Koja je razlika između PTFE izmjenjivača topline s kućištem od ugljičnog čelika i onog s školjkom od nehrđajućeg čelika?

U izmjenjivaču topline s školjkom i cijevi sa PTFE procesni fluid nikada ne vidi školjku – samo PTFE cijevi i cijevne ploče. Ali izbor materijala za kućište, obično ugljičnog ili nehrđajućeg čelika, je kritičan za cijenu, vijek trajanja i kompatibilnost sa okruženjem instalacije. Razumijevanje ovih odstupanja može pomoći izmjenjivaču topline u cjelini, a ne samo navlaženim dijelovima, da pruži pouzdanu uslugu tokom svog predviđenog vijeka trajanja.

PTFE-ovi izmjenjivači školjki i cijevi
U PTFE izmjenjivaču topline s omotačem i cijevi, školjka je posuda koja sadrži pritisak- koja sadrži servisni fluid (voda za hlađenje, para, medij za grijanje) oko snopa PTFE cijevi. Školjka ne vidi korozivnu procesnu tečnost, sve se nosi sa PTFE cijevima, cijevnim pločama i svim unutrašnjim fluoropolimernim oblogama. U skladu s tim, materijal ljuske se bira na osnovu drugih razmatranja osim unutarnje otpornosti na koroziju:

Mehanička čvrstoća da izdrži pritisak servisne tečnosti.

Kompatibilnost sa spoljašnjim okruženjem (biljna atmosfera, vlažnost, hemijska isparenja, tehnike ispiranja).

Cijena i dostupnost

Svojstva toplinske ekspanzije i težine.

Dva najpopularnija materijala za kućište PTFE izmjenjivača topline su ugljični čelik i nehrđajući čelik, obično tipovi 304 ili 316. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke.

Oklop od ugljičnog čelika: najniža početna cijena, zahtijeva vanjsku zaštitu
Ugljični čelik je najčešće korišteni materijal za posude pod pritiskom u redovnom industrijskom servisu. Za PTFE izmjenjivače topline, školjka od ugljičnog čelika pruža:

Najniži početni trošak - Ugljični čelik košta znatno manje od nehrđajućeg čelika, po kilogramu. Za školjke velikog promjera (npr. . 300 mm do 1 m) razlika u cijeni može biti značajna.

Visoka čvrstoća - Ugljični čelik ima dobre mehaničke kvalitete tako da možete koristiti tanje stijenke u poređenju s drugim alternativnim materijalima za istu ocjenu pritiska.

Dobra dostupnost - Cijevi, ploče i prirubnice od ugljičnog čelika obično se nalaze u većini izvora.

Vlažan zrak, vlaga ili kemijske pare djeluju na ugljični čelik, uzrokujući njegovu korodiju izvana. Izmjenjivač topline ima školjku sa vanjske strane. Procesna tečnost ne dolazi u dodir sa ljuskom, ali biljno okruženje dolazi. Atmosfera u mnogim postrojenjima za hemijske procese i površinsku obradu sadrži:

Kisele pare (HCl, H₂SO₄, HNO₃)

Hloridi ili hlor

Vlaga i kondenzacija

Ove kemikalije s vremenom oštećuju izloženi ugljični čelik stvarajući hrđu i rupe. PTFE snop cijevi i procesna tekućina nisu izloženi vanjskoj koroziji, ali omotač može biti narušen u svom integritetu pod pritiskom, može propuštati servisni fluid (npr. rashladna voda ili para) i može predstavljati sigurnosni problem.

Da bi se smanjila vanjska korozija, školjke od ugljičnog čelika se obično premazuju zaštitnim premazom ili sistemom boje. Tipične alternative su:

Epoksidne ili poliuretanske boje (dvo-komponentni sistemi)

Premaz: praškasti premaz

Vruće pocinčavanje sitnih komponenti

Premazi ipak zahtijevaju česte preglede i{0}}popravke, posebno u neprijateljskim situacijama. Ako se premaz uništi (npr. od udara ili abrazije), čelik ispod može brzo početi korodirati.

Oklop od nerđajućeg čelika: skuplji, bolja otpornost na vanjsku koroziju
Školjke od nehrđajućeg čelika, najčešće tip 304 ili tip 316, pružaju poboljšanu otpornost na koroziju iz zraka, kemijske pare i uvjete pranja. Koncentracija hroma (najmanje 10,5% za 304, i nikla i molibdena za 316) stvara pasivni oksidni premaz koji sprečava rđanje metala.

