Η εφαρμογή του ατσάλιου άνθρακα σε ανταλλακτές θερμότητας πλάκας: πλεονεκτήματα υλικών και βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας
Ο χάλυβας άνθρακα παραμένει ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά στην κατασκευή βιομηχανικών ανταλλακτών θερμότητας, λόγω του ευνοϊκού συνδυασμού της μηχανικής αντοχής, της θερμικής αγωγιμότητας,και οικονομική βιωσιμότηταΕνώ οι σύγχρονες εφαρμογές θερμικών ανταλλακτών πλάκας (PHE) έχουν όλο και περισσότερο στραφεί σε ανοξείδωτα χάλυβα και εξωτικά κράματα για αντοχή στη διάβρωση, οι νέες εφαρμογές θερμικών ανταλλακτών πλάκας (PHE) έχουν όλο και περισσότερες εφαρμογές σε ανοξείδωτα χάλυβα και εξωτικά κράματα για αντοχή στη διάβρωση.Ο χάλυβας άνθρακα εξακολουθεί να διαδραματίζει ζωτικό ρόλο σε ειδικές συνθήκες λειτουργίας όπου οι ιδιότητές του ευθυγραμμίζονται με τις λειτουργικές απαιτήσειςΤο άρθρο αυτό παρέχει μια τεχνική εξέταση των εγγενών πλεονεκτημάτων του χάλυβα άνθρακα στην κατασκευή PHE, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, της μηχανικής ανθεκτικότητας, της οικονομικής απόδοσης,και συμβατότητα με μη διαβρωτικά ή ελαφρώς διαβρωτικά υγράΕπιπλέον, ορίζει τα ειδικά περιβάλλοντα εργασίας, ιδίως εκείνα που αφορούν υδρογονάνθρακες, ατμό, θερμικά έλαια,και ροές διεργασιών απαλλαγμένες από επιθετικούς διαβρωτικούς παράγοντες, όπου οι πλάκες χάλυβα άνθρακα προσφέρουν τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ επιδόσεων και αποδοτικότητας κεφαλαίου.
Οι ανταλλακτές θερμότητας πλάκας διακρίνονται από το συμπαγές σχεδιασμό τους, την υψηλή θερμική απόδοση και την προσαρμοστικότητα σε διάφορους βιομηχανικούς τομείς.Η επιλογή του υλικού πλάκας είναι μια θεμελιώδης μηχανική απόφαση που διέπει τη μακροζωία του εξοπλισμούΕνώ τα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα όπως το ανοξείδωτο χάλυβα, το τιτάνιο και τα υπεραράγματα με βάση το νικέλιο κυριαρχούν στις εφαρμογές που περιλαμβάνουν επιθετικά μέσα,παραμένει ένα σημαντικό τμήμα της αγοράς ανταλλακτών θερμότητας όπου τα εν λόγω υλικά συνιστούν περιττή υπερ-μηχανική.
Ο χάλυβας άνθρακα, στις διάφορες κατηγορίες του, προσφέρει μια πειστική εναλλακτική λύση για εφαρμογές που χαρακτηρίζονται από μη διαβρωτικά υγρά, μέτρια θερμοκρασίες και έμφαση στην ελαχιστοποίηση του κεφαλαιακού κόστους.Όταν επιλέγονται και συντηρούνται σωστά, οι θερμοανταλλάκτες πλάκας από χάλυβα άνθρακα παρέχουν αξιόπιστη εξυπηρέτηση με ευνοϊκό οικονομικό προφίλ.Αυτό το άρθρο διερευνά τα τεχνικά χαρακτηριστικά του χάλυβα άνθρακα που το καθιστούν κατάλληλο για συγκεκριμένες εφαρμογές PHE και παρέχει καθοδήγηση σχετικά με τις συνθήκες λειτουργίας που μεγιστοποιούν τη χρησιμότητά του.
Ο χάλυβας άνθρακα είναι ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα, με περιεκτικότητα σε άνθρακα που κυμαίνεται συνήθως από 0,05% έως 2,0% κατά βάρος.ατσάλι χαμηλού άνθρακα (συνήθως αναφέρεται ως ήπιος ατσάλι) με περιεκτικότητα σε άνθρακα κάτω του 0Τα υλικά αυτά παρουσιάζουν εξαιρετική διαμόρφωση, συγκολλησιμότητα και ευελιξία.που είναι όλοι απαραίτητοι για τις διαδικασίες βαθειογραφίας και τυπογραφίας που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πλακών μεταφοράς θερμότητας.
