EN
Μια εξίσωση θα υποδεχτεί όλους τους μηχανικούς ναυτικών και διευθυντές στόλου στον εξοπλισμό που καθορίζουν, και αυτή είναι: Όταν πρόκειται για την επιλογή ανταλλάκτη θερμότητας ψυγμένου με θαλασσινό νερό, ο κύριος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι το υλικό. Η πραγματικότητα είναι ότι το θαλασσινό νερό είναι επικίνδυνο. Είναι ιδιαίτερα διαβρωτικό, περιέχει υψηλά επίπεδα χλωριδίων και διαλυμένου οξυγόνου και είναι πληθύσματος μικροοργανισμών που τρώνε με ευχαρίστηση οποιοδήποτε υλικό που δεν έχει επιλεγεί σωστά. Η SME πραγματοποιεί πάνω από 500 αναβαθμίσεις και επισκευές ετησίως και διαπιστώνεται συνεχώς ότι η επιλογή του υλικού επηρεάζει άμεσα τη διάρκεια ζωής και το τελικό κόστος. Σε αυτό το κείμενο θα επικεντρωθούμε σε τρία από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά — Τιτάνιο, ανοξείδωτο χάλυβα 316L και ανοξείδωτο χάλυβα SMO 254 υπερ-αυστηνιτικού τύπου — εξετάζοντάς τα από τις πλευρές της αντοχής στη διάβρωση, των μηχανικών ιδιοτήτων, της αξίας και της καταλληλότητας για χρήση.
Αντοχή σε διάβρωση σε θαλάσσιες περιβάλλοντα
Η τοπική διάβρωση, με τη μορφή βαθουλώματος (pitting) και διάβρωσης σε ρωγμές (crevice corrosion), είναι η κύρια αιτία αστοχίας των πλακών ανταλλακτών θερμότητας σε εφαρμογές με θαλασσινό νερό.
Το προκαθορισμένο μοντέλο είναι ανοξείδωτο χάλυβα 316L. Το επίπεδο αντοχής του υλικού στην επίθεση από χλωρίδια είναι μεσαίο, λόγω της περιεκτικότητας σε μολυβδένιο (περίπου 2–3%). Ωστόσο, σε εφαρμογές με χαμηλή ροή ή στάσιμο θαλασσινό νερό, υπάρχει κίνδυνος διάβρωσης σε σχισμές κάτω από βιοεπικαθίσματα και κάτω από τα παρεμβύσματα. Συνήθως αντικαθιστούμε την πλάκα 316L σε πλοία που λειτουργούν σε τροπικές περιοχές ή σε αλμυρό/βραχύδερμο νερό και διαπιστώνουμε ότι η πλάκα έχει υποστεί διάβρωση μετά από περίπου 12–18 μήνες λόγω πιτινγκ.
SMO 254 είναι υπερ-αυστηνιτικός βαθμός και περιέχει επίσης πολύ περισσότερο νικέλιο. Έχει αριθμό ισοδύναμης αντίστασης σε πιτινγκ (PREN) μεγαλύτερο του 40, γεγονός που το καθιστά σημαντικά πιο ανθεκτικό σε πιτινγκ από χλωρίδια σε σύγκριση με το συνηθισμένο υλικό 316L. Λειτουργεί σε ζεστό θαλασσινό νερό και είναι ανθεκτικό σε σύντομη χλωρίωση ή σε ελαφρώς στάσιμα περιβάλλοντα. Η διάρκεια ζωής του SMO 254 χωρίς σημαντική διάβρωση μπορεί να διαφέρει και έχει ήδη παρατηρηθεί να φτάνει από 3 έως 5 χρόνια σε διάφορα έργα ΜΜΕ για ναυπήγηση σε παράκτιες περιοχές.
Τιτάνιο (Βαθμός 1 ή 2) έχει ουσιαστικά απεριόριστη αξιοπιστία όταν χρησιμοποιείται σε θαλασσινό νερό. Το παθητικό οξείδιο είναι πολύ σταθερό ακόμη και σε υψηλή θερμοκρασία (έως 120 ℃) και σε ροή υψηλής ταχύτητας. Σε αντίθεση με τα ανοξείδωτα χάλυβα, το τιτάνιο είναι ανθεκτικό σε προβλήματα όπως διάβρωση σε ρωγμές, διάβρωση λόγω έντασης και θραύση λόγω τάσης. Όταν η τιμή δεν είναι κριτήριο και η διακοπή λειτουργίας είναι απαράδεκτη, το τιτάνιο επικρατεί.