Ključna svojstva školjki od nehrđajućeg čelika su:

Odlična otpornost na vanjsku koroziju - Nehrđajući čelik se može ostaviti neobojen ili pasiviran. Otporan je na vlažnu, obalnu ili hemijski zahtjevnu biljnu atmosferu bez potrebe za redovnim održavanjem premaza.

Veći početni trošak - Na osnovu materijala, nerđajući čelik je obično 3 do 5 puta skuplji od ugljeničnog čelika. Troškovi izrade su također veći zbog zahtjeva za opreznim metodama zavarivanja (kako bi se izbjeglo taloženje hrom karbida) i mogućeg tretmana nakon -zavarivanja.

Čvrstoća nerđajućeg čelika je slična ili nešto niža - Nerđajući čelik ima sličnu vlačnu čvrstoću kao ugljenični čelik (npr. . 304 ima granicu tečenja ~205MPa, ugljenični čelik ~250MPa). Zidovi možda moraju biti malo deblji za isti nazivni pritisak, ali razlika je obično zanemarljiva.

Težina? – Nerđajući čelik ima gustinu u istom opsegu kao ugljenični čelik (7,9–8,0 g/cm³) tako da će težina biti ekvivalentna za iste veličine.

Školjke od nehrđajućeg čelika uglavnom se ostavljaju neobojene ukiseljenim i pasiviziranim polirom kako bi se poboljšao pasivni sloj. Glatka, neporozna površina od nehrđajućeg čelika takođe olakšava čišćenje i dezinfekciju u prehrambenim, farmaceutskim ili čistim prostorijama.

Ugljični čelik naspram PTFE izmjenjivača od nehrđajućeg čelika: nema utjecaja na unutrašnju otpornost na koroziju
Važno je napomenuti da izbor ugljičnog čelika u odnosu na školjku od nehrđajućeg čelika za PTFE izmjenjivač ne utječe na otpornost na koroziju vlažnih dijelova. PTFE cijevi, cijevne ploče i bilo koje fluoropolimerne obloge su potpuno zaštićene od procesne tekućine. Unutrašnja tekućina vidi samo PTFE bez obzira da li je školjka ugljični čelik ili nehrđajući čelik. Izbor je stoga u potpunosti određen vanjskim okruženjem i troškovima.

Ponekad je ova razlika zbunjena. Odabir školjke od nehrđajućeg čelika za PTFE izmjenjivač ne povećava unutrašnju hemijsku otpornost. To jednostavno povećava sposobnost školjke da izdrži vanjsku koroziju. Međutim, pristojan premaz na školjki od ugljičnog čelika može biti prilično dobar u benignom zatvorenom okruženju.

Ostala razmatranja: težina, termička ekspanzija i inspekcija
Težina - Ugljični čelik i nehrđajući čelik su gotovo jednaki po gustoći. Za školjke iste debljine i prečnika razlika u težini je minimalna. Ali ako školjka od ugljičnog čelika zahtijeva debeli vanjski premaz (npr. epoksid za teške uvjete rada), ukupna težina može biti malo veća. U praktičnom smislu težina rijetko predstavlja problem pri izboru između ova dva materijala.

Toplinsko širenje - Ugljični čelik i nerđajući čelik imaju slične koeficijente termičkog širenja (ugljenični čelik ~12×10-6/stepen, nerđajući čelik ~17×10-6/stepen). Promjena je beznačajna u poređenju sa proširenjem unutrašnjih PTFE dijelova (što je kompenzirano tehnikama montaže kao što je detaljno opisano u prethodnim člancima). Proširenje materijala ljuske nije primarni faktor dizajna.

Provjera i održavanje - Korozije od nehrđajućeg čelika mogu se vizualno pregledati na koroziju bez uklanjanja boje Pukotine ili udubljenja su lako vidljivi na izloženoj metalnoj površini. Školjke od ugljičnog čelika s neprozirnim premazima teže je procijeniti za stanje metala ispod. Mrlje od rđe mogu biti prvi pokazatelj propadanja premaza.

