Verdampferrohre arbeiten in einer raueren Umgebung als ein einfacher wassergekühlter Austauscher: Das Rohr sieht kochende oder dampfende Flüssigkeit, konzentrierte Salzlösung oder Prozesslauge und häufig wechselnde nasse und trockene Bedingungen auf der beheizten Oberfläche. Nahtlose Kupferlegierungsrohre gemäß ASTM B111 in der Güteklasse C44300, dem arsenhaltigen Admiralitätsmessing, sind eine seit langem bewährte Antwort auf diese Aufgabe, da sie sowohl allgemeinen Angriffen in Salzlake als auch der lokalen Erosion widerstehen, die auftritt, wenn sich Dampfblasen von der beheizten Wand lösen.
Das Rohr wird nach ASTM B111 oder ASME SB111 bestellt, wobei die beiden Dokumente technisch identisch sind und die gleiche Legierung als nahtloses gerades Rohr, U-Bogen oder Spule erhältlich ist, sodass der Verdampferdesigner die Bündelanordnung wählen kann, die zum Dampfraum passt.
Materialdefinition und anwendbare Standards
ASTM B111/B111M legt Anforderungen für nahtlose Rohre und Hülsen aus Kupfer und Kupferlegierungen mit einem Durchmesser von bis zu 3 1/8 Zoll (80 mm) für Oberflächenkondensatoren, Verdampfer und Wärmetauscher fest.
ASME SB111 enthält identische Anforderungen und wird verwendet, wenn der Verdampfer nach einer Druckbehälternorm gebaut ist.
GB/T 8890 und JIS H3300 bieten die chinesischen und japanischen Äquivalente für nahtlose Kupferlegierungsrohre für Wärmetauscher.
Die europäische Zusammensetzungsbezeichnung für dieselbe Legierung lautet CuZn28Sn1As, und nahtlose Wärmetauscherrohre aus Kupferlegierung werden durch Normen wie EN 12451 abgedeckt.
Es sind sowohl geglühte als auch gezogene Härtegrade erhältlich. Der geglühte Zustand wird verwendet, wenn das Rohr ausgedehnt, gebogen oder U-geformt wird.
Chemische Zusammensetzung des C44300-Verdampferrohrs
| Element | Erfordernis | Relevanz für den Verdampferservice |
|---|---|---|
| Cu | 70.0 - 73.0 % | Unedles Metall mit guter Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
| Sn | 0.9 - 1.2 % | Beständig gegen Erosion durch Blitzen und Blasenbildung |
| Als | 0.02 - 0.06 % | Hemmt die Entzinkung in Salzlake |
| Fe | 0,06 % max | Duktilitätskontrolle beim Rollen und Biegen |
| Pb | 0,07 % max | Geringe Restmenge für eine saubere Fertigung |
| Zn | Rest | Stärke- und Kostenbalance |
Mechanische Eigenschaften, physikalische Daten und Größen
Die Mindestzugfestigkeit beträgt etwa 310 MPa und die Mindeststreckgrenze bei 0,5 % Dehnung unter Last beträgt etwa 105 MPa im geglühten Zustand.
Der Spannungstest wird gemäß ASTM E8/E8M durchgeführt, wobei die Dehnung über 50 mm gemessen wird; Härteprüfung nach ASTM E18 und Wärmeleitfähigkeitsbestimmung nach ASTM E1225 sind auf Bestellung erhältlich.
Kupferlegierungen wie Admiralitätsmessing weisen im Vergleich zu rostfreien Stählen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, was der Hauptgrund dafür ist, dass Kupferlegierungsrohre die Verdampferoberfläche kompakt halten.
Die Aufweitung des Rohraußendurchmessers um 20 % des ursprünglichen Durchmessers und der Abflachungstest belegen die für das Einrollen in Rohrböden erforderliche Duktilität.
Nahtlose Rohre werden mit Außendurchmessern ab etwa 6,35 mm und Wandstärken ab etwa 0,5 mm innerhalb der 80-mm-Durchmessergrenze von ASTM B111 in geraden Längen, U--Bögen oder Spulen mit Toleranzen gemäß den Spezifikationstabellen hergestellt.
Anwendungen
Mehrstufige Flash- und Multieffekt-Entsalzungsverdampfer, Soleerhitzer und Destillatkondensatoren.
Verdampfer und Safterhitzer für Zuckerraffinerien, bei denen das Rohr Dampf auf der Kondensationsseite transportiert.
Kühl- und Kälteverdampfer sowie Industrieprozessverdampfer mit aufbereitetem Wasser oder Sole.
Verdampfer und Kristallisatoren für Chemieanlagen, die neutrale oder leicht alkalische Flüssigkeiten verarbeiten.
