EN
Rovnice, která uvítá všechny námořní inženýry a manažery flotily u zařízení, která specifikují, zní následovně: Pokud jde o výběr výměníků chlazených mořskou vodou, hlavním faktorem, který je třeba zohlednit, je materiál. Skutečností je, že mořská voda je agresivní. Je vysoce korozivní, obsahuje vysoké množství chloridů a rozpuštěného kyslíku a je plná mikroorganismů, které se nemohou nasycit žráním materiálů, které nebyly správně zvoleny. Společnost SME každoročně provede více než 500 retrofitů a oprav a opakovaně se ukazuje, že výběr materiálu přímo ovlivňuje životnost i celkové náklady. Zde se zaměříme na tři nejčastěji používané materiály – titan, nerezovou ocel 316L a super austenitickou nerezovou ocel SMO 254 – a budeme je posuzovat z hlediska odolnosti proti korozi, mechanických vlastností, cenové hodnoty a vhodnosti pro provoz.
Odolnost proti korozi v mořském prostředí
Místní koroze ve formě bodové koroze a koroze v štěrbinách je hlavní příčinou poškození desek tepelných výměníků používaných s mořskou vodou.
Výchozí model je nerezová ocel 316L. Úroveň odolnosti materiálu vůči útoku chloridů je střední díky obsahu molybdenu (přibližně 2–3 %). Avšak u aplikací s nízkým průtokem či stojatou mořskou vodou hrozí riziko koroze v štěrbinách pod biofoulingovými usazeninami a pod těsněním. Většinou nahrazujeme desky z nerezové oceli 316L na lodích provozovaných v tropických oblastech a v prostředí slané či brakické vody, přičemž zjišťujeme, že desky jsou po 12 až 18 měsících napadeny bodovou korozi.
SMO 254 je superaustenitickou třídou s vyšším obsahem niklu. Má hodnotu PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) vyšší než 40, čímž je výrazně odolnější vůči bodové korozi způsobené chloridy než běžná nerezová ocel 316L. Funguje ve vlažné slané vodě a odolává krátkodobé chloraci či mírně stojatým prostředím. Doba životnosti SMO 254 bez významné koroze se může lišit; v různých projektech malých a středních podniků pro lodní stavbu v pobřežních oblastech byla dosud zaznamenána životnost 3 až 5 let.
Titan (třída 1 nebo 2) má v podstatě neomezenou spolehlivost při použití ve slané vodě. Pasivní oxidový film je velmi stabilní i při vysoké teplotě (až 120 ℃) a při proudění vysokou rychlostí. Na rozdíl od nerezových ocelí je titan odolný vůči problémům, jako je korozní trhlinování v štěrbinách, erozní koroze a napěťová korozní trhlinová porucha. Pokud není cena rozhodujícím faktorem a prostoj je nepřijatelný, pak titan dominuje.
Mechanické vlastnosti a tepelná vodivost
Kromě koroze musí desky výměníků tepla odolávat tlakovým rozdílům, vibracím a tepelným cyklům.
Mez kluzu materiálu 316L je přibližně 170 až 220 MPa. Je tvárný a snadno tvarovatelný, ale má nižší pevnost, a proto vyžaduje u systémů s vysokým tlakem tlustší desky, což vede k nižší tepelné účinnosti.
Maximální mez kluzu v řádu 300 až 350 MPa je u materiálu SMO 254 dosažitelná, což umožňuje použít tenčí a účinnější desky než dříve, aniž by došlo ke zhoršení pevnosti konstrukce. Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti často převyšuje nízkou tepelnou vodivost, což jej činí ideálním řešením pro malé konstrukce.
Titanová třída 2 má mez kluzu mezi 250 a 400 MPa a je také vynikajícím materiálem s vysokou odolností proti únavovému poškození. Naopak tepelná vodivost tohoto materiálu je nižší než 50 % tepelné vodivosti odpovídajících nerezových ocelí, proto je k dosažení stejného množství přenosu tepla nutné použít tenké tloušťky / efektivní průtoky. V deskách dochází k významnému poklesu teploty; naši techničtí specialisté doporučují optimální žebrování, aby se tomuto jevu předešlo při provádění retrofitů.
