ASTM A335 P11 Tubes à nageoires enduites avec nageoires en acier au carbone pour les HRSG de la centrale électrique

Tube à ailettes à goujons ASTM A335 P11 avec ailettes à goujons en acier au carbone pour les HRSG des centrales électriques

Un tube à ailettes à goujons ASTM A335 P11 avec ailettes à goujons en acier au carbone est un tube d'échangeur de chaleur haute performance conçu pour des conditions extrêmes. La combinaison du tube central P11 et des ailettes à goujons en acier au carbone offre une efficacité de transfert de chaleur exceptionnelle, une résistance à l'encrassement et une durabilité mécanique dans les équipements de chauffage industriels à haute température.

Voici quelques décompositions détaillées :

1. Tube de base : ASTM A335 P11

Il s'agit du tuyau haute performance qui forme le cœur du tube.

(1). Exigences de composition chimique

La composition est spécifiée en pourcentage en poids (%). Les valeurs sont maximales, sauf indication d'une plage.

Remarque : La norme comprend également des règles pour les tolérances d'analyse des produits, de sorte que de légers écarts par rapport aux plages ci-dessus sont autorisés pour les échantillons de produits individuels.

(2). Exigences de propriétés mécaniques

Ces propriétés sont déterminées à partir d'un essai de traction longitudinal sur un spécimen du tuyau traité thermiquement.

2. Ailette

(1). Type d'ailette : Type d'ailette à goujons

• De courtes broches cylindriques (comme de petites tiges) sont soudées directement sur la surface extérieure du tube A335 P11. Ceci est généralement fait en utilisant un procédé de soudage par résistance pour la vitesse et la cohérence.
• Les goujons eux-mêmes sont généralement fabriqués dans un matériau compatible avec le tube et les ailettes pour assurer une bonne intégrité de la soudure et des performances thermiques.

(2). Matériau de l'ailette : Ailettes à goujons en acier au carbone

C'est un choix rentable car :

• Les ailettes fonctionnent à une température nettement inférieure à celle du tube de base (la chaleur s'écoule du tube vers les ailettes).
• Elles ne sont pas soumises à la même pression interne élevée ou aux gaz de combustion corrosifs que l'intérieur du tube.

3. Pourquoi utiliser cette conception spécifique ? Principaux avantages et objectif

• Turbulence et transfert de chaleur améliorés : Le réseau décalé de goujons et d'ailettes crée une turbulence intense dans le flux de gaz (gaz de combustion, air ou gaz de procédé). Cette turbulence brise la couche limite de gaz à la surface du tube, qui est la principale résistance au flux de chaleur, ce qui conduit à des coefficients de transfert de chaleur supérieurs.
• Réduction de l'encrassement par les cendres : Comparés aux ailettes continues solides, les espaces entre les ailettes à goujons permettent aux cendres et aux particules (courantes dans les chaudières à charbon/biomasse ou les appareils de chauffage de procédé) de passer plus facilement ou d'être éliminées par les débourreurs de suie. Cela réduit l'encrassement et maintient l'efficacité pendant des durées de fonctionnement plus longues.
• Résistance mécanique et durabilité : Les goujons fournissent une fixation mécanique robuste pour les ailettes, ce qui rend l'ensemble très résistant aux vibrations et à l'abrasion des flux de gaz à grande vitesse. Ceci est essentiel dans les environnements difficiles comme les passages de convection des chaudières.
• Optimisation des matériaux : Il utilise de l'acier allié coûteux (P11) uniquement là où cela est absolument nécessaire (pour la pression et la résistance à haute température) et de l'acier au carbone moins cher pour la surface étendue, offrant une solution rentable.

Principales applications par industrie

1. Production d'électricité

• Surchauffeurs et resurchauffeurs de chaudières : C'est l'application la plus classique. Dans les centrales au charbon, à la biomasse ou de valorisation énergétique, ces tubes sont installés dans le passage de convection où les gaz de combustion se sont quelque peu refroidis mais sont encore très chauds (450 °C - 600 °C / 850 °F - 1100 °F). Ils prélèvent de la vapeur saturée ou humide du tambour de la chaudière et la « surchauffent » en vapeur sèche à haute énergie nécessaire pour entraîner efficacement les turbines. Le matériau P11 gère la vapeur à haute pression et à haute température à l'intérieur, tandis que les ailettes à goujons maximisent la récupération de chaleur du côté gaz.
• Générateurs de vapeur à récupération de chaleur (HRSG) : Dans les centrales à cycle combiné à turbine à gaz, l'échappement de la turbine à gaz (500 °C - 600 °C) est utilisé pour générer de la vapeur pour une turbine à vapeur secondaire. Les tubes à ailettes à goujons dans les sections évaporateur et surchauffeur du HRSG récupèrent efficacement cette chaleur malgré la vitesse élevée des gaz et le potentiel d'encrassement.

2. Pétrochimie et raffinage

• Appareils de chauffage de procédé et appareils de chauffage à foyer : Dans les raffineries, de grands fours (par exemple, appareils de chauffage de brut, appareils de chauffage de reformage) chauffent les fluides de procédé à des températures très élevées. Les sections rayonnantes et de convection de ces appareils de chauffage utilisent des tubes à ailettes à goujons (souvent en P11 ou en qualités supérieures) pour maximiser le rendement énergétique et atteindre les températures de procédé requises.
• Unités de craquage catalytique : Pour la récupération de chaleur des flux de gaz de combustion du régénérateur de catalyseur, qui peuvent être abrasifs et encrassants.

3. Autres procédés industriels

• Chaudières de récupération de chaleur fatale : Dans toute industrie avec un flux d'échappement à haute température (fours à ciment, fours métalliques, réacteurs chimiques), ces tubes sont utilisés pour créer une « chaudière à récupération de chaleur fatale » pour générer de la vapeur pour l'utilisation du procédé ou la production d'électricité.
• Réchauffeurs d'air : Pour le préchauffage de l'air de combustion à l'aide de gaz de combustion chauds, améliorant ainsi le rendement de la chaudière.