Οι κοινές προδιαγραφές περιλαμβάνουν:
ASTM A285:Πλάκες δοχείων πίεσης, χάλυβα άνθρακα, χαμηλής και μεσαίας αντοχής.
ΑΣTM A516:Πλάκες δοχείων πίεσης, από χάλυβα άνθρακα, για λειτουργία με μέτρια και χαμηλή θερμοκρασία.
ΑΣTM A515:Πλάκες δοχείων υπό πίεση, από χάλυβα άνθρακα, για λειτουργία μεσαίας και υψηλότερης θερμοκρασίας.
EN 10028-2 P265GH:Ευρωπαϊκό πρότυπο για χάλυβα δοχείων υπό πίεση με συγκεκριμένες ιδιότητες υψηλής θερμοκρασίας.
Οι βαθμοί αυτοί επιλέγονται με βάση τη θερμοκρασία λειτουργίας, την πίεση και τις απαιτήσεις κατασκευής του εναλλάκτη θερμότητας.
Ένα από τα σημαντικότερα τεχνικά πλεονεκτήματα του χάλυβα άνθρακα είναι η υψηλή θερμική του αγωγιμότητα σε σχέση με τους αυστενίτες ανοξείδωτους χάλυβες και το τιτάνιο.Ο χάλυβας άνθρακα παρουσιάζει θερμική αγωγιμότητα περίπου 45·55 W/m·K σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, σε σύγκριση με περίπου 15 W/m·K για το ανοξείδωτο χάλυβα 316L και 16 ̇21 W/m·K για το τιτάνιο.
Αυτή η ανώτερη θερμική αγωγιμότητα προσφέρει δύο κύρια οφέλη:
Μειωμένη αγωγική αντίσταση:Η αντίσταση του μεταλλικού τοίχου, αν και συνήθως είναι ένα μικρό συστατικό της συνολικής αντίστασης μεταφοράς θερμότητας σε PHEs, ελαχιστοποιείται, επιτρέποντας δυνητικά υψηλότερους συνολικούς συντελεστές μεταφοράς θερμότητας.
Δυνατότητα λεπτότερης πλάκας:Σε ορισμένες εφαρμογές, η υψηλότερη αγωγιμότητα επιτρέπει τη χρήση λεπτότερων πλακών χωρίς να θίγεται η θερμική απόδοση, συμβάλλοντας στην εξοικονόμηση υλικών και στον συμπαγές σχεδιασμό της μονάδας.
Ο χάλυβας άνθρακα διαθέτει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες που τον καθιστούν κατάλληλο για απαιτητικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας:
Υψηλή απόδοση και αντοχή στη σύσφιξη:Ανάλογα με την ποιότητα, οι αντοχές απόδοσης του χάλυβα άνθρακα κυμαίνονται από 200 MPa έως πάνω από 300 MPa σε θερμοκρασία δωματίου, συγκρίσιμες ή μεγαλύτερες από αυτές των ανοξείδωτων χάλυβα 304/316.
Δυσκολότητα:Οι χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα παρουσιάζουν σημαντική ευελιξία, επιτρέποντας το σχηματισμό σύνθετων κυματοειδών μοτίβων που ενισχύουν τη μεταφορά θερμότητας και παρέχουν δομική ακαμψία κατά της διαφορικής πίεσης.
Αντίσταση στην κόπωση:Ο χάλυβας άνθρακα επιδεικνύει καλή αντοχή στη μηχανική κόπωση, καθιστώντας τον κατάλληλο για εφαρμογές με κυκλικό θερμικό ή πιεστικό φορτίο.
