EN
En ekvation kommer att möta alla mariningenjörer och flottchefers utrustning som de specificerar – och här är den: När det gäller valet av ditt sjövattenkylda värmväxlare är materialet den främsta faktorn som måste beaktas. Sanningen är att sjövatten är skadligt. Det är mycket korrosivt, innehåller höga halter klorider och löst sygen, och är fullt av organismer som inte kan få nog av att förstöra material som inte är korrekt specificerade. SME genomför mer än 500 ombyggnader och reparationer per år, och det visar sig konsekvent att valet av material direkt påverkar livslängden och slutkostnaden. Här fokuserar vi på tre av de vanligaste materialen – titan, 316L rostfritt stål och SMO 254 superaustenitiskt rostfritt stål – och undersöker dem ur aspekterna korrosionsmotstånd, mekaniska egenskaper, värde och lämplighet för användning.
Korrosionsresistens i marina miljöer
Lokal korrosion i form av punktkorrosion och spaltkorrosion är den främsta orsaken till skador på värmväxlarplattor vid användning med sjövatten.
Standardmodellen är 316L-rostfritt stål. Materialets motstånd mot kloridangrepp är i måttlig grad på grund av molybdenhalten (cirka 2–3 %). Men vid lågflöde/stagnant sjövatten finns en risk för sprickkorrosion under biofoulingavlagringar och under tätningsringen. I de flesta fall byter vi ut 316L-plattan på fartyg som opererar i tropikerna och i salt- eller bräskt vatten, och konstaterar att plattan angripits av punktkorrosion efter ca 12–18 månader.
SMO 254 är en superaustenitisk legering med högre nickelhalt. Den har ett PREN-värde (Pitting Resistance Equivalent Number) över 40, vilket gör den betydligt mer motståndskraftig mot punktkorrosion i kloridmiljöer jämfört med vanlig 316L-legering. Den fungerar i varmt saltvatten och är motståndskraftig mot kortvarig klorering eller miljöer med något begränsad vattenomsättning. Livslängden för SMO 254 utan omfattande korrosion kan variera; i olika SME-projekt för fartygsbyggnad i kustnära miljöer har den hittills visat sig hålla 3–5 år.
Titan (grad 1 eller 2) har i praktiken obegränsad pålitlighet vid användning i havsvatten. Den passiva oxidfilmen är mycket stabil även vid hög temperatur (upp till 120 °C) och i ström med hög hastighet. Till skillnad från rostfritt stål är titan motståndskraftigt mot problem såsom spaltkorrosion, erosion-korrosion och spänningskorrosionsbrott. När pris inte är en faktor och driftstopp är oacceptabelt är titan det bästa valet.
Mekaniska egenskaper och värmeledningsförmåga
Förutom korrosion måste värmväxlarplattorna motstå tryckskillnader, vibrationer och termisk cykling.
Flytgränsen för 316L är ungefär 170–220 MPa. Det är formbart och lätt att forma, men det är mindre hårt och kräver därför tjockare plattor för högtryckssystem, vilket leder till lägre termisk verkningsgrad.
En maximal flytgräns i storleksordningen 300–350 MPa är möjlig med SMO 254, vilket resulterar i tunnare och effektivare plattor än tidigare var möjligt, utan att påverka konstruktionens strukturella integritet. Förhållandet mellan hög hållfasthet och låg vikt överträffar ofta den låga termiska ledningsförmågan, vilket gör det till en idealisk konstruktion för små strukturer.
Titanium grad 2 har en flytgräns mellan 250 och 400 MPa och är också ett utmärkt material med god slagseghet och utmärkt utmattningshållfasthet. I motsats till detta är termiska ledningsförmågan hos detta material mindre än 50 % av motsvarande rostfritt stål, vilket kräver tunna tjocklekar/effektiva flöden för att uppnå likvärdig värmeöverföring. Det orsakar en betydande temperaturfall i plattorna; vårt tekniska team rekommenderar optimal korrigering för att kompensera för detta vid våra ombyggnader.
