أنبوب ASTM A312 TP316L المكبس مع 11-13Cr Stud Fins لدرجات التدفئة في المصافي

أنبوب مُدعم ASTM A312 TP316L مع زعانف مُدعمة بـ 11-13Cr لسخانات التكرير

هذا أنبوب مبادل حراري عالي الأداء. يتكون من أنبوب أساسي مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للتآكل (TP316L) مع زعانف صغيرة شبيهة بالمسامير (مصنوعة من فولاذ الكروم بنسبة 11-13٪) ملحومة على سطحه الخارجي. الغرض الأساسي هو زيادة مساحة سطح نقل الحرارة بشكل كبير في البيئات الصعبة، خاصة في التطبيقات ذات درجة الحرارة العالية والتآكل مثل سخانات ومراجل التكرير.

تفصيل مفصل

1. مادة الأنبوب الأساسي: ASTM A312 TP316L

(1). التركيب الكيميائي (الوزن %)

يتم تحديد التركيب في الجدول 1 من ASTM A312. تظهر القيم الخاصة بـ TP316L أدناه.

ملاحظة: يتطلب المعيار أيضًا أن تحتوي المادة على ما لا يقل عن 5 × %C بحد أقصى 0.10% نحاس (Cu) للأنابيب غير الملحومة. هذه تفاصيل أقل شيوعًا ولكنها مهمة للتحقق من المنتج.

(2). الخصائص الميكانيكية

يتم تحديد الخصائص الميكانيكية في الجدول 2 من ASTM A312. هذه هي القيم الدنيا المطلوبة.

2. الأنبوب المُدعم

هذا يصف الشكل والإنشاء المادي.

إنه أنبوب عاري (الأنبوب الأساسي) به مسامير (دبابيس قصيرة تشبه القضبان) متصلة بسطحه الخارجي. هذه المسامير ليست مجرد غراء؛ يتم لحامها بالمقاومة باستخدام عملية آلية متخصصة. هذا يخلق رابطة معدنية قوية جدًا وفعالة في نقل الحرارة.

3. زعانف مُدعمة بـ 11-13Cr

هذا يحدد مادة المسامير (الزعانف) نفسها.

11-13Cr يعني أن المسامير مصنوعة من سبيكة فولاذ تحتوي على 11% إلى 13% كروم.

لماذا مادة مختلفة؟ في حين يتم اختيار الأنبوب الأساسي 316L لمقاومة التآكل، يتم اختيار المسامير لأسباب مختلفة:

• قوة درجة الحرارة العالية: يحتفظ الفولاذ الذي يحتوي على 11-13% كروم (غالبًا ما يكون مشابهًا لدرجات مثل SA 213 T11) بقوته ويقاوم الأكسدة (التقشر) في درجات الحرارة المرتفعة جدًا بشكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ مثل 316L.
• فعالية التكلفة: هذه المادة عادة ما تكون أقل تكلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. نظرًا لأن المسامير عديدة، فإن استخدام مادة مناسبة للغرض يحسن الأداء والتكلفة.
• التوافق: معدل التمدد الحراري للفولاذ 11-13Cr أقرب إلى الفولاذ الكربوني من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، والذي يمكن أن يكون اعتبارًا تصميميًا في بعض التجميعات. قابلية اللحام بين المادتين راسخة.

كيف يعمل (الوظيفة)

الغرض الكامل من هذا المكون هو تعزيز نقل الحرارة:

• يحمل الأنبوب الأساسي سائلًا بالداخل (مثل الماء أو الزيت أو سائل المعالجة).
• تتدفق غازات الاحتراق الساخنة أو مصدر حرارة آخر فوق الجزء الخارجي من الأنبوب والمسامير.
• تزيد المسامير بشكل كبير من مساحة سطح الأنبوب المعرضة لمصدر الحرارة (بمقدار 3 إلى 8 مرات أو أكثر).
• هذا يسمح بامتصاص الحرارة أو تبديدها بكفاءة أكبر بكثير مما يمكن أن يفعله الأنبوب الأملس العاري.