Öl- und Gasinstallationskühler und -heizungen, bei denen Meerwasser oder Sole als Kühlmedium verwendet wird und die Beständigkeit der Legierung gegenüber sauren, nicht{0}}aggressiven Prozessflüssigkeiten erforderlich ist.
Auswahl-, Herstellungs- und Installationsanleitung
Wählen Sie die Wandstärke aus dem Druck, dem Korrosionszuschlag und der erwarteten Reinigungsmethode; Verdampferrohre werden oft als Satz ausgetauscht, sodass eine großzügige Wandung die Zeitspanne zwischen den Abschaltungen verlängert.
Halten Sie die Solekonzentration, Geschwindigkeit und Belüftung innerhalb der für die Konstruktion verwendeten Bereiche, da ein hoher Chloridgehalt in Kombination mit einer hohen Geschwindigkeit die Kombination ist, die Admiralitätsmessing erodiert.
Rollen Sie das Rohr mit kontrollierter Ausdehnung in den Rohrboden und stützen Sie das Bündel gegen durch Sieden verursachte Vibrationen.
Stellen Sie sicher, dass die erhitzte Oberfläche ordnungsgemäß belüftet ist und dass hohe Stellen nicht austrocknen, da eine örtliche Überhitzung den Angriff der Salzlake beschleunigt.
Wenn die Prozessseite Ammoniak oder Ammoniumverbindungen enthält, bestellen Sie einen spannungsfreien Zustand und prüfen Sie die Legierungsauswahl, bevor Sie sich für Messing entscheiden.
Inspektionspunkte und häufige Fallstricke
Bestätigen Sie die Legierung und den Härtegrad auf dem Zertifikat und prüfen Sie, ob das Rohr nahtlos ist, da beim Verdampferbetrieb beide Seiten der Wand freiliegen.
Überprüfen Sie die Wirbelstrom- und Drucktestaufzeichnungen und bestätigen Sie, dass Wandstärke und Exzentrizität an beiden Enden gemessen wurden.
Überprüfen Sie, ob der Durchmesser und die Wandstärke in den Geltungsbereich von ASTM B111 fallen. Produkte außerhalb des Geltungsbereichs müssen gemäß einer anderen Spezifikation bestellt werden.
Überprüfen Sie die Korngröße dort, wo das Rohr U-gebogen oder gerollt werden soll, da die Formbarkeit davon abhängt.
Lagern Sie das Rohr trocken und verschlossen, fern von chloridhaltiger Feuchtigkeit und organischen Säuren, um Korrosion vor der Installation zu vermeiden.
FAQ
F: Warum werden Kupferlegierungsrohre für Verdampfer verwendet?
Kupferlegierungen vereinen eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Beständigkeit gegenüber Salzlake und Prozessflüssigkeiten sowie die Duktilität, die zum Rollen und Biegen von Rohren zu einem Verdampferbündel erforderlich ist.
F: Was ist C44300 in einfachen Worten?
C44300 ist arsenhaltiges Admiralitätsmessing, eine Kupfer-Zink-Legierung mit Zinn und einem kleinen Arsenzusatz, die die Entzinkung in Meerwasser und Salzlake verhindert.
F: Welche mechanischen Eigenschaften fordert die Norm?
Eine Mindestzugfestigkeit von etwa 310 MPa und eine Mindeststreckgrenze von etwa 105 MPa bei 0,5 % Dehnung unter Last im geglühten Zustand sowie einem Außendurchmesserausdehnungstest bei 20 %.
F: Kann die Röhre in Öl- und Gasanlagen verwendet werden?
Ja, in Kühlern und Heizgeräten, bei denen Meerwasser oder Sole das Kühlmedium ist und die Prozessflüssigkeit nicht{0}}aggressiv ist. Ammoniakhaltige oder stark aggressive Ströme erfordern eine Neubewertung der Legierung.
F: Welche Größen sind verfügbar?
Nahtlose Rohre werden mit Außendurchmessern ab etwa 6,35 mm und Wandstärken ab etwa 0,5 mm innerhalb der 80-mm-Durchmessergrenze von ASTM B111 in geraden Längen, Spulen oder U--Bögen hergestellt.
F: Wie sollte das Verdampferrohr gewartet werden?
Halten Sie Geschwindigkeit und Belüftung innerhalb der Auslegungsgrenzen, verhindern Sie Ablagerungen und Austrocknung-auf der beheizten Oberfläche, reinigen Sie sie nach Möglichkeit chemisch und überwachen Sie bei jedem Abschalten die Rohre durch Wirbelstrom auf Ausfälle.
