EN
Yhtälö tervehtii kaikkia merikoneinsinöörejä ja laivastojohtajia laitteissa, joita he määrittelevät, ja tässä se on: Kun valitsette merivedellä jäähdytettyä vaihtoa, tärkein tekijä, jota teidän on otettava huomioon, on materiaali. Totuus on, että merivesi on haitallista. Se on erittäin syövyttävää, sisältää paljon klorideja ja liuennutta happikokoa ja on täynnä eliöitä, jotka syövät mielihyvin mitä tahansa väärin valittuja materiaaleja. SME suorittaa yli 500 päivitystä ja korjausta vuodessa, ja on jatkuvasti havaittu, että materiaalin valinta vaikuttaa suoraan laitteen käyttöikään ja lopulliseen kustannukseen. Tässä keskitämme huomion kolmeen yleisimmin käytettyyn materiaaliin – titaaniin, 316L-ruostumattomaan teräkseen ja SMO 254 -superausteniittiseen ruostumattomaan teräkseen – ja tarkastelemme niitä korrosiivisuuden kestävyyden, mekaanisten ominaisuuksien, arvon ja käyttökelpoisuuden näkökulmasta.
Korrosiorkestalo meriympäristöissä
Paikallinen korroosio, joka ilmenee piste- ja saumakorroosiona, on pääasiallinen syy lämmönvaihtimen levyjen vaurioitumiselle merivedenkäytössä.
Oletusmalli on 316L-ruostumaton teräs. Materiaalin vastustuskyky kloridihyökkäyksiä vastaan on keskitasoa, koska siinä on molybdeenin määrä (noin 2–3 %). Kuitenkin alhaisen virtausnopeuden tai seisovan meriveden sovelluksissa riski halkeamakorroosiolle on olemassa biojätteen ja tiivistimen alla. Useimmiten vaihdammekin 316L-levyt aluksissa, jotka toimivat trooppisissa alueilla ja suolaisessa tai brackish-vetisessä ympäristössä, ja havaitsemme, että levyt ovat saaneet pisteitä noin 12–18 kuukauden kuluttua.
SMO 254 on super-austeniittinen laatu, joka sisältää myös huomattavasti enemmän nikkeliä. Sen PREN-arvo (Pitting Resistance Equivalent Number) on yli 40, mikä tekee siitä huomattavasti klorideja vastaan kestävämmän verrattuna tavalliseen 316L-materiaaliin. Se toimii lämpimässä suolavedessä ja kestää lyhytaikaista klooria tai hieman seisovia ympäristöjä. SMO 254:n kesto ilman merkittävää korroosiota vaihtelee, ja eri pien- ja keskisuurissa merenkulkuhankeissa rannikkoalueilla on tähän mennessä havaittu keston olevan 3–5 vuotta.
Titaani (luokka 1 tai 2) käytettäessä merivedessä titaanilla on käytännössä rajoittamaton luotettavuus. Passiivinen oksidikalvo on erinomaisen vakaa jopa korkeassa lämpötilassa (enintään 120 °C) ja suurissa virtausnopeuksissa. Toisin kuin ruostumattomalla teräksellä, titaani on vastustuskykyinen esimerkiksi kapeikkojen korroosioon, kulutuskorroosioon ja jännityskorroosiomurtumiin. Kun hinta ei ole ratkaiseva tekijä ja käyttökatkot ovat täysin sallimattomia, titaani on ehdottomasti paras vaihtoehto.
Mekaaniset ominaisuudet ja lämmönjohtokyky
Lisäksi korroosiota tulee ottaa huomioon lämmönvaihtimen levyjen on kestettävä paine-eroja, värähtelyjä ja lämpökuormitusta.
316L:n myötöraja on noin 170–220 MPa. Se on muovailtavaa ja helposti muotoiltavaa, mutta sen lujuus on alhaisempi, minkä vuoksi korkeapaineisiin järjestelmiin tarvitaan paksuempia levyjä, mikä heikentää lämmönsiirron tehokkuutta.
SMO 254 -teräksellä voidaan saavuttaa enimmillään noin 300–350 MPa:n myötölujuus, mikä mahdollistaa ohuemmat ja tehokkaammat levyt kuin aiemmin oli mahdollista, mutta ilman rakenteellisen eheytetyn vaarantamista. Korkea lujuusmassasuhde ylittää usein alhaisen lämmönjohtavuuden, mikä tekee siitä ideaalin suunnitteluratkaisun pienille rakenteille.
Titaani luokkaa 2:lla on myötölujuus 250–400 MPa, ja se on myös erinomainen kovuutta ja väsymisvastusta tarjoava materiaali. Sen lämmönjohtavuus on vähemmän kuin 50 % vastaavan ruostumattoman teräksen lämmönjohtavuudesta, joten lämmön siirron saavuttamiseksi vaaditaan ohuita levyjä ja tehokkaita virtauskuvioita. Levyissä esiintyy huomattavaa lämpötilan laskua, ja teknisen tiimimme suunnittelutyöntekijät suosittelevat optimaalista ripustetta tämän kompensoimiseksi, kun suoritamme päivityksiä.