التطبيق الأساسي: السخانات المشتعلة في المصافي والمصانع البتروكيماوية

هذا هو التطبيق الأكثر كلاسيكية وأهمية. هذه الأنابيب هي المكون الأساسي في القسم الإشعاعي أو قسم الحمل الحراري للأفران الصناعية الكبيرة، والتي غالبًا ما تسمى السخانات المشتعلة.

كيف تعمل:

• يحمل الأنبوب الأساسي TP316L سائل المعالجة الذي يحتاج إلى تسخينه (مثل الزيت الخام أو الهيدروكربونات أو اللقيم الكيميائي) تحت ضغط مرتفع.
• يتعرض الجزء الخارجي من مجموعة الأنابيب للحرارة الإشعاعية الشديدة وغازات الاحتراق الساخنة المسببة للتآكل (أكثر من 1000 درجة مئوية / 1800 درجة فهرنهايت) من الموقد.
• تمتص المسامير 11-13Cr هذه الحرارة الشديدة وتنقلها بكفاءة إلى السائل داخل الأنبوب.

لماذا هذا المزيج المحدد من المواد مثالي:

• مقاومة التآكل الداخلية (TP316L): يمكن أن يكون سائل المعالجة بالداخل مسببًا للتآكل. تحمي مقاومة التآكل الممتازة لـ TP316L السطح الداخلي للأنبوب من التلف، مما يضمن السلامة ويمنع تلوث سائل المعالجة.
• قوة درجة الحرارة العالية الخارجية (مسامير 11-13Cr): المسامير مصنوعة من مادة تحتفظ بقوتها وتقاوم الأكسدة (التقشر) في درجات الحرارة القصوى على الجزء الخارجي من الأنبوب. سيكون الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 316L أضعف ويمكن أن يستسلم لـ "التآكل الساخن" أو الأكسدة في هذه البيئة.
• تعزيز نقل الحرارة: تزيد المسامير من مساحة السطح الخارجي للأنبوب بمقدار 3 إلى 8 مرات، مما يحسن بشكل كبير كفاءة التقاط الحرارة من غازات المداخن.

تطبيقات رئيسية أخرى

ينطبق نفس المبدأ على سيناريوهات نقل الحرارة الصعبة الأخرى:

• مراجل توليد الطاقة:
  • تستخدم في أقسام مثل الموفر (لتسخين مياه التغذية مسبقًا) أو السخان الفائق (لتسخين البخار إلى ما بعد نقطة التشبع).
  • إنها تتعامل مع الماء/البخار عالي الضغط بالداخل (مقاوم للتآكل بواسطة 316L) وتتعرض لغازات المداخن الساخنة من احتراق الفحم أو الغاز أو الزيت من الخارج (تتعامل معها المسامير).
• وحدات استعادة حرارة النفايات (WHRUs):
  • تلتقط هذه الأنظمة الطاقة الحرارية من تيارات العادم الساخنة للتوربينات الغازية أو المحارق أو العمليات الصناعية الأخرى التي قد تضيع لولا ذلك.
  • تعتبر الأنابيب المُدعمة مثالية لاستخلاص الحرارة بكفاءة من غازات العادم هذه التي غالبًا ما تكون متسخة ومسببة للتآكل.
• الصناعات الكيميائية:
  • في المفاعلات ذات درجة الحرارة العالية، وأجهزة الإصلاح، وأفران التكسير حيث تتطلب العملية الكيميائية تسخينًا دقيقًا وفعالًا في بيئة مسببة للتآكل.
• سخانات الهواء / مسخنات هواء الاحتراق المسبقة:
  • تستخدم لتسخين هواء الاحتراق مسبقًا الذي يتم تغذيته في الفرن. يمر غاز المداخن الساخن بالعادم فوق الأنابيب المُدعمة، وينقل حرارته المتبقية إلى الهواء الداخل، مما يحسن بشكل كبير الكفاءة الإجمالية للوقود في الفرن