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Hochsalziges Meerwasser stellt eine der anspruchsvollsten Umgebungen für einen maritimen Wärmeaustauscher dar. An Standorten wie dem Arabischen Golf, dem Roten Meer und bestimmten Abschnitten des Mittelmeers kann der Salzgehalt über 40 ppt betragen; zudem herrschen hohe Wassertemperaturen, hohe Konzentrationen gelösten Sauerstoffs sowie eine starke biologische Aktivität – all diese Faktoren beschleunigen die Korrosion, erhöhen die Ablagerung von Abscheidungen (Scale) und führen zu erheblichen Verschmutzungen (Fouling) am Plattenwärmeaustauscher (PHE). Schiffsbetreiber, die in diesen anspruchsvollen Gewässern unterwegs sind, können sich nicht auf herkömmliche Konstruktionen verlassen. Die SME Group mit über zwanzig Jahren Erfahrung im Bereich der maritimen Technik bietet Lösungen für diese Anforderung – unter Einsatz einer Kombination eigener Produkte, darunter ICCP, MGPS, SED und PHE sowie einer speziell auf hohe Salinität abgestimmten Auslegung unseres PHE.
1. Fortschrittliche Werkstoffauswahl für extreme Salinität
Die Werkstoffauswahl ist die Grundlage für jeden Plattenwärmeaustauscher (PHE), der für den Einsatz bei hoher Salinität konzipiert wird. Edelstahl 316L kann unter typischen Meerwasserbedingungen ausreichend sein, neigt jedoch bei hohen Salinitätsbedingungen leicht zur Loch- und Spaltkorrosion. SME empfiehlt Titan als ideale Werkstoffwahl für PHE-Platten bei Anwendungen mit hoher Salinität. Tatsächlich ist der passive Oxidfilm auf Titan selbst in heißen Chloridlösungen so außergewöhnlich stabil, dass er im Meerwasser eine theoretisch unendliche Lebensdauer aufweist – sowie die Gewissheit, dass ein katastrophaler Rohrbruch nicht eintreten kann.
Wo Titan für einige Anwendungen zu teuer wäre, schlagen wir die Verwendung superaustenitischer Edelstähle wie 254 SMO oder nickelbasierter Legierungen wie Alloy C-276 vor. Obwohl dies eine verbesserte Beständigkeit gegenüber lokal begrenzter, chloridinduzierter Korrosion bietet, sind bei Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit im Einsatz besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Unsere Ingenieure arbeiten mit jedem Kunden individuell an jedem einzelnen Behälter, um auf Grundlage der Salinitätsprofile, Temperaturbereiche und Betriebsgeschwindigkeiten die kosteneffizienteste Werkstoffauswahl zu treffen. In unserer in Nantong ansässigen, 5.000 m² großen, nach ISO 9001 zertifizierten Produktionsstätte halten wir uns strikt an die strengsten Materialvorgaben beim Bau des PHE, um den harten Bedingungen gerecht zu werden, denen Schiffe in den extremsten Umgebungen weltweit ausgesetzt sind.
2. Verhinderung von Ablagerungen und thermisches Management
Mehr Salz in der Flüssigkeit bedeutet einen höheren Anteil gelösten Calciumcarbonats, Magnesiumhydroxids und anderer verkalkungsverursachender Stoffe. Wenn das Meerwasser auf beiden Seiten des PHE erhitzt wird, scheiden sich diese Substanzen an den Platten ab und bilden eine Verkalkungsschicht, die den Wärmeübergang behindert und zu einem erhöhten Druckverlust führt. Wird die Verkalkung unkontrolliert fortschreiten, kann diese Schicht tatsächlich zu einer Verstopfung führen.
SME begegnet der Verkalkung durch mehrere konstruktive Ansätze. Die Wellenmuster der Platten sind so gestaltet, dass sie eine hohe Fluidturbulenz erzeugen, wodurch die Schubspannung an der Wärmeübertragungsfläche erhöht wird und die Wahrscheinlichkeit einer Verkalkungsanlagerung minimiert wird. Die Platten weisen zudem überdimensionierte Strömungskanäle in den heißesten Bereichen des Plattenpakets auf, um lokale Überhitzung zu reduzieren und so die Ausfällung zu verhindern. SME liefert außerdem Richtwerte für die Kühlwassereintrittstemperatur basierend auf der Calciumcarbonat-Ausfällungssättigungstemperatur der jeweiligen Handelszone.