Smjernice za donošenje odluke: Oklop od ugljičnog čelika ili nehrđajućeg čelika
Glavne razlike su sažete u donjoj tabeli:

Karakteristika Kućište od ugljičnog čelika 304/316 od nehrđajućeg čelika
Početni trošak (relativni) Osnovni (donji) Viši (3–5× trošak materijala)
Otpornost na vanjsku koroziju Bez premaza, sam je loš, potrebna je boja ili druga zaštita. Dobro. Može ostati neobojen.
Potreba za premazivanjem/održavanjem Potrebna periodična provjera bojenja ili premaza Minimalna. Povremeno čišćenje/pasivacija.
Savršeno za vlažne ili obalne lokacije Vrlo loše osim ako nisu adekvatno premazane i dosljedno održavane Vrlo dobro
Pogodno za atmosfere hemijskih postrojenja (kisele pare) Nije dobro bez dobrog sistema premaza Dobro do dobro (316 predloženo za hlorisanje)
Pogodnost u zatvorenom, suhom i kontroliranom okruženju Dobro u osnovnoj specifikaciji farbanja{0}}(nepotrebni troškovi)
Dobro za prostore za pranje ili otvorene lokacije na otvorenom Ograničeno (potreban je premaz za teške uvjete i česte inspekcije) Odabrano
Utjecaj na otpornost na koroziju unutar Nema Nema
Tipične primjene Zaštićene klizne instalacije Unutarnja procesna postrojenja sa čistim suhim zrakom Vanjske instalacije, objekti na moru, hemijske tvornice s jakim isparenjima, okruženje za hranu/čiste prostorije
Prijedlozi za praksu
Kućište od ugljeničnog čelika obojeno konvencionalnom industrijskom epoksidnom ili poliuretanskom bojom nudi isplativo-isplativo rješenje za zatvorene, regulirane situacije u kojima je izmjenjivač zaštićen od kiše, vlage i hemijskih para. Takvi uvjeti su prisutni u mnogim djelatnostima površinske obrade i hemijskoj industriji. Uz dobro održavanje premaza, školjka od ugljičnog čelika će preživjeti 15 do 20+ godina.

Oklop od nehrđajućeg čelika je prikladan tamo gdje je instalacija na otvorenom, na obali ili u objektima u kojima atmosfera sadrži kisele pare (kao što su linije za kiseljenje, galvanizirane radnje ili područja za obradu otpadnih kiselina). Dodatni trošak nehrđajućeg čelika ima smisla kada bi alternativa bila periodično prefarbavanje, rizik od skrivene korozije ili moguće zastoje radi zamjene kućišta.

Za vrlo teške vanjske situacije, kao što su morske atmosfere ili regije s visokom koncentracijom klorida (kao što su u blizini skladišta klorovodične kiseline ili rezervoara za kiseljenje), koristite nehrđajući čelik tipa 316 umjesto tipa 304. Tip 316 sadrži molibden, koji povećava njegovu otpornost na klorid-induciranu koroziju i koroziju u pukotinama.

Manje tipična alternativa je specificiranje omotača od ugljičnog čelika sa vanjskim slojem otpornim na-kemikalije-otporne na teške uslove (npr. dvokomponentni-epoksid ili čak premaz na bazi PTFE-). Međutim, takvi premazi su skupi i mogu biti blizu cijene nehrđajućeg čelika, ali su i dalje podložni mehaničkim oštećenjima.

Zaključak: Odluka zasnovana na vanjskom okruženju
Jedina razlika između PTFE izmjenjivača topline s omotačem od ugljičnog čelika i onog s školjkom od nehrđajućeg čelika određena je vanjskim okruženjem instalacije i ograničenjima budžeta. Hemija procesnog fluida nije od suštinskog značaja za ovu odluku jer PTFE vlažni delovi obezbeđuju potpunu unutrašnju zaštitu od korozije nezavisno od materijala omotača.

Školjke od ugljeničnog čelika su najjeftinije za početak, ali moraju biti premazane spolja i redovno održavane kako bi se izbjeglo hrđanje u vlažnoj ili kemijski agresivnoj atmosferi. Školjke od nehrđajućeg čelika su unaprijed skuplje, ali nude bolju vanjsku otpornost na koroziju, općenito uklanjajući potrebu za kontinuiranim održavanjem premaza. Holistička specifikacija opreme uzima u obzir interne i eksterne okolnosti usluge. Odabir ispravnog materijala za kućište PTFE izmjenjivača topline jamči da će cijeli sklop, a ne samo komponente fluoropolimera, postići svoj puni predviđeni vijek trajanja.