Svařitelnost a úvahy týkající se opravy
Ve skutečnosti jsou desky poškozeny mechanickým poškozením, poruchou těsnění a erozí. Výměna nebo oprava na místě musí být jednoduchá a snadno proveditelná.
316L lze snadno svařovat systémem TIG a je také snadné opravit. Na většině loděnicních dílen se nachází mnoho příkladů použití materiálu 316L a náhradní desky z 316L lze zakoupit ze skladu. Svařování však vede ke snížení odolnosti proti korozi v tepelně ovlivněné zóně (HAZ), což někdy vyžaduje po svařování chemické leptání.
Je důležité vyvinout cit pro svařování pomocí přídavných tyčí s vysokým obsahem niklu při aplikaci materiálu SMO 254 a dávat pozor na tepelný vstup během svařování. Pokud je svařování provedeno nesprávně, může dojít k vysrážení mezikovových fází, čímž se ztratí korozní výhody. Certifikovaní technici společnosti SME jsou školeni v postupech svařování superaustenitických slitin, avšak mnoho obecných opravných loděnic tuto schopnost nemá.
Prevence křehkosti vyžaduje úplné stínění při svařování titanu buď argonem, nebo heliem. Nejde o úkol pro nekvalifikované osoby. Avšak protože titan je velmi odolný vůči erozi, celkový počet oprav je nižší. SME uvádí, že je nejlepší desky po poškození nahradit továrním svarem a neprovádět opravy na místě.
Náklady a životní hodnota
Počáteční ekonomické náklady často rozhodují o nákupu produktu, avšak při analýze životního cyklu tomu tak není.
Nejlevnější materiál na počátku je 316L. Avšak jeho krátká životnost ve slané vodě (obvykle 2–3 roky) způsobuje, že náklady na náhradu, výměnu těsnění a provozní přerušení mohou během desetiletého provozu lodě ztrojnásobit celkové náklady.
SMO 254 stojí dvakrát až třikrát více než 316L, avšak v typických podmínkách mořské vody vydrží 4 až 5 let. Návratnost se obvykle dosáhne za asi jeden a půl roku, což činí tento materiál cenově efektivní volbou pro střední požadavky na výkon.
První náklady jsou nejvyšší; původní titanové desky mají první náklady, které mohou být 5 až 8krát vyšší než u materiálu 316L. Protože desky mají fungovat 15 až 20 let, je nutnost jejich výměny velmi malá; pokud loď vyžaduje dlouhou životnost nebo vysokou spolehlivost, pak má tento přístup nejnižší celkové životní náklady pro takové lodě. Dodali jsme titan již více než 1000 lodím a za posledních více než 10 let nedošlo k žádnému selhání.
Závěr: Nechte rozhodnout odborníky na danou oblast
Zavazujeme se dosahovat výsledků! Ve společnosti SME neexistuje jediné řešení. Takové přístupy zde nepoužíváme. Náš tým více než sta inženýrů a odborných techniků ročně dokončí průměrně více než pět set projektů. Každý rok pro každou loděnici v Číně a pro poskytovatele služeb po celém světě; každý váš projekt je zaručen po dobu dvanácti měsíců. A pokud ne: „je důležité zapojit se již od začátku, a to i tím, že dodáme správný materiál, abychom vám pomohli začít.“ Pro nákladově efektivní a časově orientovanou podporu pro materiál 316L, pro spolehlivý výkon ze slitiny SMO 254 a pro zaručenou dodávku vašeho titanu vám slibujeme rychlou technickou podporu, globální montážní služby na místě a samozřejmě přesně přizpůsobené řezy a výrobu ve výrobní halě o rozloze 5000 m² v Nantongu. Vyžaduje to podrobnou analýzu provozu služby a životního cyklu lodi, stejně jako rozpočtu klienta, aby bylo možné navrhnout řešení s garancí, která zabrání selhání a minimalizuje náklady pro optimální výsledek.