Ο χάλυβας άνθρακα είναι σημαντικά φθηνότερος από τα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα.Το κόστος της πρώτης ύλης ανά χιλιόγραμμο είναι συνήθως 20-30% του κόστους του αυστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα και ένα ακόμη μικρότερο μέρος των κράματος τιτανίου ή νικελίου.Η διαφορά αυτή των δαπανών μεταφράζεται άμεσα σε χαμηλότερες αρχικές κεφαλαιακές δαπάνες.καθιστώντας τα PHEs από χάλυβα άνθρακα οικονομικά ελκυστική επιλογή για εφαρμογές στις οποίες η αντοχή στη διάβρωση δεν αποτελεί κύρια απαίτηση.
Ο χάλυβας άνθρακα παρουσιάζει εξαιρετική συγκόλληση και μηχανική ικανότητα.οι πλάκες χάλυβα άνθρακα μπορούν να επικαλυφθούν ή να επικαλυφθούν με προστατευτικά υλικά για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής σε ήπια διαβρωτικά περιβάλλοντα, μια ευελιξία που δεν είναι πάντα διαθέσιμη με πιο εξωτικά κράματα.
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του χάλυβα άνθρακα στις εφαρμογές PHE είναι το χαμηλό αρχικό του κόστος.Η διαφορά κόστους υλικού μεταξύ χάλυβα άνθρακα και ανοξείδωτου χάλυβα μπορεί να ανέλθει σε εκατοντάδες χιλιάδες δολάρια.Όταν το περιβάλλον λειτουργίας δεν απαιτεί ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα, ο χάλυβας άνθρακα παρέχει το χαμηλότερο συνολικό εγκατεστημένο κόστος.
Όπως προαναφέρθηκε, η θερμική αγωγιμότητα του χάλυβα άνθρακα υπερβαίνει αυτή των περισσότερων στερεωμάτων ανθεκτικών στη διάβρωση που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή PHE.Ενώ ο συνολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας σε ένα PHE κυριαρχείται από τις αντίστοιχες οριακές στρώσεις υγρών, η συμβολή των μεταλλικών τοιχωμάτων δεν είναι αμελητέα, ιδίως σε εφαρμογές με υψηλούς συντελεστές της πλευράς του υγρού (π.χ. υπηρεσίες συμπύκνωσης ή εξατμίσεως).Η ανώτερη αγωγιμότητα του χάλυβα άνθρακα παρέχει μετρήσιμο πλεονέκτημα απόδοσης.
Οι πλάκες χάλυβα άνθρακα προσφέρουν εξαιρετική αντοχή σε μηχανικές ζημιές κατά την εγκατάσταση, συντήρηση και λειτουργία.ή παραμόρφωση σε σύγκριση με πλάκες από ανοξείδωτο χάλυβα ή τιτάνιο λεπτότερης κλίμακαςΗ ανθεκτικότητα αυτή μειώνει τον κίνδυνο ζημιών που σχετίζονται με τον χειρισμό κατά την αντικατάσταση των στεγασμάτων ή την επανασυναρμολόγηση των πλακών.
Οι πλάκες χάλυβα άνθρακα μπορούν να προστατευθούν αποτελεσματικά με μια σειρά από επικάλυψη και επένδυση.
Επικάλυψη από επόξειο:Εφαρμόζεται στις επιφάνειες των πλάκων για να παρέχει ένα εμπόδιο κατά της διάβρωσης από ελαφρώς επιθετικά υγρά.
Ζυθοποιία:Η ζεστή ζαλβάνωση μπορεί να εφαρμοστεί σε πλαίσια χάλυβα άνθρακα και, σε ορισμένα σχέδια, σε πλάκες για υπηρεσίες χαμηλής θερμοκρασίας και χαμηλής διαβρωτικότητας.
Τεχνουργήματα από καουτσούκ:Για τις πλάκες που διαχειρίζονται λιπαρές λιπαρές ύλες ή αραιωμένα οξέα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ελαστομερές επικάλυψη.
Η προσαρμοστικότητα αυτή επιτρέπει τη χρήση του χάλυβα άνθρακα σε περιβάλλοντα όπου το βασικό υλικό του δεν θα ήταν κατάλληλο.