In Umgebungen mit besonders aggressiven Meerwasserbedingungen kann SME selbstreinigende PHEs spezifizieren oder geeignete chemische Reinigungsverfahren vorschlagen, die für unsere Plattenmaterialien sicher sind. Gemeinsam mit einem MGPS (Marine Growth Prevention System) zur Kontrolle biologischen Wachstums – das Ablagerungserscheinungen verstärken kann – verfügt der Betreiber über die effizienteste Methode, um die thermische Leistung in rauen maritimen Umgebungen zu bewahren.
3. Verringerte Strömungsgeschwindigkeit und Erosionskontrolle
Diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten verringern teilweise die Verschmutzung, erhöhen andererseits jedoch die Erosions-Korrosionsrate. In hochsalinischen Gewässern, in denen Chloride besonders aggressiv angreifen, kann dies besonders problematisch sein. SME entwirft dies so, dass ein ausgewogener Mittelweg zwischen einer angemessenen Wärmeübertragungsrate und einer nicht zu starken Beanspruchung gefunden wird, um die Platten nicht zu schnell abzunutzen. Die Parameter, die zwischen hoher Geschwindigkeit und Erosions-Korrosion ausgeglichen werden können, sind für Titanplatten deutlich besser geeignet als für Edelstahlplatten.
Wir verwenden CFD-Modellierungen der Strömungsmuster über den Plattenstapel, um zu prüfen, ob bestimmte Bereiche innerhalb des Stapels an spezifischen Stellen hohe Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen könnten. Anschließend nutzen unsere Fachexperten (SME) ihr Know-how hinsichtlich Plattengeometrie, Anschlussgrößen und Dichtungskonfiguration, um die Strömungsverteilung so zu optimieren, dass Erosion verringert wird, gleichzeitig jedoch die Geschwindigkeit hoch genug bleibt, um Biofouling zu kontrollieren. Dadurch verringert sich die Anzahl der Platten in Schiffen, die in Regionen mit hoher Salinität verkehren, wo Fouling ein Problem darstellen kann.
4. Integrierter Korrosionsschutz für systemweite Zuverlässigkeit
Selbst hochwertige Plattenmaterialien können durch Angriffe beeinträchtigt werden, die an anderer Stelle des Gefäßes beginnen und durch Elektrochemie verursacht werden, die sich aus dem Kontakt salzhaltigen Wassers mit Rohrleitungen, Armaturen und Verbindungen ergibt. Streuströme, die von Kathodenschutzsystemen, elektrischen Fehlern oder sogar von erzeugten Potentialen an Antriebswellen ausgehen, können in Rohrleitungen eindringen, die Meerwasser enthalten, und zu einer raschen Korrosionsangriffen auf Wärmeaustauscherteile führen – unabhängig vom verwendeten Plattenmaterial.
Risiken, die durch den integrierten Schutzansatz von SMEs angegangen werden. Eine präzise, gezielte Rumpfprotektion wird durch das ICCP-System (Impressed Current Cathodic Protection) gewährleistet, wodurch sichergestellt ist, dass keine Streuströme vom Rumpf das PHE erreichen und beeinflussen können. Durch die Rotation der Wellenanlage kann sich statische Ladung aufbauen, was zu Spannungsniveaus führen kann, die Korrosion im Seewasserkühlkreislauf verursachen. Das SED (Shaft Earthing Device) neutralisiert die statische Elektrizität an der Welle und verhindert dadurch, dass potenziell korrosive Ströme über die Welle zum Wellengenerator und schließlich über das Außengehäuse des Wellengenerators ins Meerwasser fließen. In Kombination mit einem MGPS-System (das biologische Bewuchs auf Oberflächen verhindert, der Zellkorrosion durch unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen an metallischen Oberflächen auslösen kann), wirkt das kombinierte System effektiv gegen die Bedrohung durch sowohl korrosive als auch biologische Agentien unter Bedingungen hoher Salzkonzentration.
Das technische Support-Team von SME arbeitet mit Ihnen zusammen, um Ihr gesamtes Schiff – einschließlich Rohrmaterialien, Verbindungen und des bestehenden Korrosionsschutzes – zu analysieren und eine umfassende Lösung zu entwickeln, die die Lebensdauer Ihrer PHEs maximiert. Mit jährlich über 500 neuen und bestehenden Projekten sowie mehr als 100 Elektro- und Maschinenbauingenieuren ist die SME Group bestens positioniert, Ihre maßgeschneiderte PHE-Lösung selbst für extrem salinhaltige Umgebungen zu entwickeln – und Ihnen die erforderliche Sicherheit zu bieten. Bei uns reicht Ihre Lösung über Ihre Sorgen hinaus.