Hitsattavuus ja korjausnäkökohdat
Käytännössä levyt vaurioituvat mekaanisesta vauriosta, tiivisteiden epäonnistumisesta ja kulutuksesta. Korvaaminen tai korjaaminen paikalla tulee olla helppoa valita.
316L-saustametallia voidaan helposti hitsata TIG-järjestelmällä, ja sitä on helppo korjata. Useissa telakkojen työpajoissa käytetään 316L-saustametallia, ja 316L-varalevyjä voidaan ostaa varastosta. Hitsaaminen kuitenkin vähentää korroosionkestävyyttä hitsausalueen lämpövaikutusalueella (HAZ), mikä joskus edellyttää hitsausten jälkeistä happokäsittelyä.
On tärkeää kehittää taitoa hitsata SMO 254 -terästä korkean nikkeli- ja nikkelipitoisuuden täyteputkien avulla ja olla varovainen lämpötehon kanssa hitsaustyössä. Korroosionkestävyyden etua voidaan menettää, jos virheellinen hitsaus aiheuttaa metalliseosten muodostumista. SME:n sertifioitujen teknikoiden koulutus kattaa superausteniittisten terästen hitsaustekniikat, mutta monet yleiset korjaustelakat eivät ole kykeneviä tähän.
Tiitin hitsaamisen aikana embrittlementin estämiseksi vaaditaan täydellistä suojausta joko argonilla tai heliumilla. Tätä ei saa tehdä kouluttamattomien henkilöiden toimesta. Tiitti on kuitenkin erinomaisen kestävä eroosiolle, mikä johtaa vähemmän korjauksiin yhteensä. SME:n mukaan on parasta vaihtaa levyt tehdas hitsauksella, kun vahinko on tapahtunut, eikä korjata kentällä.
Kustannukset ja elinkaaren arvo
Alkuperäinen taloudellinen kustannus voi usein olla ratkaiseva tekijä tuotteen ostossa, mutta kun kyseessä on elinkaarianalyysi, näin ei ole.
Edullisin alussa on 316L. Sen lyhyt käyttöikä suolavedessä (tyypillisesti 2–3 vuotta) johtaa kuitenkin korvausten, tiivistekorvausten ja häiriöiden lisääntymiseen, mikä voi nostaa kokonaiskustannukset kolminkertaisiksi aluksen kymmenen vuoden toiminta-ajalle.
SMO 254:n hinta on kaksi tai kolme kertaa 316L:n hintaa, mutta se kestää tyypillisissä merivedeissä 4–5 vuotta. Se saavutetaan yleensä noin vuoden ja puolen kuluttua, mikä tekee siitä kustannustehokkaan valinnan keskitason suorituskyvyn vaatimuksiin.
Ensimmäinen kustannus on korkein kustannus; alkuperäiset titaanilevyt ovat ensimmäisen kustannuksen luokassa, ja niiden hinta voi olla 5–8-kertainen verrattuna 316L-teräkseen. Koska levyt ovat tarkoitettu käytettäviksi 15–20 vuoden ajan, niiden vaihto on erittäin harvinaista; jos alus vaatii pitkää käyttöikää tai korkeaa tehtäväsuorituskykyä, tämä ratkaisu tarjoaa aluksille alhaisimman elinkaarikustannuksen. Olemme jo toimittaneet titaania yli 1000:lle aluksele, eikä yhtään vikaa ole ilmennyt viimeisen 10+ vuoden aikana.
Johtopäätös: Anna SME ohjata päätöstäsi
Olemme sitoutuneet saavuttamaan tuloksia! SME:ssä ei ole yhtä ainoata ratkaisua. Me emme tee sellaisia asioita täällä. Yli sadan insinöörin ja ammattimaisen teknikoiden tiimi tarjoaa keskimäärin yli viisisataa valmiiksi suoritettua projektia joka vuosi. Jokaiselle kiinalaiselle telakalle ja maailman palveluntarjoajille – jokaiseen teidän projekteihinne liittyy kaksitoistakuukautinen takuu. Ja jos ei: »Se on juuri siitä, että otamme osaa – vaikka se tarkoittaisi oikean materiaalin toimittamista teidän käyttöönne.« Tämä kustannustehokas ja aikapohjainen tukea 316L-teräkselle, luotettava suorituskyky SMO 254 -teräkselle ja varmistettu toimitus titaniista – lupaus teille nopeasta teknisestä tuesta, paikan päällä tapahtuvista maailmanlaajuisista asennuspalveluista ja tietysti täsmälleen sopivista leikkauksista ja valmistuksista Nantongissa sijaitsevassa 5000 neliömetrin laitoksessamme. Tähän tarvitaan syvällinen arviointi palvelutoiminnasta ja aluksen elinkaaresta sekä asiakkaan budjetista, jotta voidaan laatia ehdotus, jossa takuu estää epäonnistumisen ja minimoi kustannukset optimaalisesti.