Ο χάλυβας άνθρακα είναι ένα ώριμο μηχανολογικό υλικό με καθιερωμένους κώδικες σχεδιασμού, πρακτικές κατασκευής και πρότυπα επιθεώρησης.Οι κώδικες δοχείων πίεσης όπως ο κώδικας λέβητα ASME και ο κώδικας δοχείων πίεσης τμήμα VIII παρέχουν ολοκληρωμένες κατευθυντήριες γραμμές για την κατασκευή ανταλλακτών θερμότητας από χάλυβα άνθρακαΗ εξοικείωση αυτή απλοποιεί τη μηχανική, τις προμήθειες και τη συμμόρφωση με τους κανονισμούς.
Οι ανταλλακτές θερμότητας με πλάκες από χάλυβα άνθρακα είναι πιο κατάλληλοι για εφαρμογές όπου τα υγρά της διαδικασίας και των υλικών λειτουργίας δεν είναι διαβρωτικά ή είναι μόνο ελαφρώς διαβρωτικά.όπου οι θερμοκρασίες λειτουργίας βρίσκονται εντός του αποδεδειγμένου εύρους του υλικού, και όπου οι οικονομικές εκτιμήσεις ευνοούν μια χαμηλότερη αρχική επένδυση κεφαλαίου.
Οι βιομηχανίες διύλισης και πετροχημικής χρησιμοποιούν εκτενώς τον ατσάλι του άνθρακα σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν ροές υδρογονανθράκων που περιέχουν ελάχιστο νερό και αμελητέα διαβρωτικά είδη.
Κατάσταση:υγρές υδρογονάνθρακες, αργό πετρέλαιο, καύσιμα, λιπαντικά έλαια και ενδιάμεσα προϊόντα με χαμηλή οξύτητα και χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό.
Υποστήριξη:Ελλείψει ελεύθερου νερού και διαβρωτικών ρύπων όπως θειικό υδρογόνο ή οργανικά οξέα, ο χάλυβας άνθρακα παρουσιάζει αποδεκτούς ρυθμούς διάβρωσης.Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα του χάλυβα άνθρακα είναι ιδιαίτερα ευνοϊκή στις υπηρεσίες ψύξης και θέρμανσης πετρελαίου.
Τυπικές εφαρμογές:
Ψυκτικά λιπαντικού πετρελαίου:Ψύξη λιπαντικού λάδι σε συμπιεστές, τουρμπίνες και κινητήρες.
Θερμαντήρες πετρελαίου καυσίμου:Προθέρμανση βαρέος πετρελαίου καυσίμου για τη μείωση της ιξώδους για την ατομικοποίηση σε καυστήρες.
Προθέρμανση αργού πετρελαίου:Η ανάκτηση θερμότητας από τις ροές διυλιστηρίου σε τροφοδοσία αργού πετρελαίου.
Ο ατμός είναι ένα μη διαβρωτικό μέσο υπό κατάλληλες συνθήκες λειτουργίας, ιδίως όταν η χημεία του νερού λέβητα διατηρείται εντός των καθορισμένων κατευθυντήριων γραμμών.
Κατάσταση:Πολλαπλή ποσότητα ατμού σε θερμοκρασία άνω των 40 bar.
Υποστήριξη:Η απουσία διαλυμένου οξυγόνου και ο κατάλληλος έλεγχος της αλκαλικότητας διατηρούν το παθητικό στρώμα μαγνητίτη (Fe3O4) στην επιφάνεια του χάλυβα,παρέχει προστασία από τη διάβρωση.
Τυπικές εφαρμογές:
Εφοδιασμός με ηλεκτρική ενέργεια:Συστήματα τηλεθέρμανσης, θέρμανση κτιρίων και παραγωγή θερμού νερού.
Κλιματιστικά ψυκτικά:Υποψύξη του συμπυκνωμένου ατμού πριν από την επιστροφή στα συστήματα τροφοδοσίας νερού λέβητα.
Μηχανές για την παραγωγή ατμού και εξατμιστών:Παραγωγή ατμού χαμηλής πίεσης σε βιομηχανικές διεργασίες.
Τα οργανικά υγρά μεταφοράς θερμότητας (θερμικά έλαια) χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικές διεργασίες που απαιτούν θέρμανση υψηλής θερμοκρασίας χωρίς τις πιέσεις που συνδέονται με τον ατμό.
