Како одабрати тачну дебљину зида за цев измењивача титанијума на основу ерозије-корозије у текућој морској води?

Неумољиво пескарење суспендованог зрна и чиста сила-воде велике брзине на улазу у цев могу да еродирају танак титанијум оксид брже него што може поново да израсте, чинећи легендарну отпорност титанијума на корозију у морској води само пола приче. Поред хемије, хидродинамика, турбуленција и абразивна енергија коју испоручује струја флуида утичу на животни век цеви у измењивачима топлоте морске воде.

У оквиру техничког проблема дебљине зида цеви од титанијума, ерозије и атмосферских утицаја морске воде, прави зид цеви се бира балансирањем потреба за задржавањем притиска са-дуготрајном отпорношћу на ерозију.

Зашто се титан тако добро понаша у морској води
Када је титанијум изложен оксигенисаној сланој води, ствара невероватно стабилан и самоисцељујући оксидни премаз. Овај пасивни слој пружа изузетну отпорност на:

Хлоридна корозија

Питтинг

Напад пукотина

Пропадање у вези са биообраштањем{0}}

У служби чисте морске воде, титанијумске цеви често остварују деценије рада без опште корозије.

Ограничење је механичко хабање
Иако је оксидни филм хемијски јак, остаје физички танак. Суспендоване честице песка и-турбуленција велике брзине могу механички оштетити заштитну површину брже него што се она реформише у тешким условима струјања.

Ерозија{0}}корозија је термин за овај процес.

Проблем се погоршава у:

Улази за цеви

Подручја са високом турбуленцијом

Зоне сметње протока

Подручја низводно од колена или ограничења

Системи морске воде који садрже суспендоване седименте

Из тог разлога, дебљина зида цеви измењивача мора да узме у обзир и структурне критеријуме и критеријуме који се односе на{0}}хабање.

Прво, дебљина притиска
Полазна тачка за избор зида цеви је минимална дебљина потребна према прописима за пројектовање посуда под притиском.

Захтеви АСМЕ и ТЕМА
Обично се минимална дебљина зида{0}}на основу притиска израчунава помоћу:

АСМЕ Одељак ВИИИ

ТЕМА стандарди

Применљиве спецификације клијента

Пројектовани притисак и температурни услови

Прорачун гарантује да цев може издржати:

Унутрашња сила

Притисак споља

Утовар механичким средствима

Топлотна напрезања

Силе вибрација

Минимална дебљина конструкције одређена је овом израчунатом вредношћу пре додавања било каквог додатка за ерозију.

Додатак за ерозију и корозију у услугама морске воде
Када се зна захтев за притиском, може се додати додатна дебљина зида како би се прилагодило дуготрајном-механичком хабању услед текуће морске воде.

Услови чисте морске воде
У релативно чистој сланој води са умереним брзинама испод:

v<2 m/sv < 2\ \mathrm{m/s}v<2 m/s

Филм титанијум оксида је и даље веома стабилан.

У овим околностима:

Постоји врло мала ерозија.

Додатни додатак за корозију може бити занемарљив

Стандардни распореди зидова цеви су генерално довољни

Пошто се пасивни премаз титанијума континуирано поправља након малог оштећења површине, титанијум се одлично понаша у овим условима.

Морска вода{0}}напуњена песком захтева додатну дебљину
Присуство суспендованих чврстих материја драстично мења сценарио.

Утицај честица песка
Честице песка се понашају као микроскопски абразивни пројектили који великом брзином ударају о зид цеви. Поновљени удари постепено еродирају оксидни филм и уклањају мале количине основног метала испод њега.

Ова ерозија је агресивнија тамо где ток прво улази у цев јер су интензитет турбуленције и брзина честица највећи у региону усисавања.

Изнад минималног притиска, у овим сервисима се често додаје додатна толеранција зида.

Просечан додатни додатак
Додатна дебљина зида од отприлике следеће за морску воду која садржи увучен песак или честице:

0,2 мм Мање или једнако Δт Мање или једнако 0,3 мм0,2\\ \\матхрм{мм} \\лек \\Делта т \\лек 0,3\\ \\матхрм{мм}0,2 мм Мање или једнако Δт Мање или једнако 0,3 мм

је уобичајено специфицирано.

