ASTM A312 TP316L Rurka z zaciskami z płetwami 11-13Cr do podgrzewaczy rafinerii

Rura z kołkami ASTM A312 TP316L z żebrami kołkowymi 11-13Cr do nagrzewnic rafineryjnych

Jest to wysokowydajna rura wymiennika ciepła. Składa się z rury rdzeniowej wykonanej z odpornej na korozję stali nierdzewnej (TP316L) z małymi, kołkowymi żebrami (wykonanymi ze stali 11-13% chromu) przyspawanymi do jej zewnętrznej powierzchni. Głównym celem jest znaczne zwiększenie powierzchni wymiany ciepła w wymagających środowiskach, szczególnie w zastosowaniach wysokotemperaturowych i korozyjnych, takich jak nagrzewnice i kotły w rafineriach.

Szczegółowy podział

1. Materiał rury podstawowej: ASTM A312 TP316L

(1). Skład chemiczny (waga %)

Skład jest określony w Tabeli 1 normy ASTM A312. Poniżej przedstawiono wartości dla TP316L.

Uwaga: Norma wymaga również, aby materiał zawierał co najmniej 5 × %C do maksymalnie 0,10% miedzi (Cu) dla rur bez szwu. Jest to mniej powszechnie cytowany, ale ważny szczegół weryfikacji produktu.

(2). Właściwości mechaniczne

Właściwości mechaniczne są określone w Tabeli 2 normy ASTM A312. Są to minimalne wymagane wartości.

2. Rura z kołkami

Opisuje to postać fizyczną i konstrukcję.

Jest to goła rura (rura rdzeniowa), do której przymocowane są kołki (krótkie, prętowe piny) do jej zewnętrznej powierzchni. Kołki te nie są po prostu przyklejane; są spawane oporowo za pomocą specjalistycznego, zautomatyzowanego procesu. Tworzy to wiązanie metalurgiczne, które jest bardzo mocne i wydajne w przenoszeniu ciepła.

3. Żebra kołkowe 11-13Cr

Określa to materiał samych kołków (żeber).

11-13Cr oznacza, że kołki są wykonane ze stopu stali zawierającego od 11% do 13% chromu.

Dlaczego inny materiał? Podczas gdy rura podstawowa 316L jest wybierana ze względu na odporność na korozję, kołki są wybierane z innych powodów:

• Wytrzymałość w wysokiej temperaturze: Stal 11-13% chromu (często podobna do gatunków takich jak SA 213 T11) zachowuje swoją wytrzymałość i lepiej niż stal nierdzewna 316L opiera się utlenianiu (łuszczeniu) w bardzo wysokich temperaturach.
• Opłacalność: Materiał ten jest zazwyczaj tańszy niż stal nierdzewna 316L. Ponieważ kołków jest wiele, użycie materiału dopasowanego do celu optymalizuje wydajność i koszty.
• Kompatybilność: Współczynnik rozszerzalności cieplnej stali 11-13Cr jest bliższy stali węglowej niż stali nierdzewnej austenitycznej, co może być czynnikiem konstrukcyjnym w niektórych zespołach. Spawalność między tymi dwoma materiałami jest dobrze ugruntowana.

Jak to działa (funkcja)

Całym celem tego elementu jest zwiększenie wymiany ciepła:

• Rura rdzeniowa przenosi płyn wewnątrz (np. wodę, olej, płyn procesowy).
• Gorące gazy spalinowe lub inne źródło ciepła przepływają po zewnętrznej stronie rury i kołków.
• Kołki znacznie zwiększają powierzchnię rury wystawioną na działanie źródła ciepła (od 3 do 8 razy lub więcej).
• Pozwala to na znacznie wydajniejsze pochłanianie lub rozpraszanie ciepła niż w przypadku gołej, gładkiej rury.

Główne zastosowanie: Nagrzewnice opalane w rafineriach i zakładach petrochemicznych

Jest to najbardziej klasyczne i krytyczne zastosowanie. Rury te są podstawowym elementem w sekcji promienistej lub konwekcyjnej dużych pieców przemysłowych, często nazywanych nagrzewnicami opalanymi.

Jak to działa:

• Rura rdzeniowa TP316L przenosi płyn procesowy, który musi być podgrzany (np. ropa naftowa, węglowodory, surowce chemiczne) pod wysokim ciśnieniem.
• Zewnętrzna strona banku rur jest wystawiona na działanie intensywnego ciepła promienistego i gorących, korozyjnych gazów spalinowych (ponad 1000°C / 1800°F) z palników.
• Kołki 11-13Cr pochłaniają to intensywne ciepło i skutecznie przenoszą je do płynu wewnątrz rury.

Dlaczego ta konkretna kombinacja materiałów jest idealna:

• Odporność na korozję wewnętrzną (TP316L): Płyn procesowy wewnątrz może być korozyjny. Doskonała odporność na korozję TP316L chroni wewnętrzną powierzchnię rury przed atakiem, zapewniając integralność i zapobiegając zanieczyszczeniu płynu procesowego.
• Wytrzymałość zewnętrzna w wysokiej temperaturze (kołki 11-13Cr): Kołki są wykonane z materiału, który zachowuje swoją wytrzymałość i opiera się utlenianiu (łuszczeniu) w ekstremalnych temperaturach na zewnątrz rury. Stal nierdzewna austenityczna, taka jak 316L, byłaby słabsza i mogłaby ulec „korozji na gorąco” lub utlenianiu w tym środowisku.
• Ulepszona wymiana ciepła: Kołki zwiększają zewnętrzną powierzchnię rury od 3 do 8 razy, dramatycznie poprawiając wydajność wychwytywania ciepła ze spalin.

Inne kluczowe zastosowania

Ta sama zasada dotyczy innych wymagających scenariuszy wymiany ciepła:

• Kotły do wytwarzania energii:
  • Stosowane w sekcjach takich jak ekonomizer (do podgrzewania wody zasilającej) lub przegrzewacz (do podgrzewania pary powyżej punktu nasycenia).
  • Obsługują wodę/parę pod wysokim ciśnieniem wewnątrz (odporne na korozję przez 316L) i są wystawione na działanie gorących spalin ze spalania węgla, gazu lub oleju na zewnątrz (obsługiwane przez kołki).
• Jednostki odzysku ciepła odpadowego (WHRU):
  • Systemy te wychwytują energię cieplną z gorących strumieni spalin turbin gazowych, spalarni lub innych procesów przemysłowych, które w przeciwnym razie zostałyby zmarnowane.
  • Rury z kołkami idealnie nadają się do wydajnego wydobywania ciepła z tych często brudnych i korozyjnych spalin.
• Przemysł chemiczny:
  • W reaktorach wysokotemperaturowych, reformerach i piecach krakingowych, gdzie proces chemiczny wymaga precyzyjnego i wydajnego ogrzewania w korozyjnym środowisku.
• Nagrzewnice powietrza / podgrzewacze powietrza do spalania:
  • Służą do podgrzewania powietrza do spalania, które jest doprowadzane do pieca. Gorące spaliny przechodzą przez rury z kołkami, przenosząc ciepło resztkowe do napływającego powietrza, co znacznie poprawia ogólną efektywność paliwową pieca.