Κατάσταση:Υγρά μεταφοράς θερμότητας με βάση συνθετικά ή ορυκτά έλαια σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 150 °C έως 350 °C, που λειτουργούν σε κλειστό κύκλο με ελάχιστη εισροή οξυγόνου.
Υποστήριξη:Ο χάλυβας άνθρακα είναι το τυποποιημένο υλικό για τα συστήματα θερμικού πετρελαίου λόγω της αντοχής του σε υψηλές θερμοκρασίες, της θερμικής αγωγιμότητας,και συμβατότητα με τη μη διαβρωτική φύση των θερμικών ελαίων που συντηρούνται σωστά.
Τυπικές εφαρμογές:
Θερμικά ψυκτικά πετρελαίου:Η ανάκτηση θερμότητας από κυκλώματα θερμικού πετρελαίου που χρησιμοποιούνται σε χημικούς αντιδραστήρες, επεξεργασία πλαστικών και επεξεργασία τροφίμων.
Θερμικά θερμαντικά πετρελαίου:Άμεση θέρμανση ροών διαδικασίας με χρήση PHEs από χάλυβα άνθρακα ως ανταλλακτές θερμότητας μεταξύ θερμικού ελαίου και υγρού διαδικασίας.
Ενώ το ακατέργαστο θαλασσινό νερό ή το αλμυρό νερό απαιτεί κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση, ο χάλυβας άνθρακα είναι κατάλληλος για συστήματα ψύξης νερού όπου ελέγχεται η χημεία του νερού.
Κατάσταση:Συστήματα κλειστού κυκλώματος ψύξης νερού που έχουν υποβληθεί σε επεξεργασία με αναστολείς της διάβρωσης (π.χ. νιτρώδη, μολυβδατά ή αζόλες) ή συστήματα μιας χρήσης με μη διαβρωτικό γλυκό νερό με ελεγχόμενο pH, σκληρότητα,και διαλυμένα στερεά.
Υποστήριξη:Σε κλειστά συστήματα με ελάχιστη εισροή οξυγόνου, το νερό ψύξης που χρησιμοποιείται για την ψύξη του ατλαντικού ατλαντικού δεν μπορεί να προκαλέσει διάβρωση.η διάβρωση μειώνεται σημαντικά.
Τυπικές εφαρμογές:
Πύργοι ψύξης κλειστού κυκλώματος:Χρησιμοποιείται για την απομόνωση των κυκλωμάτων ψύξης της διαδικασίας από το ανοιχτό νερό του πύργου ψύξης.
Κλιματιστικές συσκευές:Ψύξη κυκλωμάτων ψύξης κινητήρων εσωτερικής καύσης για την παραγωγή ενέργειας και θαλάσσιες εφαρμογές.
Υδραυλικά ψυκτικά πετρελαίου:Ψύξη υδραυλικών συστημάτων σε βιομηχανικά μηχανήματα
Ο χάλυβας άνθρακα έχει ιστορικά χρησιμοποιηθεί σε συστήματα ψύξης, ιδιαίτερα σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν αμμωνία ως ψυκτικό.
Κατάσταση:Αμμωνία (NH3) ψυκτικά και δευτερογενή ψυκτικά όπως διάλυμα άλμης ή γλυκόλης με κατάλληλη αναστολή της διάβρωσης.
Υποστήριξη:Ο χάλυβας άνθρακα είναι συμβατός με την άνυδρη αμμωνία και δεν υφίσταται τους μηχανισμούς αποτυχίας που σχετίζονται με το χλωρίδιο που επηρεάζουν τους ανοξείδωτους χάλυβες σε ορισμένα συστήματα άλμης.πρέπει να λαμβάνεται προσοχή με τα διαλύματα αλμυράς για τη διατήρηση των κατάλληλων επιπέδων pH και αναστολέα.
Τυπικές εφαρμογές:
Ατμιστήρες και συμπυκνωτές αμμωνίας:Βιομηχανικά συστήματα ψύξης για αποθήκευση ψύξης, επεξεργασία τροφίμων και παγοδρόμια.
Ψυκτικά αλμυρού νερού:Ψύξη αλμυρών υλών χλωριούχου ασβεστίου ή γλυκόλης σε συστήματα ψύξης.
Στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, πολλές υπηρεσίες κοινής ωφέλειας περιλαμβάνουν μη διαβρωτικά ή ελαφρώς διαβρωτικά υγρά, όπου ο χάλυβας άνθρακα παρέχει επαρκή διάρκεια ζωής.
Κατάσταση:Απομυνηροποιημένο νερό, μαλακωμένο νερό, πόσιμο νερό (με κατάλληλο έλεγχο του pH) και ρεύματα αέρα ή αδρανών αερίων.
Υποστήριξη:Το απομνημονευμένο νερό μπορεί να είναι διαβρωτικό για τον χάλυβα από άνθρακα λόγω της χαμηλής ιόντης περιεκτικότητάς του και της τάσης του να απορροφά διοξείδιο του άνθρακα.με κατάλληλη αποεξάτμιση και ρύθμιση του pH (συνήθως με χρήση αμμωνίας ή μορφολίνης), ο χάλυβας άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία.
Τυπικές εφαρμογές:
Θερμαντήρες νερού από λέβητα:Προθέρμανση αποθεραπείας νερού τροφοδοσίας λέβητα με ατμό ή θερμότητα διαδικασίας.
Κλιματιστικές συσκευές:Επιστημονικά συστήματα μετάψυξης για συμπιεστές αέρα.
Συστήματα θέρμανσης νερού:Θέρμανση νερού πλύσης ή νερού επεξεργασίας σε μη κρίσιμες εφαρμογές.
Για την παροχή μιας ισορροπημένης τεχνικής προοπτικής, είναι απαραίτητο να αναγνωριστούν οι περιορισμοί του χάλυβα άνθρακα στην υπηρεσία ανταλλακτών θερμότητας πλάκας.Ο χάλυβας άνθρακα δεν είναι κατάλληλος ή απαιτεί ειδικές προφυλάξεις στις ακόλουθες περιπτώσεις::
Ο χάλυβας άνθρακα δεν συνιστάται για:
Νερό θάλασσας ή αλμυρό νερό:Οι συγκεντρώσεις χλωριούχου άνω των 500 ppm οδηγούν συνήθως σε επιταχυνόμενη διάβρωση και γενική διάβρωση.
Αξιώδη διαλύματα:Οποιαδήποτε εφαρμογή που περιλαμβάνει ορυκτά οξέα (ζείου, υδροχλωρικού, αζώτου) ή οργανικά οξέα (αιξικό, μυρμηγικό) σε υψηλότερες από ίχνη συγκεντρώσεις.
Διαδικασίες με θειικό υδρογόνο (H2S):Η λειτουργία υγρού H2S μπορεί να οδηγήσει σε σφραγισμό υπό πίεση από θειικό (SSC) και σφραγισμό που προκαλείται από υδρογόνο (HIC) σε χάλυβες άνθρακα.
Περιβάλλον πλούσιο σε οξυγόνοΤα υψηλά επίπεδα οξυγόνου στο νερό επιταχύνουν τη διάβρωση.
Το χάλυβα άνθρακα υφίσταται μικροδομικές αλλαγές σε υψηλές θερμοκρασίες.και προτιμούνται υλικά όπως κράμα χάλυβα ή ανοξείδωτα χάλυβαΑντίθετα, ο χάλυβας άνθρακα μπορεί να γίνει εύθραυστος σε θερμοκρασίες κάτω των -29°C, απαιτώντας δοκιμές κρούσης και ειδικά υλικά για τη λειτουργία σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Σε αντίθεση με τα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα που παρουσιάζουν αμελητέες απώλειες υλικού, ο χάλυβας άνθρακα υπόκειται σε ομοιόμορφη διάβρωση.Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη μέσω της συμπερίληψης ενός επιτρεπόμενου κόστους διάβρωσης στον σχεδιασμό πάχους πλάκαςΣε PHEs, όπου οι πλάκες είναι συνήθως λεπτές, αυτό επιβάλλει πρακτικούς περιορισμούς στην αναμενόμενη διάρκεια ζωής σε οποιοδήποτε περιβάλλον με μετρήσιμα ποσοστά διάβρωσης.