Svetsbarhet och reparationsoverväganden
I praktiken skadas plattor genom mekanisk skada, packningens felaktighet och erosion. Utbyte eller reparation på plats måste vara enkla att välja.
316L kan enkelt svetsas med ett TIG-system och är lätt att reparera. Det finns många exempel på 316L i de flesta varvsverkstäder, och reservplattor av 316L kan köpas in. Svetsning leder dock till en minskad korrosionsbeständighet i den värmeberörda zonen (HAZ), vilket ibland kräver efterbehandling med syrlig rengöring.
Det är viktigt att utveckla en skarp känsla för svetsning med fyllnadsstavar med hög nickelhalt vid användning av SMO 254 samt att vara försiktig med värmemängden under svetsarbetet. Korrosionsfördelen kan gå förlorad om felaktig svetsning leder till utfällning av intermetalliska faser. SME:s certifierade tekniker är utbildade i superaustenitiska svetsprocedurer, men många allmänna reparationssmedjor saknar denna kompetens.
Förhindring av sprödhet kräver full skyddning vid svetsning av titan, antingen med argon eller med helium. Det är inte något som obehöriga personer ska utföra. Men eftersom titan är mycket motståndskraftigt mot erosion krävs färre reparationer totalt sett. SME påstår att det är bäst att byta ut plattorna med en fabrikssvets när skada har uppstått, och inte göra fältskrovningar.
Kostnad och livscykelvärde
Den ursprungliga ekonomiska kostnaden kan ofta vara den avgörande faktorn vid inköp av en produkt, men när det gäller livscykelanalys är detta inte fallet.
Den billigaste varianten vid inköp är 316L. Men med dess korta livslängd i saltvatten (vanligtvis 2–3 år) kan kostnaden för utbyte, tätningsringens utbyte och driftstörningar öka den totala kostnaden till tre gånger så mycket som under fartygets driftperiod på ett decennium.
SMO 254 kostar två eller tre gånger så mycket som 316L, men ger 4 eller 5 års användning i typiska havsvattenförhållanden. Återbetalningen uppnås vanligtvis inom cirka ett och ett halvt år, vilket gör det till ett kostnadseffektivt val för medelhöga krav på prestanda.
Den första kostnaden är den högsta kostnaden; de ursprungliga titanplattorna har den första kostnaden, vilken kan vara 5–8 gånger högre än för 316L. Eftersom plattorna ska användas i 15–20 år är utbyten mycket sällsynta; om fartyget kräver en lång livslängd eller hög driftsäkerhet är detta den lägsta livscykelkostnaden för den typen av fartyg. Vi har redan levererat titan till över 1000 fartyg, och under de senaste 10+ åren har inga fel uppstått.
Slutsats: Låt SME vägleda ditt beslut
Vi är dedikerade till att uppnå resultat! Vid SME finns det inte en enda lösning. Vi gör inte den typen av saker här. Vårt team på över hundra ingenjörer och professionella tekniker levererar i genomsnitt över femhundra färdiga projekt varje år – årligen för varvshusen i Kina och tjänsteleverantörerna i hela världen. Var och ett av dina projekt omfattas av en tolv månaders garanti. Och om inte: «Det handlar om att engagera sig redan från början – även om det innebär att tillhandahålla rätt material så att du kommer igång.» För kostnadseffektiv och tidsdriven möjliggörande av 316L, för pålitlig prestanda från SMO 254 och för säker leverans av ditt titan – lovar vi dig snabb teknisk support, globala installations- och monteringsstödtjänster på plats samt naturligtvis exakt anpassade skärningar och konstruktioner vid vår fabrik på 5000 kvadratmeter i Nantong. Det kräver en ingående utvärdering av driftverksamheten och fartygets livscykel, i kombination med kundens budget, för att kunna lämna ett förslag med en garanti som förhindrar fel och minimerar kostnader för optimal prestanda.