Введение в нержавеющие стальные трубы, используемые для теплообменников котлов

Ниже представлено подробное описание нержавеющих стальных труб, используемых в теплообменниках котлов: 

Общие материалы

304 нержавеющая сталь: Она обладает превосходной коррозионной и окислительной стойкостью и может противостоять воздействию обычных кислот, щелочей и солевых растворов. Она может стабильно работать в температурном диапазоне от -196℃ до 650℃. Кроме того, ее цена относительно доступна, она имеет хорошую обрабатываемость и легко поддается сварке, изгибу и формлению. Она обычно используется в теплообменниках котлов в обычных условиях, например, в теплообменниках систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

316L нержавеющая сталь: Она основана на 304 нержавеющей стали и содержит молибден, что делает ее более коррозионно-стойкой, особенно к хлоридным соединениям, и позволяет противостоять воздействию морской и соленой воды. Она имеет более низкое содержание углерода, что может уменьшить образование карбидов при сварке или работе при высоких температурах, избегать межкристаллитной коррозии и подходит для теплообменников котлов в таких отраслях, как химическая промышленность и энергетика, например, в теплообменниках для рекуперации тепла из дыма в мусоросжигательных электростанциях и наддувателях и перегревателях котлов.

310S нержавеющая сталь: Она обладает превосходными высокотемпературными свойствами, способна выдерживать высокотемпературный дым или среду при температуре 1200℃, сохраняет высокую механическую прочность даже при высоких температурах и в основном используется в теплообменниках высокотемпературных котлов, таких как теплообменники для рекуперации тепла дыма в мусоросжигательных электростанциях, а также наддувателях и перегревателях котлов.

Двуфазная нержавеющая сталь (например, S32205, 2507 и т.д.): Она сочетает в себе преимущества аустенитной и ферритной нержавеющих сталей, обладает высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридных средах. В некоторых суровых условиях эксплуатации, например, когда требуется сочетание высокого давления и сильно коррозионно-активных сред, она показывает хорошие результаты и часто используется в теплообменниках котлов в таких областях, как опреснение морской воды и химическая промышленность. 

Характеристики

Высокая коррозионная стойкость: Она содержит такие легирующие элементы, как хром, никель и молибден, и на ее поверхности может образоваться плотная пассивирующая пленка оксида хрома, которая может противостоять коррозии кислотами, щелочами, солевыми растворами, морской водой, промышленными стоками и т.д. Это позволяет эффективно продлить срок службы оборудования, снизить затраты на техническое обслуживание и уменьшить частоту замены оборудования.

Выдающаяся устойчивость к высоким и низким температурам: Различные типы труб из нержавеющей стали могут работать стабильно в широком диапазоне температур. Например, нержавеющая сталь 304 может выдерживать температуру до 650°C, а нержавеющая сталь 310S - до 1200°C. В то же время нержавеющая сталь сохраняет хорошую вязкость при очень низких температурах, не имеет риска хрупкого разрушения и подходит для различных температурных условий.

Высокая механическая прочность и долговечность: Предел прочности на разрыв нержавеющей стали намного выше, чем у медных и алюминиевых труб, что позволяет ей выдерживать более высокие рабочие давления и работать стабильно в теплообменниках высокого давления. Кроме того, она имеет высокую поверхностную твердость и сильную устойчивость к эрозии жидкостью и истиранию частицами, сохраняя хорошие свойства даже в средах, содержащих примеси.

Отличная гигиеническая безопасность: Нержавеющая сталь имеет высокую химическую стабильность, не токсична и не выделяет загрязняющие вещества. Она не высвобождает тяжелые металлические ионы в среду и соответствует гигиеническим стандартам пищевой и фармацевтической промышленности. Кроме того, ее поверхность гладкая, не способствует размножению бактерий, водорослей или накипи, легко очищается и подходит для областей с очень высокими гигиеническими требованиями.