Όταν οι πλάκες χάλυβα άνθρακα συνδυάζονται με διαφορετικά μέταλλα σε ένα σύστημα (π.χ. σωλήνες χαλκού, πλαίσια από ανοξείδωτο χάλυβα), μπορεί να συμβεί γαλβανική διάβρωση εάν το κύκλωμα ολοκληρωθεί από ηλεκτρολύτη.Απαιτείται κατάλληλη απομόνωση και σχεδιασμός συστήματος για να μετριαστεί αυτός ο κίνδυνος.
Η οικονομική υπόθεση για το χάλυβα άνθρακα σε εφαρμογές PHE βασίζεται στο χαμηλό αρχικό κόστος και τις αποδεκτές επιδόσεις σε κατάλληλες υπηρεσίες.
Λιγότερες κεφαλαιακές δαπάνες:Τα PHEs από χάλυβα άνθρακα είναι συνήθως 30~50% φθηνότερα από τις ισοδύναμες μονάδες από ανοξείδωτο χάλυβα και σημαντικά φθηνότερα από τις μονάδες με βάση το τιτάνιο ή το νικέλιο.
Μέτρια έξοδα συντήρησης:Ενώ οι πλάκες χάλυβα άνθρακα μπορεί να απαιτούν αντικατάσταση μετά από 10-15 χρόνια σε υπηρεσίες επεξεργασμένου νερού,Το κόστος αντικατάστασης είναι συχνά χαμηλότερο από το πρόσθετο κόστος αγοράς αρχικά μιας μονάδας στερεωτικού κράματος ανθεκτικής στη διάβρωση..
Εύκολη επισκευή:Τα εξαρτήματα από χάλυβα άνθρακα μπορούν εύκολα να επισκευαστούν με συγκόλληση με συμβατικές τεχνικές, μειώνοντας τον χρόνο στάσης και το κόστος επισκευής.
Αξία διάθεσης:Στο τέλος της ζωής του, ο χάλυβας άνθρακα διατηρεί την αξία των απορριμμάτων, αντισταθμίζοντας ορισμένα έξοδα παροπλισμού.
Ο χάλυβας άνθρακα παραμένει ένα ζωτικής σημασίας υλικό για την κατασκευή ανταλλακτών θερμότητας πλάκας, προσφέροντας έναν ευνοϊκό συνδυασμό θερμικής αγωγιμότητας, μηχανικής αντοχής και οικονομικής απόδοσης.Τα πλεονεκτήματα της υδρογονανθράκων υλοποιούνται περισσότερο στις εφαρμογές που αφορούν υδρογονάνθρακες., ατμού, θερμικών ελαίων, και επεξεργασμένων συστημάτων νερού όπου οι διαβρωτικοί παράγοντες απουσιάζουν ή ελέγχονται.
Ενώ η τάση στην βιομηχανική ανταλλαγή θερμότητας έχει ευνοήσει όλο και περισσότερο τα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα,η συνεχιζόμενη σημασία του χάλυβα άνθρακα έγκειται στην ικανότητά του να παρέχει αξιόπιστες επιδόσεις με χαμηλότερο αρχικό κόστος σε κατάλληλες συνθήκες λειτουργίας.
Για τους μηχανικούς που καθορίζουν εξοπλισμό για μη διαβρωτικές ή ελαφρώς διαβρωτικές εφαρμογές, οι ανταλλακτές θερμότητας από πλάκες χάλυβα άνθρακα αποτελούν μια τεχνικά εύλογη και οικονομικά συνετή λύση.
Η επιλογή του χάλυβα άνθρακα πρέπει, ωστόσο, να συνοδεύεται από μια ενδελεχή εκτίμηση της χημείας του υγρού, της θερμοκρασίας λειτουργίας και του δυναμικού διάβρωσης.Το ατσάλι άνθρακα παρέχει μια ανθεκτική, οικονομικά αποδοτική βάση για αποτελεσματική θερμική διαχείριση σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών εφαρμογών.
Κλειδιά:Ατσάλι άνθρακα, ανταλλακτής θερμότητας πλάκας, θερμική αγωγιμότητα, επεξεργασία υδρογονανθράκων, συστήματα ατμού, θερμικό λάδι, επεξεργασμένο νερό ψύξης, κόστος κύκλου ζωής, επιτρεπόμενη διάβρωση
