Rury z żeberkami i kołkamistały się domyślnym elementem wymiany ciepła w sekcjach konwekcyjnych rafinerii i petrochemiisekcjach konwekcyjnych. W banku konwekcyjnym paleniska, wysoka prędkość gazów spalinowych, ścierny popiół i promieniowanie cieplne niszczą konwencjonalne rury z żeberkami w ciągu kilku cykli konserwacji.

Sekcja konwekcyjna obsługuje gazy spalinowe opuszczające komorę promieniowania w temperaturze 700–1000°C, ale własna temperatura metalu rury z kołkami jest ograniczona gatunkiem podstawowej rury – ASME SA213 T9, na przykład, jest ograniczona do około 593°C długoterminowo i 650°C krótkoterminowo. Prędkość gazu w banku może osiągnąć 8–15 m/s, niosąc drobinki katalizatora i cząstki popiołu, które działają jak piaskarka na każdej odsłoniętej powierzchni. Cienkie, ciągłe żeberko helikalne – wytłaczane lub osadzone – ma dużą niepodpartą krawędź, która szybko się zużywa, a gdy żeberko się zużyje, powierzchnia wymiany ciepła znika.

Rura z żeberkami i kołkami przenosi krótkie, cylindryczne kołki o średnicy 6–12 mm i wysokości 10–25 mm, spawane zgrzewaniem oporowym wysokiej częstotliwości. W porównaniu z ciągłym żeberkiem, dyskretny układ kołków oferuje:

• Tolerancja na erozję – każdy kołek jest spawany na całym obwodzie u podstawy, więc nie ma wolnej krawędzi, która mogłaby się podnieść lub odkleić; utrata jednego kołka nie wpływa na cały układ.
• Odporność na osadzanie się zanieczyszczeń – otwarta geometria pozwala popiołowi spadać, zamiast tworzyć mostki między żeberkami.
• Wyższa zdolność temperaturowa – kołki mogą być dostarczane w gatunkach 11Cr, 13Cr lub pasujących 9Cr, znacznie powyżej limitów rur z żeberkami aluminiowymi.
• Wytrzymałość mechaniczna – powierzchnia z kołkami usztywnia rurę i przeciwdziała zmęczeniu wibracyjnemu w warunkach wysokiej prędkości gazu.

Wybór sprowadza się do trzech zmiennych:

1. Gatunek podstawowej rury – stal stopowa ASME SA213 T9/T11 do umiarkowanych obciążeń pełzających, TP316L/TP347H do zastosowań korozyjnych, ASTM A106 Gr.B do wężownic o niższej temperaturze.
2. Materiał kołków – kołki 11Cr i 13Cr są najczęściej stosowane w bankach konwekcyjnych rafinerii na rurach podstawowych 9Cr; kołki 18Cr są określone tam, gdzie wymagana jest odporność na siarkowanie, ale ich niedopasowanie rozszerzalności cieplnej do 9Cr wymaga kwalifikowanej procedury spawania metali różnych.
3. Geometria kołków – średnica, wysokość i skok określają współczynnik powierzchni rozszerzonej; gęstość jest wybierana tak, aby prędkość po stronie gazu pozostała w granicach tolerancji erozji, jednocześnie osiągając docelowy współczynnik wymiany ciepła.

• Pękanie u podstawy kołka – spowodowane złymi parametrami spawania, niedopasowaniem rozszerzalności cieplnej metali różnych lub cyklicznym obciążeniem termicznym. Gatunek kołka powinien być zawsze dobierany z uwzględnieniem zgodności rozszerzalności cieplnej z rurą podstawową, a procedura spawania powinna być odpowiednio kwalifikowana.
• Mostkowanie popiołu – kontrolowane przez wybór skoku i układ dmuchaw sadzy.
• Wycieki z połączeń – kontrolowane przez procedury rozszerzania i spawania uszczelniającego oraz próbę ciśnieniową na 1,5-krotność ciśnienia projektowego.
• Nieoczekiwana korozja – zapobiegana przez pozytywną identyfikację materiału na każdej partii.

Yuhong Holding Group produkuje rury z żeberkami i kołkami od 1990 roku, eksportując ponad 80% produkcji do projektów rafinerii, petrochemii i energetyki. Spawanie kołków odbywa się na liniach zgrzewania oporowego wysokiej częstotliwości, a następnie przeprowadzane jest badanie wytrzymałości na rozciąganie spoiny żeberka, badanie prądami wirowymi zgodnie z obowiązującą normą produktu oraz próba ciśnieniowa każdej rury.

Rury z żeberkami i kołkami są jedynym elementem z rozszerzoną powierzchnią, który łączy wysoką zdolność temperaturową, tolerancję na erozję i odporność na osadzanie się zanieczyszczeń w jednym komponencie – kombinacja, która utrzymuje piec w ruchu między remontami. Prześlij swoje parametry pracy do naszego zespołu inżynierów w celu uzyskania rekomendacji dotyczącej materiału i geometrii kołków.

Około 593°C dla długotrwałej ciągłej pracy i 650°C krótkoterminowo. Sekcja konwekcyjna może obsługiwać gazy spalinowe w temperaturze 700–1000°C, ale sama ścianka rury musi pozostać w granicach wybranego gatunku podstawowego.

Gatunki 13Cr lub 9Cr dopasowane pod względem rozszerzalności cieplnej. Kołki 18Cr mogą być używane tam, gdzie wymagana jest odporność na siarkowanie, ale tylko z kwalifikowaną procedurą spawania metali różnych.

Kołki o średnicy 6–12 mm i wysokości 10–25 mm, spawane zgrzewaniem oporowym wysokiej częstotliwości na całej podstawie kołka, ze skokiem dobranym tak, aby zrównoważyć powierzchnię z prędkością gazów spalinowych, jednocześnie osiągając docelowy współczynnik wymiany ciepła.