Sut i Ddewis y Deunydd Cragen Cywir ar gyfer Cyfnewidydd PTFE mewn Amgylchedd Allanol Cyrydol Iawn?

Mae cyfnewidydd gwres cragen a thiwb PTFE yn trin dŵr oeri glân, nad yw'n gyrydol y tu mewn i'r gragen, felly mae cragen dur carbon rhad arferol yn edrych fel dewis cwbl dderbyniol. Ond mae'r cyfnewidydd hwn yn eistedd yng nghysgod cywasgydd ar gyfer nwy clorin neu wrth ymyl tanc asid lle mae gollyngiad neu fwg cyson, llaith, cyrydol yn realiti dyddiol. Mae tu allan y gragen dan ymosodiad cemegol cyson a fydd yn rhydu ac yn gosod wal ddur noeth mewn misoedd. Wrth ddewis y deunydd cregyn cywir mae un yn arfogi'r cyfnewidydd yn erbyn y gelyn hwn o'r tu allan, o'r atmosffer.

Mae'r erthygl hon yn ganllaw ymarferol ar ddewis y cyfnewidydd PTFE deunydd cregyn cywir ar gyfer amgylcheddau allanol cyrydol, gan gynnwys cost, gwydnwch a diogelwch.

Mae'r Broblem Cyrydiad Allanol yn cael ei hanwybyddu'n aml
Y Canolbwynt Mewnol ar Gydnawsedd Hylif
Mae'r rhan fwyaf o'r gwaith peirianneg a wneir i nodi cyfnewidydd gwres PTFE wedi'i anelu at hylif y broses, yr hylif cyrydol neu'r nwy sy'n mynd trwy'r tiwbiau neu ochr y gragen. Er mwyn ymdopi â'r ymosodwr mewnol hwnnw, dewisir leinin PTFE neu diwbiau PTFE solet. Mae'r deunydd cregyn, mewn cyferbyniad, yn cael ei ddewis yn gyffredin yn ôl y gofyniad pwysau mecanyddol yn unig a thybiaeth generig o 'awyrgylch glân dan do'. Fodd bynnag, mae gan lawer o ddiwydiannau cemegol, siopau gorffennu metel a phurfeydd atmosfferau sy'n gyrydol ysgafn i ddifrifol oherwydd allyriadau ffo, damweiniau neu ddim ond lleithder gormodol ynghyd â chloridau yn yr awyr neu niwloedd asid.

Effeithiau Cregyn Anmhenodol
Gall cragen ddur carbon sy'n gwbl dderbyniol ar gyfer amgylchedd sych dan do ddadelfennu o fewn misoedd pan fydd yn agored i:

mygdarthau asid (HCl, H2SO4, HNO3) o danciau neu fentiau cyfagos

Anweddau clorin neu bromin o drin dŵr neu brosesau cemegol

Chwistrell halen (aer llawn clorid, glan y môr)

Niwloedd amonia neu amin o blanhigion gwrtaith neu betrocemegol

Gollyngiadau cemegol ymosodol ar wyneb y gragen yn ystod gwaith cynnal a chadw neu ollyngiadau anfwriadol

Mae methiant fel arfer yn dechrau gyda cyrydiad tyllu, yna teneuo wal yn gyffredinol ac yn olaf yn gollwng trwy'r gragen. Gall amser segur prosesau, diogelwch a pheryglon amgylcheddol ddeillio o ollyngiadau. Rhaid gorchuddio croen dur y cyfnewidydd yn ei arfwisg gemegol ei hun i oroesi peledu tawel yr awyr yn awyrgylch y planhigyn.

Opsiynau Deunydd ar gyfer Cregyn
Opsiwn 1: Dur Carbon gydag Isafswm Paent Gwrthiannol Cemegol
Yr ateb mwyaf rhad yw cragen ddur carbon (ee SA-516 Gr. 70 neu arwyneb tebyg) wedi'i baratoi (chwythellu sgraffiniol i Sa 2.5) ac wedi'i gorchuddio â system paent gwrthsefyll cemegol aml-haen o ansawdd uchel. Systemau gorchuddio nodweddiadol yw:

Preimwyr seiliedig ar epocsi (dwy gydran, adeiladwaith uchel) a chôt uchaf o epocsi neu polywrethan.