Μηχανικές Ιδιότητες και Θερμική Αγωγιμότητα
Εκτός από τη διάβρωση, οι πλάκες των ανταλλακτών θερμότητας πρέπει να αντέχουν διαφορές πίεσης, ταλαντώσεις και θερμικές κυκλικές φορτίσεις.
Η οριακή αντοχή σε υπερβολική παραμόρφωση του 316L είναι περίπου 170–220 MPa. Είναι πλάστιμο και εύκολο στην κατασκευή, αλλά είναι λιγότερο ανθεκτικό και συνεπώς απαιτεί παχύτερες πλάκες για συστήματα υψηλής πίεσης, με αποτέλεσμα χαμηλότερη θερμική απόδοση.
Μια μέγιστη αντοχή υπό διαρροή της τάξης των 300–350 MPa είναι δυνατή με το SMO 254, γεγονός που οδηγεί σε λεπτότερες και πιο αποδοτικές πλάκες σε σύγκριση με το παρελθόν, χωρίς ωστόσο να θιγεί η δομική ακεραιότητα. Ο υψηλός λόγος αντοχής προς βάρος συχνά υπερβαίνει τη χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, καθιστώντας το ιδανικό για τον σχεδιασμό μικρών δομών.
Το τιτάνιο βαθμού 2 έχει αντοχή υπό διαρροή μεταξύ 250 και 400 MPa και αποτελεί επίσης εξαιρετικό υλικό με υψηλή αντοχή σε κόπωση. Αντίθετα, η θερμική αγωγιμότητα αυτού του υλικού είναι λιγότερο από το 50 % αυτής των αντίστοιχων ανοξείδωτων χαλύβων, με την ανάγκη χρήσης λεπτών πάχεων και αποτελεσματικών ροών για την επίτευξη ίσων ποσοτήτων μεταφοράς θερμότητας. Προκαλεί σημαντική πτώση θερμοκρασίας στις πλάκες· το τεχνικό μας τμήμα συνιστά τη βέλτιστη διαμόρφωση ραβδώσεων για την αντιστάθμιση αυτού του φαινομένου κατά την πραγματοποίηση των επισκευών μας.
Σκέψεις για τη συγκόλληση και την επισκευή
Στην πραγματικότητα, οι πλάκες υφίστανται ζημιά λόγω μηχανικής βλάβης, αποτυχίας των παρεμβυσμάτων και διάβρωσης. Η αντικατάσταση ή η επισκευή επιτόπου πρέπει να είναι απλή για να επιλεγεί.
το 316L μπορεί να συγκολληθεί εύκολα με σύστημα TIG και είναι εύκολο στην επισκευή. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα χρήσης 316L στα περισσότερα εργαστήρια ναυπηγείων και μπορούν να αγοραστούν εφεδρικές πλάκες 316L. Ωστόσο, η συγκόλληση οδηγεί σε μείωση της αντοχής στη διάβρωση στη ζώνη επηρεασμένη από τη θερμότητα (HAZ), γεγονός που μερικές φορές απαιτεί μετα-συγκολλητική πικελιά.
Είναι σημαντικό να αναπτυχθεί εξειδικευμένη εμπειρία στη συγκόλληση με γεμιστικές ράβδους υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο για την εφαρμογή SMO 254, καθώς και να ληφθεί υπόψη η είσοδος θερμότητας κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης. Το πλεονέκτημα στην αντοχή στη διάβρωση μπορεί να χαθεί εάν η ακατάλληλη συγκόλληση προκαλέσει την κατακρήμνιση διμεταλλικών φάσεων. Οι πιστοποιημένοι τεχνικοί της SME είναι εκπαιδευμένοι στις διαδικασίες συγκόλλησης υπερ-αυστηνιτικών υλικών, ωστόσο πολλά γενικά εργαστήρια επισκευής δεν διαθέτουν αυτήν τη δυνατότητα.