Хорошая комплексная экономичность: Хотя начальные затраты на покупку выше, чем у труб из некоторых других материалов, учитывая ее долгий срок службы, низкие затраты на обслуживание и устойчивость к коррозионным потерям, общая стоимость жизненного цикла ниже. В то же время нержавеющая сталь является металлом, подлежащим переработке, и коэффициент переработки после этого составляет более 90%. Цена переработки выше, чем у алюминия и углеродистой стали, что косвенно снижает общую стоимость. 

Производственный процесс

Технология производства бесшовных стальных труб: Она в основном включает такие процессы, как прокалывание, прокатка, калибрование и правка. Сначала цельный круглый заготовочный слиток нагревается до определенной температуры, затем прокалывается прокалывающим станком для формирования полой трубной заготовки. Затем трубная заготовка прокатывается прокатным станком, чтобы толщина стенки и наружный диаметр достигли заданных размеров. Затем ее калибруют калибровочным станком и правят правящим станком. Наконец, проводится обработка поверхности и инспекция, и производятся бесшовные стальные трубы, соответствующие стандартам.

Процесс производства сварных стальных труб: Обычно в качестве сырья используют нержавеющие стальные листы или полосы. Сначала их прокатывают в заготовки труб с помощью формирующей машины. Затем зазоры заготовок труб сваривают вместе с помощью сварочных процессов, чтобы сформировать сварные стальные трубы. Общие методы сварки включают ТИГ - сварку, МИГ - сварку, лазерную сварку и т.д. После сварки также проводят термообработку, обработку поверхности и проверку, чтобы устранить сварочные напряжения и повысить эксплуатационные характеристики и качество стальных труб. 

Стандартные характеристики

GB/T 13296 - 2023: "Нержавеющие бесшовные трубы для котлов и теплообменников", устанавливает условия заказа, размеры, форму, массу и допустимые отклонения, технические требования, методы испытаний, правила проверки, упаковку, маркировку и сертификат качества для нержавеющих бесшовных труб, используемых в котлах и теплообменниках.

ASME SA213: "Бессплавные и аустенитно - сплавные бесшовные стальные трубы для котлов, наддувателей и теплообменников", является стандартом, разработанным Американским обществом механических инженеров, которое содержит детальные положения по материалам, производству, контролю и другим аспектам нержавеющих бесшовных труб, используемых в котлах, наддувателях и теплообменниках.

ASTM A249: "Сварные аустенитные стальные трубы для котлов, супернагревателей, теплообменников и конденсаторов", стандарт Американского общества по исследованию и испытанию материалов, устанавливает химический состав, механические свойства, допуски по размерам, качество поверхности и методы контроля сварных труб из нержавеющей стали в качестве ключевых показателей. 

Руководство по выбору

Характеристики материала: Выберите подходящий материал нержавеющей стали для труб на основе типа среды, с которой они будут контактировать. Например, если среда представляет собой сильные кислоты, такие как серная или соляная кислота, можно выбрать нержавеющую сталь 316L; если это морская вода или растворы, содержащие хлорид-ионы, более подходящей является дуплексная нержавеющая сталь.

Рабочая температура: В высокотемпературных средах можно выбрать нержавеющую сталь 310S и другие жаростойкие материалы; при низких температурах необходимо учитывать вязкость и стабильность свойств нержавеющей трубы при низких температурах. Например, нержавеющая сталь 304 все еще может сохранять хорошую вязкость при -196℃.

Требования к давлению: Для теплообменников котлов, которые должны выдерживать высокое давление, следует выбирать нержавеющие стальные трубы с высокой механической прочностью, такие как дуплексные нержавеющие стальные трубы, которые имеют более высокую прочность на разрыв и могут выдерживать более высокое рабочее давление.

Факторы стоимости: При соблюдении требований к использованию необходимо учитывать затраты на закупку, установку, обслуживание и срок службы. Выберите материал нержавеющей стальной трубы с наилучшим соотношением цены и качества. Для некоторых случаев, где требования к коррозионной стойкости не являются особенно строгими, 304 нержавеющая сталь может быть более экономичным выбором.