Cotiau top wedi'u haddasu o polywrethan neu fflworopolymer ar gyfer gwell ymwrthedd cemegol.

Ester finyl amlygiad difrifol neu haenau wedi'u llwytho â ffloch wydr

Amgylchedd: hinsawdd ysgafn, dan do, sych; amlygiad anfwriadol achlysurol i mygdarthau anymosodol (ee lefelau isel o doddyddion organig). Mae'r paent yn rhwystr aberthol. Mae paent, fodd bynnag, yn ysgafn. Gall un crafiad neu sgraffiniad gychwyn cell cyrydu sy'n bwyta trwy'r cotio yn ymosod yn gyflym ar y dur. Mae angen gwirio a chyffwrdd-cyffwrdd yn aml. Mae ateb lleiaf, tymor byr mewn unrhyw sefyllfa gydag anweddau cyrydol parhaus neu dasgu yn gragen dur carbon wedi'i baentio.

Opsiwn 2: Dur Di-staen 316L (Uwchraddio Diwydiannol Safonol)
Yr uwchraddio diwydiannol safonol ar gyfer datrysiad mwy cadarn, parhaol mewn awyrgylch cyrydol hysbys yw cragen ddur di-staen 316L solet. 316L (carbon isel) sy'n cynnwys molybdenwm (2-3%) sy'n darparu ymwrthedd eithriadol i:

Tyllu clorid a chorydiad agennau (crynodiadau cymedrol)

Asidau sylffwrig gwanedig, hydroclorig a ffosfforig (mygdarth asid)

Awyrgylchoedd arfordirol (halen).

Nid oes angen unrhyw beintio ar gragen 316L, dim gwaith cynnal a chadw rheolaidd ar haenau a dim cyffyrddiad ar ôl crafiadau neu ddifrod mecanyddol. Wrth gwrs mae'n gallu gwrthsefyll cyrydiad o'r tu allan i mewn. Ar gyfer y rhan fwyaf o amodau gwaith cemegol ac ar gyfer unrhyw osodiad o fewn ychydig km i draethlin, yr isafswm a argymhellir yw 316L.

Cyfyngiadau: Nid yw 316L yn gallu gwrthsefyll asid hydroclorig crynodedig poeth, asidau lleihau cryf neu doddiannau clorid tymheredd uchel (uwchlaw tua 50-60 gradd gyda lefelau clorid uchel). Mae hefyd yn cael ei niweidio gan asidau organig wedi'u gwresogi. Ond ar gyfer amlygiad atmosfferig allanol arferol (hyd yn oed yn ddifrifol) mae 316L yn rhoi gwasanaeth da.

Cost premiwm: Mae cost cregyn 316L tua 3-5 gwaith yn uwch na dur carbon ar sail materol. Fodd bynnag, mae cost oes yn aml yn is oherwydd nad oes angen unrhyw ail-baentio neu atgyweiriadau sy'n gysylltiedig â chyrydiad.

Opsiwn 3: Gwydr ffibr-Plastig wedi'i Atgyfnerthu (FRP) - Ar gyfer Amodau Eithafol
Ar gyfer y sefyllfaoedd caletaf o asid awyr agored neu gymysg, fel cyfnewidydd sydd wedi'i leoli'n uniongyrchol o dan bentwr fent ar gyfer asid hydroclorig, neu mewn awyrgylch clorin uchel, lleithder uchel gyda thymheredd islaw 100 gradd C, efallai mai'r ateb yn y pen draw yw cragen o blastig wedi'i atgyfnerthu â gwydr ffibr (FRP). Mae cregyn FRP yn cynnwys ffibrau gwydr wedi'u hatgyfnerthu â resin thermosetting (ee, ester finyl, epocsi, neu polyester). Buddion allweddol:

Gwrthwynebiad bron yn ddiddiwedd i gyrydiad gan amrywiaeth eang o asidau, alcalïau, toddiannau halen a thoddyddion organig (yn dibynnu ar y dewis o resin).

Dim cyrydiad galfanig - Nid yw FRP yn-metelaidd.

Pwysau ysgafn - fel arfer chwarter pwysau dur.

Ni fydd byth angen paentio na chynnal a chadw'r arwyneb allanol.

