EN
Mezi různé chladicí zdroje pro námořní plavidla a zařízení v pobřežních oblastech patří mořská voda mezi udržitelné zdroje s nízkou cenou, avšak zároveň patří mezi nejagresivnější korozní prostředí pro materiály tepelných výměníků. K degradaci tohoto prostředí přispívá mnoho faktorů, například vysoká koncentrace chloridů a rozpuštěného kyslíku, biologická aktivita při vysokých teplotách, přítomnost suspendovaných tuhých částic a kolísání teploty. Znalost kompatibility materiálů není pro lodního provozovatele ani námořního inženýra pouze akademickou záležitostí, ale je zásadní pro spolehlivý provoz lodí, minimalizaci prostojů a také pro kontrolu nákladů během celého životního cyklu lodi.
Porozumění koroznímu prostředí
Výměníky tepla mořskovodních chladicích systémů mohou představovat různá kombinovaná rizika. Obecná korozí postupně ztenčuje kovové povrchy, zatímco bodová korozí vytváří malé díry v kovu a může vést ke zničení trubky na kritickém místě. Galvanická korozí vzniká, když jsou ve vodivém elektrolytu mořské vody spojeny dva různé kovy, čímž se zvyšuje útok na méně nobelní kov. Štěrbinová korozí vzniká při nedostatečném průtoku vody ve štěrbinách pod těsněními a u spojů trubek s tubulární deskou. Mikrobiologicky indukovaná korozí (MIC) je jev způsobený mikroorganismy, bakteriemi, které se rozmnožují uvnitř kovů a výrazně urychlují korozní procesy. Výběr mezi těmito možnostmi vyžaduje pečlivé zvážení vhodného materiálu, přičemž je třeba brát v úvahu nejen jeho prvkové složení, ale i podmínky provozu – tedy prostředí, ve kterém je materiál vystaven mořské vodě, teplotě, elektrickému proudu a režimu chlorace.
Běžné rodiny slitin a jejich výkon
Měděné slitiny, jako je kupronikl (90/10 a 70/30) a hliníková mosaz, jsou již dlouhou dobu běžnými materiály pro trubky tepelných výměníků používaných ve slané vodě. Mají dobrou odolnost proti korozi, vynikající tepelnou vodivost a považují se za odolné vůči biofoulingu. Avšak při vysokých rychlostech proudění trpí erozní korozi a při znečištění sulfidy dochází k urychlenému útoku. Nerezové oceli v duplexních, vysoce pevných austenitických a superaustenitických provedeních poskytují vynikající mez pevnosti v tahu a odolnost proti bodové korozi. Vysoce pevné oceli, bez ohledu na formu pevnosti, jsou v uvedených teplotách náchylné k mezerové korozi a chlorování je nutné řídit, aby se její výskyt omezil.
Niklové slitiny mají velmi vysokou odolnost proti korozi v širokém rozsahu teplot, avšak patří mezi dražší slitiny, což je může činit příliš drahými pro použití v aplikacích s nižší hodnotou. Hliníkové slitiny naopak mají velmi nízkou hmotnost a jsou levné, ale mají špatnou odolnost proti mořské vodě a obvykle je nutné je používat se speciálním potahem, aby nedošlo k proražení trubky.
Důvod pro použití titanu
Korozní odolnost a pevnost titanu jej činí nejvhodnějším materiálem pro výměníky tepla chlazené mořskou vodou. Téměř nepropustný vůči útoku chloridů zajišťuje pasivní oxidový film odolnost proti bodové a štěrbinové korozi i v teplé, chlorované mořské vodě. Titanové trubky dobře odolávají poškození způsobenému erozí, MIC (mikrobiálně indukovanou korozi) a únavou materiálu a lze je použít při vysoké rychlosti proudění. Ve většině případů je dlouhodobá životnost titanového zařízení nebo instalace (obvykle přes 30 let bez nutnosti výměny) nejekonomičtější volbou, pokud se zohlední jak počáteční investiční náklady, tak celoživotní náklady na údržbu, ve srovnání s náklady na slitiny mědi. Pokud jde o zvláště náročné aplikace, kde je klíčová bezpečnost provozu – například chlazení systémů na offshore platformách nebo cirkulace na vrcholu LNG nádrží – žádný jiný materiál se titanu nezdá být lepší.
Strategie zmírnění dopadů mimo výběr materiálu
Při rozhodování o konkrétní slitině jsou stejně důležité i další faktory, jako je účel použití a návrhové metody. Životnost trubek lze prodloužit pomocí katodické ochrany, buď pomocí obětované anody, nebo pomocí vnuceného proudu, čímž se zabrání galvanickému napadení nebo bodové korozi materiálu trubek. Nátěry poskytují aktivní ochranu ve formě fyzikální bariéry, například gumovými výstelkami nebo epoxidovými nátěry v bezrozpouštědlových systémech, čímž se zpomaluje rychlost koroze u prvků z uhlíkové oceli. Inhibitory tvorby šupin/koroze mohou být účinné při prevenci koroze pod usazeninami tím, že se dávkuje přesně stanovené množství pro ochranu proti bodové korozi – usazeniny tak nezpůsobí napadení materiálu. Pravidelné monitorování faktorů, jako je korozní potenciál, chemické složení vody a tloušťka stěny trubek, umožňuje včasně zjistit degradaci, a proto lze provést preventivní údržbu ještě před tím, než dojde ke katastrofálnímu selhání.
Závěr
Kompatibilita materiálů pro použití v tepelných výměnících chlazených mořskou vodou vyžaduje promyšlený přístup, který zohledňuje korozivní povahu mořské vody, vlastnosti zvolených materiálů a náklady na instalaci a údržbu. Jako součást SME Group disponujeme více než 20letou odborností v oblasti námořního inženýrství a služeb pro tepelné výměníky, abychom klientům pomohli učinit tyto složité rozhodnutí. Díky naší dílně o rozloze přes 5000 m² v Nantongu a certifikaci ISO pro systémy řízení kvality je náš tým více než 100 inženýrů a techniků oprávněn poskytovat komplexní řešení – od poradenství při výběru slitin a teoretického plánování modernizace až po dodávku náhradních dílů a provádění oprav a údržby. Ať už jde o výměnu trubek v kondenzátoru z oceli potažené titanem nebo o implementaci vylepšení pro vyšší výkon, jsme tu, abychom pomohli. Kontaktujte nyní náš technický tým, požádejte o cenovou nabídku pro jakoukoli službu nebo se dozvězte více o našich službách prostřednictvím studií případů a dokumentace produktů.