Tube à ailettes crénelées ASME SA213 T11 avec ailettes en acier au carbone pour applications HRSG

Tube à ailettes ASME SA213 T11 crantées avec ailettes en acier au carbone pour les HRSG

Un tube à ailettes ASME SA213 T11 HFW cranté avec des ailettes en acier au carbone est le même tube d'échangeur de chaleur haute performance que celui décrit précédemment, mais avec un choix de matériau délibéré pour les ailettes afin d'optimiser les performances et les coûts. Les ailettes (l'amélioration externe du transfert de chaleur) sont fabriquées en acier au carbone au lieu d'un alliage comme le T11.

Clarification clé : le "tube de base" par rapport aux "ailettes"

1. Le tube de base (partie sous pression) :C'est le tube interne qui transporte le fluide haute pression et haute température (eau, vapeur, huile).

Composition chimique des tubes sans soudure ASME SA213 T11 :

La composition est spécifiée dans la norme ASTM A213/A213M. Les exigences concernent à la fois l'analyse de la coulée (à partir de la fusion) et l'analyse du produit (à partir du produit fini).

Propriétés mécaniques des tubes sans soudure ASME SA213 T11 :

Propriétés mécaniques

Ce sont les propriétés minimales requises pour les tubes dans l'état de traitement thermique normalisé et revenu.

2. Ailettes : Ailettes crantées en acier au carbone

Pourquoi utiliser de l'acier au carbone pour les ailettes ?

• Réduction des coûts :C'est la raison principale. L'acier au carbone est considérablement moins cher que l'acier allié (comme le T11). Étant donné que les ailettes constituent un volume substantiel du matériau dans le produit final, l'utilisation d'acier au carbone réduit le coût global.
• Performances adéquates pour le rôle des ailettes :Les ailettes sont exposées au côté gaz/air de l'échangeur de chaleur (par exemple, les gaz de combustion, l'air d'échappement). Cet environnement est généralement à une pression beaucoup plus faible et souvent à une température inférieure à celle du fluide interne dans le tube de base T11. L'acier au carbone peut facilement résister à ces conditions.
• Bonne conductivité thermique :L'acier au carbone a une bonne conductivité thermique, ce qui est essentiel pour transférer efficacement la chaleur de la surface de l'ailette au tube de base. Facilité de fabrication : l'acier au carbone est plus facile à rouler, à couper et à souder (dans le cas des ailettes encastrées/en L) que l'acier allié.

3. Pourquoi cette combinaison spécifique (tube T11 + ailettes en acier au carbone) est courante et logique

Cette spécification représente une optimisation d'ingénierie classique :

Le tube de base (T11) gère la tâche exigeante :Il contient la vapeur haute pression, souvent surchauffée, ou l'eau chaude. La teneur en chrome de 1,25 % offre la résistance à l'oxydation et la résistance nécessaires à la température de fonctionnement.

Les ailettes (acier au carbone) gèrent la tâche moins exigeante :Elles se trouvent dans le flux de gaz de refroidissement. Bien que le gaz puisse être chaud, il n'est pas sous haute pression et sa température est souvent inférieure aux limites d'oxydation de l'acier au carbone. L'utilisation d'un alliage coûteux ici est un coût inutile.

L'hypothèse cléest que la température côté gaz à l'emplacement de l'ailette se situe dans la limite de fonctionnement sûre pour l'acier au carbone (généralement jusqu'à ~480 °C / 900 °F pour un service prolongé, bien que cela dépende de la composition spécifique du gaz et du potentiel de corrosion).

Philosophie d'application de base

Ce tube est conçu pour un transfert de chaleur à haut rendement et à coût optimisé dans les environnements où :

1. Application principale : chaudières de récupération de chaleur et HRSG

C'est l'application la plus dominante. Ces tubes sont les "éléments constitutifs" pour récupérer l'énergie des gaz d'échappement chauds.

Dans les générateurs de vapeur à récupération de chaleur (HRSG) : Ils sont utilisés dans les sections évaporateur et économiseur.

Dans les chaudières de récupération de chaleur (chimie, pétrochimie, raffinage) : Utilisés pour capter la chaleur des gaz de combustion des fours de procédé, des effluents de réacteur ou des gaz d'échappement des incinérateurs.

2. Sections de chaudières de centrales électriques

Économiseurs : Situés à l'arrière de la chaudière, ils préchauffent l'eau d'alimentation en utilisant des gaz de combustion à température relativement basse (~250 °C - 400 °C). Le T11 gère l'eau d'alimentation haute pression, tandis que les ailettes en acier au carbone extraient efficacement la chaleur des gaz de combustion non corrosifs.

Surchauffeurs basse température : Dans certaines conceptions, les premiers étages de surchauffeur où la température de la vapeur est augmentée, mais les températures des métaux ne sont pas extrêmes, peuvent utiliser des tubes T11 avec des ailettes en acier au carbone.

3. Réchauffeurs de procédé et réchauffeurs à foyer

Dans les raffineries et les usines pétrochimiques, les réchauffeurs de procédé (réchauffeurs à foyer) ont souvent une section de convection.

4. Réchauffeurs d'air

Bien que souvent construits avec des tubes de qualité inférieure, certains réchauffeurs d'air à serpentin de vapeur qui utilisent de la vapeur moyenne pression pour chauffer l'air de combustion peuvent utiliser ce type de tube pour la durabilité et l'efficacité.