Hogyan válasszuk ki a megfelelő falvastagságot egy titán hőcserélő csőhöz az erózió{0}}korrózió alapján az áramló tengervízben?

A szuszpendált szemcse könyörtelen homokfúvása és a nagy sebességű víz-ereje a csőbemenetnél gyorsabban erodálhatja a vékony titán-oxidot, mint ahogyan visszanőhet, így a titán legendássá vált korrózióval szembeni ellenálló képessége a tengervízben csak a fele a történetnek. A kémia mellett a hidrodinamika, a turbulencia és a folyadékáram által szállított abrazív energia egyaránt befolyásolja a csövek élettartamát a tengervíz hőcserélőiben.

A titáncső falvastagságú eróziós, időjárásálló tengervizének műszaki problémáján belül a megfelelő csőfalat úgy választják ki, hogy kiegyensúlyozzák a nyomástartási igényeket a hosszú távú erózióállósággal-.

Miért teljesít olyan jól a titán a tengervízben?
Amikor a titánt oxigéndús sós víznek teszik ki, hihetetlenül stabil és öngyógyító oxidbevonatot hoz{0}}. Ez a passzív réteg kiemelkedő ellenállást biztosít a következők ellen:

Klorid korrózió

Pitting

Repedési támadás

Bioszennyeződés{0}}romlás

A tiszta tengervíz szolgáltatás során a titán csövek gyakran több évtizedes működést végeznek általános korrózió nélkül.

A korlát a mechanikai kopás
Bár az oxidfilm kémiailag erős, fizikailag vékony marad. A lebegő homokszemcsék és a nagy sebességű turbulencia{1}} gyorsabban mechanikailag károsíthatják a védőfelületet, mint ahogyan az erős áramlási körülmények között megreformálódik.

Erózió{0}}a korrózió ennek a folyamatnak a kifejezése.

A probléma súlyosbodik:

Csövek bemenetei

Nagy turbulenciájú területek

Áramlási ütközési zónák

Könyökök vagy korlátozások utáni területek

Lebegő üledékeket tartalmazó tengervízrendszerek

Emiatt a hőcserélő cső falvastagságának figyelembe kell vennie mind a szerkezeti, mind a kopással kapcsolatos{0}}kritériumokat.

Először is a nyomás vastagsága
A csőfal kiválasztásának kiindulópontja a nyomástartó edények tervezési előírásai által előírt minimális vastagság.

ASME és TEMA követelmények
A nyomáson{0}} alapuló minimális falvastagságot általában a következőképpen számítják ki:

ASME szekció VIII

TEMA szabványok

Alkalmazható ügyfélspecifikációk

Tervezési nyomás- és hőmérsékleti feltételek

A számítás garantálja, hogy a cső kibírja:

Belső erő

Nyomás kívülről

Rakodás mechanikus eszközökkel

Hőfeszültségek

Rezgési erők

A minimális szerkezeti vastagságot ez a számított érték határozza meg az eróziós ráhagyás hozzáadása előtt.

Eróziós és korróziós kedvezmény a tengervízszolgáltatásban
Ha a nyomásigény ismert, további falvastagságot lehet hozzáadni a folyó tengervíz okozta hosszú távú -mechanikai kopáshoz.

Tiszta tengervíz körülmények
Viszonylag tiszta sós vízben, közepes sebességgel nagyjából:

v<2 m/sv < 2\ \mathrm{m/s}v<2 m/s

A titán-oxid film még mindig nagyon stabil.

Ilyen körülmények között:

Nagyon kevés az erózió.

A további korróziós ráhagyás elhanyagolható lehet

A szabványos csőfal-ütemezések általában elegendőek

Mivel a titán passzív bevonata enyhe felületi károsodás után folyamatosan javítja magát, a titán rendkívül jól teljesít ilyen körülmények között.

A homok-töltött tengervíz további vastagságot igényel
A lebegő szilárd anyagok jelenléte drasztikusan megváltoztatja a forgatókönyvet.

A homokszemcsék hatása
A homokszemcsék mikroszkopikus koptató lövedékekként viselkednek, amelyek nagy sebességgel ütköznek a cső falába. Az ismétlődő ütközések fokozatosan erodálják az oxidfilmet, és kis mennyiségű nem nemesfémet eltávolítanak alatta.

Ez az erózió agresszívabb ott, ahol az áramlás először belép a csőbe, mivel a turbulencia intenzitása és a részecskesebesség a szívó tartományban a legnagyobb.

A nyomásminimum felett ezekben a szolgáltatásokban gyakran adnak hozzá extra faltűrést.

Átlagos extra juttatás
Nagyjából a következő falvastagság a magával ragadó homokot vagy szemcséket tartalmazó tengervízhez:

0,2 mm Kisebb vagy egyenlő Δt 0,3 mm-nél vagy annál kisebb

általánosan meg van adva.

A hőcserélő élettartama során ez az extra anyag pótolja a fokozatos mechanikai károsodást.

Ahol a homokvihar a legerőteljesebben csap le, ott a cső páncélzata valamivel vastagabb.

