EN
Рівняння зустріне всіх морських інженерів та менеджерів флоту на обладнанні, яке вони вибирають, і ось воно: щодо вибору теплообмінника з охолодженням морською водою головним чинником, який потрібно враховувати, є матеріал. Справа в тому, що морська вода — агресивна речовина. Вона дуже корозійна, містить високий вміст хлоридів та розчиненого кисню й насичена організмами, які «положили око» на будь-які матеріали, неправильно підібрані для цих умов. SME щорічно виконує понад 500 модернізацій та ремонтів, і постійно виявляється, що вибір матеріалу безпосередньо впливає на термін служби й загальну вартість. У цьому матеріалі ми зосередимося на трьох найпоширеніших матеріалах — титані, нержавіючій сталі марки 316L та супераустенітній нержавіючій сталі SMO 254 — розглядаючи їх з точки зору корозійної стійкості, механічних властивостей, економічної вигідності та придатності до експлуатації.
Стійкість до корозії в морських умовах
Локальна корозія у вигляді точкової та щілинної корозії є основною причиною пошкодження пластин теплообмінників при використанні морської води.
Типова модель — нержавіюча сталь марки 316L. Рівень стійкості матеріалу до хлоридної корозії є помірним через вміст молібдену (приблизно 2–3 %). Однак у застійній або малопотоковій морській воді існує ризик щілинної корозії під біообростанням та під прокладкою. У більшості випадків ми замінюємо пластина зі сталі 316L на суднах, що експлуатуються в тропічних регіонах та у солоній або брудно-солоній воді, й виявляємо, що пластина піддається ураженню у вигляді точкової корозії приблизно через 12–18 місяців.
SMO 254 є надаустенітним сплавом із підвищеним вмістом нікелю. Його PREN (показник стійкості до точкової корозії) перевищує 40, що робить його значно стійкішим до точкової корозії в хлоридних середовищах порівняно зі звичайною сталлю 316L. Цей матеріал ефективно працює у теплій солоній воді та стійкий до короткочасної хлорування або трохи застійних умов. Термін служби SMO 254 без суттєвої корозії може варіюватися; у різних проєктах МСП у прибережних зонах для суднобудування він становив від 3 до 5 років.
Титан (марка 1 або 2) має практично необмежену надійність у морській воді. Пасивна оксидна плівка дуже стабільна навіть при високій температурі (до 120 ℃) та при високій швидкості потоку. На відміну від нержавіючих сталей, титан стійкий до таких проблем, як корозія в щілинах, ерозійно-корозійне руйнування та корозійне руйнування під напруженням. Коли ціна не є визначальним фактором, а простої недопустимі, титан є безумовним лідером.
Механічні властивості та теплопровідність
Крім корозії, пластина теплообмінників мають витримувати різницю тисків, вібрації та термічні цикли.
Межа текучості сталі 316L становить приблизно 170–220 МПа. Вона пластична й легко формуються, але менш міцна, тому для систем з високим тиском потрібні товщі пластина, що знижує теплову ефективність.
Максимальна межа плинності у порядку 300–350 МПа можлива з використанням SMO 254, що дозволяє виготовляти тонші й ефективніші пластини, ніж раніше, без будь-яких компромісів щодо структурної цілісності. Високе співвідношення міцності до маси часто перевершує низьку теплопровідність, роблячи цей матеріал ідеальним для проектування невеликих конструкцій.
Титан класу 2 має межу плинності від 250 до 400 МПа й також є чудовим матеріалом з високою ударною в’язкістю та втомною міцністю. Натомість теплопровідність цього матеріалу менша, ніж у відповідних марок нержавіючої сталі, на більш як 50 %; тому для забезпечення однакової кількості передачі тепла необхідні тонкі товщини пластин або ефективні потоки. У пластин цей матеріал спричинює значне зниження температури; інженери нашої технічної команди рекомендують оптимальну гофрування, щоб компенсувати цей ефект під час модернізації.
Зварювання та ремонт: особливості
На практиці пошкодження пластин виникають через механічні пошкодження, відмову прокладок та ерозію. Заміна або ремонт на місці повинні бути простими й зручними для вибору.
316L легко зварюється за допомогою системи TIG і легко підлягає ремонту. На більшості верфяних майстерень є багато прикладів використання 316L, а запасні плити з 316L можна придбати. Проте зварювання призводить до зниження корозійної стійкості в зоні термічного впливу (HAZ), іноді вимагаючи післязварювального травлення.
Важливо розвинути чуттєвість у зварюванні з високонікелевими присадочними дротами для застосування SMO 254 та обережно контролювати тепловий вплив під час зварювальних робіт. Корозійна перевага може бути втрачена, якщо неправильне зварювання спричинить виділення інтерметалічних фаз. Сертифіковані техніки SME проходять підготовку з процедур зварювання супераустенітних сталей, однак багато загальних ремонтних верфей не мають такої можливості.
Запобігання крихкості вимагає повного екранування під час зварювання титану, або аргоном, або гелієм. Це не завдання для некваліфікованих осіб. Однак, оскільки титан дуже стійкий до ерозії, у цілому потрібно менше ремонтів. SME вказує, що найкраще замінювати плити заводським зварним швом у разі пошкодження, а не виконувати локальний ремонт на місці.
Вартість і цінність протягом життєвого циклу
Початкова економічна вартість часто є вирішальним чинником при придбанні продукту, але щодо аналізу життєвого циклу це не так.
Найменша вартість на початковому етапі — у сталі 316L. Але через її короткий термін служби у солоній воді (зазвичай 2–3 роки) вартість заміни, заміни прокладок та простоїв може збільшити загальну вартість утричі протягом десятирічного періоду експлуатації судна.
SMO 254 коштує у 2 або 3 рази дорожче за 316L, але забезпечує 4 або 5 років експлуатації в типових умовах морської води. Зазвичай цей термін окупності досягається за близько 1,5 року, що робить його ефективним вибором для середніх вимог щодо продуктивності.
Перша вартість — це найвища вартість; оригінальні титанові пласти мають першу вартість, яка може бути у 5–8 разів вищою за вартість сталі 316L. Оскільки пласти працюють 15–20 років, заміна потрібна дуже рідко; якщо судну потрібний тривалий термін експлуатації або висока надійність, то такий варіант має найнижчу вартість життєвого циклу для таких суден. Ми вже постачали титан понад 1000 суден, і за останні 10+ років жодне з них не зазнало відмови.
Висновок: Нехай SME керують вашим рішенням
Ми зобов’язані до досягнення результатів! У SME немає єдиного рішення. Ми так не працюємо. Наша команда з понад ста інженерів та професійних техніків щороку виконує в середньому понад п’ятсот завершених проектів. Щороку — для кожного суднобудівельного заводу в Китаї та постачальників послуг у всьому світі; кожен із ваших проектів має гарантію тривалістю дванадцять місяців. А якщо ні — «важливо лише включитися, навіть якщо це означає надати правильний матеріал, щоб запустити ваш проект». Для економічно ефективної та термінової реалізації з використанням сталі 316L, для надійної роботи з SMO 254 та гарантованої поставки з титану — ми обіцяємо вам оперативну технічну підтримку, глобальні послуги з монтажу на місці та, звичайно ж, точно підібрані різання й виготовлення на нашому заводі площею 5000 кв. м у Нантоні. Це вимагає глибокого аналізу експлуатаційних процесів та життєвого циклу судна, а також бюджету замовника, щоб розробити пропозицію з гарантією, яка запобігає збоїв і мінімізує витрати для досягнення оптимального результату.