EN
Rovnica pozdraví všetkých námorných inžinierov a manažérov flotily pri výbere zariadení, a tu je táto rovnica: Pri výbere výmenníkov chladených morskou vodou je hlavným faktorom, ktorý musíte zohľadniť, materiál. Pravdou je, že morská voda je agresívna. Je veľmi korozívna, obsahuje vysoké množstvo chloridov a rozptýleného kyslíka a je plná mikroorganizmov, ktoré sa len nedokážu nasýtiť nevhodne vybranými materiálmi. Spoločnosť SME každoročne vykonáva viac ako 500 rekonštrukcií a opráv a opakovane sa ukazuje, že výber materiálu priamo ovplyvňuje životnosť a celkové náklady. Tu sa zameriame na tri najčastejšie používané materiály – titán, nehrdzavejúcu oceľ triedy 316L a super austenitickú nehrdzavejúcu oceľ SMO 254 – a budeme ich posudzovať z hľadiska odolnosti voči korózii, mechanických vlastností, ekonomickej hodnoty a vhodnosti pre prevádzku.
Odolnosť voči korózii v námornom prostredí
Lokalizovaná korózia v podobe bodovitej a štrbinovej korózie je hlavnou príčinou poškodenia dosiek tepelných výmenníkov pri použití v morskej vode.
Predvolený model je nerezová oceľ triedy 316L. Úroveň odolnosti materiálu voči útoku chloridov je stredná v dôsledku obsahu molybdénu (približne 2–3 %). Avšak pri aplikáciách s nízkym prietokom alebo stojacou morskou vodou je riziko korozií v štrbinách pod biologickými usadeninami a pod tesniacimi tesneniami. Väčšinou vymieňame dosky z nehrdzavejúcej ocele 316L na lodích, ktoré plávajú v tropických oblastiach a v slanej alebo brakovej vode, a zisťujeme, že dosky boli po približne 12–18 mesiacoch poškodené bodovou koróziou.
SMO 254 je super-austenitickou značkou s vyšším obsahom niklu. Má hodnotu PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) vyššiu ako 40, čo ju robí výrazne odolnejšou voči bodovej korózii spôsobenej chloridmi v porovnaní s bežnou nehrdzavejúcou oceľou 316L. Funguje v teplej slanej vode a je odolná voči krátkodobej chlorácii alebo mierne stojacim prostrediam. Doba životnosti SMO 254 bez významnej korózie sa môže líšiť; v rôznych projektoch malých a stredných podnikov v lodiarskom priemysle v pobrežných oblastiach sa doteraz ukázalo, že trvá 3 až 5 rokov.
Titán (trieda 1 alebo 2) má v podstate neobmedzenú spoľahlivosť pri použití vo vode z mora. Pasívna oxidová vrstva je veľmi stabilná aj pri vysokých teplotách (až do 120 ℃) a pri prúde s vysokou rýchlosťou. Na rozdiel od nehrdzavejúcich ocelí je titán odolný voči problémom, ako je korózia v štrbinách, erózna korózia a napäťová korózia. Ak cena nie je rozhodujúcim faktorom a výpadok prevádzky je neprijateľný, titán je najvhodnejším materiálom.
Mechanické vlastnosti a tepelná vodivosť
Okrem korózie musia platne teplovýmenníkov odolať rozdielom tlakov, vibráciám a tepelným cyklom.
Mezná pevnosť v ťahu 316L je približne 170 – 220 MPa. Je kujný a ľahko tvarovateľný, avšak má nižšiu pevnosť, čo vedie k použitiu hrších platní v systémoch s vysokým tlakom a tým k nižšej tepelnej účinnosti.
Maximálna medza klzu v poradí 300 – 350 MPa je možná pri zliatine SMO 254, čo umožňuje tenšie a účinnejšie dosky ako predtým, bez kompromisu s štrukturálnou celistvosťou. Vysoký pomer pevnosti ku hmotnosti často prekračuje nízku tepelnú vodivosť, čo ho robí ideálnym riešením pre malé konštrukcie.
Titanium triedy 2 má medzu klzu v rozmedzí 250 až 400 MPa a je tiež vynikajúcim materiálom s vysokou odolnosťou proti únavovému poškodeniu. Naopak, tepelná vodivosť tohto materiálu je menej ako 50 % v porovnaní s nerezovou oceľou, preto je potrebné použiť tenké dosky a efektívne prietoky, aby sa dosiahlo rovnaké množstvo prenosu tepla. V doskách vzniká významný pokles teploty; naši technici odporúčajú optimálny vlnitý tvar dosiek, aby sa tento efekt vyvážil pri realizácii retrofittov.
