Zastosowanie rur żebrowanych SA213 T22 HFW z ząbkowanymi żebrami w wysokotemperaturowym odzysku ciepła odpadowego

Przegląd Produktu

Rury z żebrami piłkowymi SA213 T22 HFW wykazują wyraźne zalety techniczne w zastosowaniach odzysku ciepła odpadowego w zakresie temperatur 500–580°C. W tym przedziale temperatur konwencjonalne materiały ze stali węglowej, takie jak ASTM A192, wykazują znaczne pogorszenie wydajności, z wytrzymałością na pełzanie po 10⁵ godzinach wynoszącą około 20 MPa w temperaturze 550°C i szybkością utleniania około 0,3 mm/rok. Dla porównania, SA213 T22 (stal 2,25Cr-1Mo) osiąga wytrzymałość na pełzanie po 10⁵ godzinach do 80 MPa w temperaturze 580°C, z szybkością utleniania poniżej 0,1 mm/rok i szybkością korozji siarkowej około 0,08 mm/rok. Te wskaźniki wydajności sprawiają, że nadaje się do średnio- i wysokotemperaturowych systemów odzysku ciepła odpadowego z gazów spalinowych.

Proces obróbki cieplnej znacząco wpływa na wydajność materiału, z normalizacją w temperaturze 900–950°C, a następnie odpuszczaniem w temperaturze 700–750°C, tworząc strukturę bainityczną i rozproszone sferyczne węgliki, które zwiększają wytrzymałość w wysokich temperaturach i odporność na pełzanie. Konstrukcja z żebrami piłkowymi zakłóca warstwę graniczną przepływu powietrza poprzez okresowe nacięcia, a zmierzone dane pokazują poprawę współczynnika przenikania ciepła o 35–50%, jednocześnie tworząc charakterystyki pola przepływu, które zmniejszają osadzanie się popiołu w podwyższonych temperaturach, wydłużając interwały czyszczenia. Proces spawania zgrzewaniem wysokiej częstotliwości zapewnia niezawodne wiązanie metalurgiczne między żebrami a rurą podstawową, odpowiednie do długotrwałej, ciągłej eksploatacji.

Kluczowy fakt: Gdy temperatura spalin przekracza 500°C, zwykła stal węglowa (taka jak ASTM A192) szybko wchodzi w "strefę śmierci"—

• Powyżej 450°C: Szybkość utleniania rośnie wykładniczo
• Powyżej 500°C: Wytrzymałość na pełzanie stali węglowej gwałtownie spada
• W temperaturze 550°C: Wytrzymałość na pełzanie A192 po 10⁵h wynosi zaledwie 20 MPa (zasadniczo bezużyteczna)

Natomiast SA213 T22 (stal 2,25Cr-1Mo) zachowuje wyjątkową wydajność w tym zakresie temperatur:

• Wytrzymałość na pełzanie 80 MPa w temperaturze 580°C (4× większa niż A192)
• 60% redukcja szybkości utleniania (dzięki warstwie ochronnej Cr₂O₃)
• 3× poprawa odporności na korozję siarkową

To podstawowy powód jego wyboru—w zakresie wysokich temperatur 500–580°C, to nie tylko "lepsze", ale JEDYNA REALNA OPCJA PRZETRWANIA!

• Temperatura normalizacji: 900–950°C → Osiąga jednorodną strukturę austenityczną
• Temperatura odpuszczania: 700–750°C → Tworzy drobne, rozproszone węgliki

Kluczowe efekty:

• Struktura bainityczna zapewnia wytrzymałość w wysokich temperaturach
• Sferyczne węgliki (M₂₃C₆) blokują granice ziaren, opierając się pełzaniu
• Naprężenia szczątkowe zredukowane o 70%, minimalizując pękanie zmęczeniowe termiczne

Systemy odzysku ciepła odpadowego działające w temperaturze 500–580°C stają w obliczu czterech krytycznych wyzwań:

Środki inżynieryjne:

• Konstrukcja z materiałów stopniowanych: T22 dla sekcji wysokotemperaturowych, A192 dla sekcji niskotemperaturowych → 30% optymalizacji kosztów
• Obróbka cieplna po spawaniu (PWHT): 720°C przez 2 godziny → eliminuje 90% naprężeń szczątkowych po spawaniu
• Precyzyjne monitorowanie temperatury ścian: Zapewnia ≤580°C (590°C to punkt krytyczny wydajności)
• Akustyczny system przedmuchiwania sadzy: Zapobiega szokowi termicznemu od przedmuchiwania parą

Wnioski:
W zakresie wysokich temperatur 500–580°C, rury z żebrami piłkowymi T22 mogą bezpiecznie pracować przez 10–15 lat z MTBF > 50 000 godzin, podczas gdy A192 nieuchronnie zawodzi w ciągu 6 miesięcy w tych samych warunkach—to jedyne uzasadnienie jego istnienia!

• A192: Nieuchronnie zawodzi w ciągu 6 miesięcy w tych temperaturach
• T91: Zbyt drogie dla jednostek na małą skalę
• T22: JEDYNE rozwiązanie, które równoważy wydajność i opłacalność

• Konstrukcja z ząbkowaniem zwiększa współczynnik przenikania ciepła po stronie gazów spalinowych w wysokiej temperaturze o 40%+
• Odzyskuje o 25% więcej ciepła w tej samej przestrzeni, zmniejszając objętość sprzętu o 30%

• Inwestycja początkowa o 25–30% niższa niż T91
• Znaczące roczne oszczędności energii (48 000 ton węgla/rok dla elektrowni o mocy 600 MW)
• Zwrot z inwestycji zwykle <4 lata (w dobrym zakresie dla projektów wysokotemperaturowych)