A minimális csőfalak tipikus választéka
A gyakorlati minimális falvastagságok különböző tengervíz-cserélő alkalmazásokhoz a következőtől kezdődnek:

t Nagyobb vagy egyenlő, mint 0,7 mmt \\geq 0,7\\ \\mathrm{mm}t Nagyobb vagy egyenlő, mint 0,7 mm

alapján:

Cső átmérője

Tervezési nyomás

áramlási sebesség

homok koncentrációja

Várható élettartam

A karbantartás filozófiája

Ez a vastagság gyakran jó kompromisszumot biztosít a következők között:

Szerkezeti megbízhatóság

A hőátadás hatékonysága

Gyártási képesség

Erózióállóság

Bár a vékonyabb falak hőteljesítménye kis mértékben javul, kevésbé ellenállnak a kezelési sérüléseknek és az eróziónak.

A cső bemeneti régiójának védelme
A hőcserélő legsérülékenyebb része jellemzően a csőbemenet.

Miért van súlyos bemeneti erózió?
Ahogy a tengervíz belép a csőkötegbe, a turbulencia erőssége jelentősen megnő. Míg a helyi áramlási gyorsulás növeli az ütközési energiát, a homokrészecskék különböző szögekben ütköznek a falba.

Ez koncentrált kopást eredményez a csőhossz első néhány centiméterénél.

Dupla vastag{0}}csövek végei
Egyes hőcserélők kialakításai a következőket tartalmazzák a tartósság növelése érdekében:

Dupla{0}}vastag csővégek

Megerősített bemeneti szakaszok

Rövid hegesztett bemeneti karmantyúk

Betétek nehezebb falakhoz

Egyes elrendezésekben egy vastagabb titáncső rövid szakaszát hegesztik a bemeneti végre, hogy elnyeljék az eróziós károkat, miközben megőrzik a vékonyabb csöveket a hőcserélő többi részében.

Ez a taktika megerősíti a legsebezhetőbb helyet, miközben csökkenti az anyagköltséget.

Útmutató a sebességhez és az iparági javaslatokhoz
Az áramlási sebesség döntő szerepet játszik az eróziós{0}}korróziós viselkedésben.

Javasolt sebességhatárok
Az olyan szervezetek, mint a Nickel Institute és számos tengervízmérnöki ajánlás, javasolt sebességtartományokat kínálnak a következőktől függően:

homok koncentrációja

Részecskeméret

áramlási rezsim

Anyag csövekhez

Rendszergeometria

A tipikus útmutatás célja a sebességek olyan szint alatt tartása, ahol a részecskék becsapódása indokolatlanul erőssé válik.

Hosszabb működési időn keresztül a túlzott turbulencia és a homokterhelés felgyorsíthatja a kopást, még akkor is, ha a titán nagyobb sebességnek is ellenáll, mint sok réz{0}}alapú ötvözet.

Hőteljesítmény és tartósság egyensúlyban
Mivel a hőellenállás a falvastagsággal nő, a cső falvastagságának növelése kis mértékben csökkenti a hőátbocsátási teljesítményt.

A korai csőhibák működési kockázatával szemben azonban a vezetőképességi büntetés általában elhanyagolható.

A mérnöki{0}}kiváltás
A csőfal kiválasztása ezért egyensúlyt teremt a következők között:

A tervezési célkitűzés hatása a vastagságra
A hőátadás hatékonysága a vékonyabb falakat részesíti előnyben
Erózióállóság A vastagabb falakat részesíti előnyben
Szerkezeti integritás Előnyben részesíti a vastagabb falakat
Költségcsökkentés Előnyben részesíti az optimális vastagságot
A meghosszabbított élettartam kedvez, ami lehetővé teszi a romlást
A legtöbb tengervizes rendszerben a hosszú távú -megbízhatóság felülmúlja az enyhén vastagabb csövekkel járó csekély hőveszteséget.

Befejezésül
A nyomásbecsléseken kívül más tényezők is befolyásolják a titán hőcserélő cső falvastagságát. Ez egy gondosan megtervezett változó, amely figyelembe veszi az áramló tengervíz és a lebegő homokszemcsék által okozott erózió{1}}korróziót is.

Míg a homokkal töltött körülmények gyakran indokolják a nyomáson- alapuló minimális falvastagság 0,2–0,3 mm-rel történő hozzáadását, a tiszta sós víz mérsékelt sebességnél kismértékű, vagy egyáltalán nem igényel további tűrést. A megerősített bemeneti részek és a dupla{5}}vastag csővégek további védelmet nyújtanak ott, ahol a turbulencia és a részecskék becsapódása a legsúlyosabb.

Az ASME és a TEMA szerkezeti szabványok gyakorlati eróziós engedményekkel való kombinálásával a titán hőcserélő csövek rendkívül hosszú élettartamot érhetnek el súlyos tengeri környezetben. A hőrendszerek tervezésében egyetlen mm fém potenciálisan egy évtizedes megnövekedett élettartamot jelenthet.