Током радног века измењивача, овај додатни материјал надокнађује прогресивно механичко пропадање.

Тамо где пешчана олуја најјаче удара, цев има нешто дебљи омотач.

Типичан избор минималних зидова цеви
Практичне минималне дебљине зида за различите примене измењивача морске воде почињу од:

т Веће или једнако 0,7 ммт \\гек 0,7\\ \\матхрм{мм}т Веће или једнако 0,7 мм

на основу:

Пречник цеви

Пројектни притисак

брзина струјања

концентрација песка

Очекивани животни век

Филозофија одржавања

Ова дебљина често пружа добар компромис између:

Поузданост конструкције

Ефикасност преноса топлоте

Мануфацтуринг Цапабилити

Отпорност на ерозију

Иако тањи зидови имају незнатно побољшање термичких перформанси, они су мање отпорни на оштећења и ерозију.

Заштита региона улаза цеви
Најрањивији део измењивача је обично улаз у цев.

Зашто постоји тешка ерозија улаза
Како морска вода улази у сноп цеви, снага турбуленције значајно расте. Док локализовано убрзање протока повећава енергију удара, честице песка ударају у зид под различитим угловима.

Ово ствара концентрисано хабање близу првих неколико центиметара дужине цеви.

Крајеви дуплих{0}}дебелих цеви
Одређени дизајни измењивача укључују следеће за повећање издржљивости:

Двоструко{0}}дебели крајеви цеви

Ојачани улазни делови

Кратке заварене улазне чауре

Уметци за теже зидове

У неким аранжманима, кратак сегмент дебље титанијумске цеви је заварен на улазни крај да би апсорбовао оштећење од ерозије уз очување тање цеви у остатку измењивача.

Ова тактика јача најрањивију локацију док истовремено смањује укупне трошкове материјала.

Смернице за брзину и сугестије индустрије
Брзина струјања игра кључну улогу у ерозијско{0}}корозијском понашању.

Препоручена ограничења брзине
Организације као што је Институт за никл и бројне препоруке за инжењеринг морске воде дају предложене опсеге брзине у зависности од:

концентрација песка

Величина честица

режим протока

Материјал за цеви

Геометрија система

Типичне смернице имају за циљ да одрже брзине испод нивоа где налет честица постаје претерано јак.

Током дужег радног времена, прекомерна турбуленција у комбинацији са оптерећењем песком може да убрза хабање иако титанијум може да издржи веће брзине од многих легура на бази бакра{0}}.

Термичке перформансе и издржљивост у равнотежи
Пошто топлотни отпор расте са дебљином зида, повећање дебљине зида цеви маргинално смањује перформансе преноса топлоте.

Међутим, када се одмери оперативни ризик од раног квара цеви, казна проводљивости је обично занемарљива.

Тхе Траде-Офф ин Енгинееринг
Стога, одабир зида цеви постаје баланс између:

Утицај циља дизајна на дебљину
Ефикасност преноса топлоте даје предност зидовима који су тањи
Отпорност на ерозију Погодује дебљим зидовима
Интегритет конструкције Фаворизира дебље зидове
Смањење трошкова Погодује оптималној дебљини
Продужени радни век омогућава пропадање
У већини система морске воде, дугорочна{0}}поузданост је већа од мале топлотне казне повезане са нешто дебљим цевима.

У закључку
Постоје и други фактори осим процене притиска који утичу на дебљину зида титанијумске цеви измењивача. То је пажљиво пројектована варијабла која такође укључује ерозију{1}}корозију узроковану текућом морском водом и суспендованим честицама песка.

Док услови испуњени песком{0}}често оправдавају додавање 0,2 до 0,3 мм изнад минималне дебљине зида на основу притиска-, чиста слана вода при умереним брзинама може захтевати мало или никакву додатну толеранцију. Ојачани улазни делови и дупло{5}}дебели крајеви цеви дају додатну заштиту тамо где су турбуленција и удар честица најтежи.

Комбиновањем АСМЕ и ТЕМА структурних стандарда са практичним одступањима од ерозије, титанијумске измењивачке цеви могу постићи изузетно дуг радни век у тешким морским окружењима. У инжењерингу термичких система, један мм метала може потенцијално да имплицира деценију продуженог радног века.