ja puhastamine on keeruline
Nõutav on väiksem esimene kulu
Vajalik on valmistamine standardse kaupluse varustusega
Määrake 316L, kui:
Vedelikus ei ole kloriide
Värske vesi või puhas süsivesinikteenus
Madalad esimesed kulud on ainus kriteerium
KKK
1. Kas titaan on merevee jaoks alati parem kui vask-nikkel?
Pika kasutusea jaoks jah. Lühiajaliste-või puhta merevee rakenduste puhul töötab vask-nikkel ja maksab vähem.GR1 titaantoru korrosioonikindel merevesion parem, kuid suurem esimene maksumus ei pruugi iga projekti puhul olla õigustatud.
2. Kas vask-nikkel tõesti laguneb saastunud merevees?
Jah. Lagunevast orgaanilisest ainest või tööstuslikust heitest tekkivad sulfiidid hävitavad vase-nikli kaitsekile. Torud võivad ebaõnnestuda kuude jooksul. GR1 saab sulfiididega hakkama ilma probleemideta.
3. Kas 316L saab kunagi merevees kasutada?
Ainult väga puhtas, külmas, madala-kloriidisisaldusega merevees, kus pole paigalseisu. Isegi siis oodake 2–3 aasta jooksul aukude tekkimist. Usaldusväärseks merevee teenindamiseks 316L ei ole soovitatav.
4. Kui palju maksab GR1 rohkem kui 316L?
Tavaliselt 3–4 korda materjalikulu. Kuid 316L kimp võib vajada väljavahetamist iga 2 aasta tagant. GR1 komplekt kestab 20+ aastat. Üle 20 aasta on GR1 odavam.
5. Kas titaani madalam soojusjuhtivus on oluline?
Enamikus soojusvahetites mitte palju. Titaantorud võivad töötada suurematel kiirustel ilma erosioonita, mis kompenseerib madalama juhtivuse. Paljud kondensaatorid kasutavad titaani sama pindalaga kui vask-niklit.
6. Kas GR1 ja vask-niklit saab segada samas soojusvahetis?
Ei soovita. Galvaaniline korrosioon ründab vask-niklit. Kui segamine on vältimatu, isoleerige see elektriliselt ja hoidke titaankatoodi pindala väikesena.
7. Milline vask-nikkel on merevee jaoks parem?
70/30 Cu-Ni kestab kauem kui 90/10. 90/10 on algselt parem biomäärdumiskindlusega, kuid korrodeerub kiiremini. Pikaajalise-merevee puhul on eelistatud 70/30.
8. Kas titaan vajab korrosioonivaru?
Ei. GR1 ei korrodeeru merevees mõõdetava kiirusega. Toru seina paksuse määrab surve ja käsitsemistugevus, mitte korrosioonitase.
9. Millist materjali on kõige lihtsam torulehtedeks rullida?
Vask-nikkel on kõige lihtsam. GR1 on samuti hea, kuid nõuab puhast-raudavaba tööriista. 316L sarnaneb GR1-ga.
10. Mis on kõige levinum asendusstsenaarium?
316L torud merevee jahutites rikkis 1–3 aasta pärast, asendatudkeevitatud titaantoru ASTM B338 1. klass. Levinuim on vask-nikkel sulfiid--laagrivees, mis on asendatud GR1-ga.
Toodete kirjeldus
Toodame GR1 titaanist, 90/10 vask-nikli, 70/30 vask-nikli ja 316L roostevabast terasest torusid soojusvaheti teenindamiseks.
Meie tehasel on neli spetsiaalset tootmisliini. Titaantorud töötavad külmades pilgerveskites ja pingid tõmbavad argooni{1}}täidisega lõõmutusahjudega.
Vask-nikkeltorudes kasutatakse oksüdeerumise vältimiseks eraldi tõmbepinke, millel on kontrollitud atmosfääris lõõmutamine. Roostevabast terasest torudel on oma rida erinevate tööriistade ja määrdeainetega.
Materjalidevaheline{0}}saaste puudub.Titaanist tööriistad ei puuduta kunagi roostevaba terast ega vask-niklit. Roostevabast terasest raua kogumine rikuks titaani korrosioonikindluse. Eraldi tööriistad takistavad seda.
Kontrollseadmed hõlmavad kõiki kolme materjali: spektromeetrit keemia kontrollimiseks, ultraheli veadetektoreid, hüdrostaatilised testrid ja lasermikromeetrid. Igal materjalitüübil on oma kalibreerimisstandardid.
Kõik torud on varustatud veski sertifikaadiga vastavalt EN 10204 tüübile 3.1. Kolmanda osapoole kontroll (SGS, BV, TÜV) on saadaval iga materjali jaoks.