Η πρόληψη της εμβριθυνσης απαιτεί πλήρη προστασία κατά τη συγκόλληση τιτανίου, είτε με αργόν είτε με ήλιο. Δεν είναι κάτι που μπορούν να κάνουν άτομα χωρίς επαρκή εξουσιοδότηση. Ωστόσο, εφόσον ο τιτάνιος είναι πολύ ανθεκτικός στη διάβρωση, απαιτούνται λιγότερες επισκευές συνολικά. Η SME δηλώνει ότι είναι καλύτερο να αντικαθίστανται οι πλάκες με εργοστασιακή συγκόλληση όταν έχει προκληθεί ζημιά, και όχι να γίνεται επισκευή επιτόπου.
Κόστος και αξία κατά τη διάρκεια ζωής
Το αρχικό οικονομικό κόστος μπορεί συχνά να είναι ο καθοριστικός παράγοντας κατά την αγορά ενός προϊόντος, αλλά όταν πρόκειται για ανάλυση κύκλου ζωής, αυτό δεν ισχύει.
Ο φθηνότερος στην αρχή είναι ο 316L. Αλλά με τη σύντομη διάρκεια ζωής του σε αλμυρό νερό (συνήθως 2–3 χρόνια), η αντικατάσταση, η αντικατάσταση των παρεμβυσμάτων και οι διακοπές μπορούν να αυξήσουν το συνολικό κόστος κατά τρεις φορές στη δεκαετία λειτουργίας του πλοίου.
Ο SMO 254 κοστίζει 2 ή 3 φορές περισσότερο από τον 316L, αλλά προσφέρει χρήση 4 ή 5 ετών σε τυπικές συνθήκες θαλασσινού νερού. Συνήθως επιτυγχάνεται σε περίπου ένα και μισό χρόνο, αποτελώντας μια οικονομικά αποδοτική επιλογή για μεσαίες απαιτήσεις σε επίδοση.
Το 1ο κόστος είναι το υψηλότερο κόστος· οι αρχικές πλάκες τιτανίου έχουν το 1ο κόστος, το οποίο μπορεί να είναι 5–8 φορές υψηλότερο από το κόστος του υλικού 316L. Εφόσον οι πλάκες προορίζονται για λειτουργία επί 15–20 έτη, η αντικατάστασή τους πρέπει να είναι ελάχιστη· εάν το πλοίο απαιτεί μεγάλη διάρκεια ζωής ή υψηλή απόδοση, τότε αυτό αποτελεί το χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής για αυτού του είδους τα πλοία. Έχουμε ήδη προμηθεύσει τιτάνιο σε πάνω από 1.000 πλοία, τα οποία δεν έχουν αντιμετωπίσει καμία αστοχία τα τελευταία 10+ χρόνια.
Συμπέρασμα: Αφήστε τους ειδικούς να καθοδηγήσουν την απόφασή σας
Δεσμευόμαστε για την επίτευξη αποτελεσμάτων! Στην SME δεν υπάρχει μία μόνο λύση. Δεν κάνουμε αυτού του είδους τα πράγματα εδώ. Η ομάδα μας, που απαρτίζεται από πάνω από εκατό μηχανικούς και επαγγελματίες τεχνικούς, ολοκληρώνει κατά μέσο όρο πάνω από πεντακόσια έργα ετησίως. Κάθε χρόνο, για κάθε ναυπηγείο στην Κίνα και για τους παροχείς υπηρεσιών σε όλο τον κόσμο, κάθε έργο σας συνοδεύεται από εγγύηση δώδεκα μηνών. Και αν όχι: «Είναι θέμα απλής συμμετοχής, ακόμη και αν αυτό σημαίνει την παροχή του κατάλληλου υλικού για να ξεκινήσετε.» Για αυτήν την οικονομικά αποδοτική και χρονικά καθορισμένη ενίσχυση του 316L, για αξιόπιστη απόδοση από το SMO 254 και για εγγυημένη παράδοση από το τιτάνιό σας, σας υπόσχεται την άμεση τεχνική υποστήριξη, τις παγκόσμιες υπηρεσίες εγκατάστασης επιτόπου και, φυσικά, τις ακριβώς προσαρμοσμένες κοπές και κατασκευές στο εργοστάσιό μας των 5000 τ.μ. στο Nantong. Απαιτείται μια λεπτομερής αξιολόγηση της λειτουργίας της υπηρεσίας και του κύκλου ζωής του πλοίου, καθώς και του προϋπολογισμού του πελάτη, προκειμένου να διατυπωθεί μια πρόταση με εγγύηση που προλαμβάνει την αποτυχία και ελαχιστοποιεί το κόστος για τη βέλτιστη απόδοση.