Zváranie a úvahy týkajúce sa opravy
V praxi sa dosky poškodzujú mechanickým poškodením, poškodením tesniacich tesnení a eróziou. Výmena alebo oprava na mieste musia byť jednoduché na vykonanie.
316L sa ľahko zvára pomocou systému TIG a je jednoduché opraviť. Príklady použitia 316L sa nachádzajú v mnohých lodeniciach a náhradné dosky z materiálu 316L sa dajú zakúpiť zo skladu. Zváranie však spôsobuje zníženie odolnosti voči korózii v oblasti tepelne ovplyvnenej zóny (HAZ), čo niekedy vyžaduje po zváraní kyselinové očistenie (pickling).
Je dôležité vyvinúť cit pre zváranie s vysokoniklovými prídavnými materiálmi pri aplikácii SMO 254 a dávať pozor na tepelný vstup počas zváracích prác. Výhoda z odolnosti voči korózii sa môže stratiť, ak nevhodné zváranie spôsobí vznik intermetalických fáz. Certifikovaní technici spoločnosti SME sú školení v postupoch zvárania super-austenitických zliatin, avšak mnoho bežných opravovní nemá túto schopnosť.
Predchádzanie krehnutiu vyžaduje úplné chránenie počas zvárania titánu buď argónom, alebo héliom. Nie je to úloha pre nekvalifikovaných ľudí. Avšak keďže titán je veľmi odolný voči erózii, celkovo je potrebných menej opráv. SME uvádza, že v prípade poškodenia je najlepšie nahradiť dosky továrenským zvarom a nepoužívať polepovanie na mieste.
Náklady a životná hodnota
Počiatočné ekonomické náklady sa často stávajú rozhodujúcim faktorom pri nákupе výrobku, avšak pri analýze životného cyklu tomu tak nie je.
Najlacnejší materiál na začiatku je 316L. Avšak vzhľadom na jeho krátku životnosť v morskej vode (zvyčajne 2–3 roky) môžu náklady na výmenu, výmenu tesniacich tesnení a prevádzkové prerušenia zvýšiť celkové náklady až trojnásobne počas desaťročného prevádzkového obdobia plavidla.
SMO 254 stojí 2 alebo 3-krát viac ako 316L, avšak v typických podmienkach morskej vody vydrží 4 alebo 5 rokov. Návratnosť sa zvyčajne dosiahne približne za rok a pol, čím sa stáva cenovo efektívnou voľbou pre stredné požiadavky na výkon.
Prvá cena je najvyššia cena; pôvodné titánové dosky majú prvú cenu, ktorá môže byť 5 až 8-krát vyššia ako cena materiálu 316L. Keďže dosky majú prevádzkovú životnosť 15 až 20 rokov, ich výmena je veľmi zriedkavá; ak loď vyžaduje dlhú životnosť alebo má vysoké nároky na výkon, potom tento prístup poskytuje najnižšie celoživotné náklady pre také lode. Dodali sme titán už viac ako 1000 lodiam a za posledných 10+ rokov sa u nich nevyskytli žiadne poruchy.
Záver: Nech odborníci (SME) vedú vaše rozhodovanie
Zaviazali sme sa dosiahnuť výsledky! V spoločnosti SME neexistuje jediné riešenie. Takýmto spôsobom tu nepostupujeme. Náš tím viac ako sto inžinierov a odborných technikov každoročne dokončí priemerne viac ako päťsto projektov. Každý rok pre každú lodeniciu v Číne a poskytovateľov služieb po celom svete; každý váš projekt je zárukou pokrytý dvanásť mesiacov. A ak nie: „ide o to, aby sme sa zapojili už od začiatku, ak by to znamenalo poskytnúť správny materiál, aby ste mohli začať.“ Pre nákladovo efektívne a časovo orientované riešenia pre zariadenia z nehrdzavejúcej ocele 316L, pre spoľahlivý výkon z materiálu SMO 254 a pre zaručené dodanie z titánu – sľubujeme vám rýchlu technickú podporu, globálne montážne služby na mieste a samozrejme presne prispôsobené rezanie a výrobu v našom závode s rozlohou 5000 štvorcových metrov v Nantongu. Na vypracovanie ponuky s garantovaným predchádzaním zlyhania a minimalizáciou nákladov pre optimálny výsledok je potrebné podrobné vyhodnotenie prevádzkových služieb a životného cyklu lode, ako aj rozpočtu zákazníka.