Cyfyngiadau critigol cregyn FPR:

Terfyn tymheredd - Fel arfer 100-120 gradd ar gyfer ester finyl, yn is ar gyfer polyester. Nid yw FRP yn cael ei argymell ar gyfer gwasanaeth ar dymheredd uchel.

Pressure limit - FRP shells are designed for lower pressures (usually up to 10 bar, but often less) than steel. FRP is not suitable for high pressure applications (>10 bar).

Mae hylosgedd - FRP yn fflamadwy. Bydd yn llosgi, gan roi mwg a thocsinau gwenwynig. Gall codau lleol wrthod FRP mewn ceisiadau lle mae diogelwch tân yn bryder sylweddol (ee, mewn adeiladau a feddiannir neu ger ffynonellau tanio). Mae resinau gwrth-dân ar gael ond yn gymharol gyfyngedig.

Treiddiad - Dros amser, gall rhai sylweddau ymdreiddio i'r haen resin a niweidio'r ffibrau gwydr. Mae dewis y resin cywir yn hollbwysig.

Cryfder mecanyddol - Mae gan FRP fodwlws a gwrthiant trawiad is na dur. Mae angen ei gefnogi a'i amddiffyn rhag difrod ffisegol.

Pryd i ddewis FRP?

Asidau amgylchedd allanol yn ymosod ar 316L (ee HCl cryf poeth, asid hydrofluorig, neu gyfuniadau o asidau ocsideiddio a lleihau).

Mae tymheredd y gragen yn isel i gymedrol (llai na 100 gradd).

Mae'r offer wedi'i fwriadu ar gyfer gwasgedd isel (5-6 bar fel arfer).

Mae'r perygl tân yn dderbyniol ac yn cwrdd â chyfreithiau lleol.

Mae'r cyfnewidydd wedi'i leoli mewn rhanbarth sydd â thebygolrwydd uchel o ollyngiadau aml o gemegau gelyniaethus iawn.

Matrics Dethol ar gyfer Cymharu
Difrifoldeb yr amgylchedd Deunydd cragen a awgrymir Mynegai costau (tua) Cyfyngiad Mae angen cotio
Atmosffer: sych, glân, tu fewn Carbon dur + gorchudd epocsi/urethane sy'n gallu gwrthsefyll cemegau Ie (aml-haen) 1.0 Mae'r paent yn frau ac mae angen ei archwilio'n rheolaidd
mygdarth asid achlysurol, llaith316L SSNo 3-5Ddim yn gallu gwrthsefyll asidau lleihau poeth, cloridau tymheredd uchel
Arfordirol (chwistrell halen) 316L dur gwrthstaen (neu super-austenitig ar gyfer eithafol)Na 3-5 Safon 316L yn gallu gosod mewn parth tasgu â chlorid uchel iawn. Ystyriwch 2205 dwplecs ar gyfer difrifol
Niwloedd o asidau cymedrol-dros dro barhaus (HCl, H₂SO₄) 316L o ddur di-staen (dilysu asid penodol) neu FRPNo 4-6 (FRP tebyg neu ychydig yn uwch) FRP wedi'i gyfyngu i bwysedd isel a thymheredd Gwirio cydnawsedd y resin
Hot, concentrated acid fumes (>80 gradd ) FRP (ester finyl tymheredd uchel) neu ddur wedi'i leinio (os yw'r pwysedd yn uchel) Na (FRP) neu baent + leinin (dur) hylosgedd 5-8 FRP; leinin dur yn cynyddu cymhlethdod
Asid cymysg (HF + HNO 3 ) FRP gyda resin penodol (neu gragen ddur carbon wedi'i leinio â PTFE) Nac oes 6-10 Angen dyluniad arbenigol
Ystyriaethau Dylunio Pellach
Flansiau Cregyn a Nozzles
Rhaid i'r ffroenellau cregyn, y flanges a'r deunydd bolltio hefyd allu gwrthsefyll yr amgylchedd allanol. Dylai pob fflans a ffroenell i gragen 316L hefyd fod yn 316L. Mae nozzles cragen FRP hefyd wedi'u gwneud o FRP neu o aloion sy'n gwrthsefyll cyrydiad (ee, Hastelloy) gyda chymalau pontio addas. Dylai bolltio gael ei wneud o ddeunydd sy'n gwrthsefyll cyrydiad (ee, 316 o ddur di-staen neu B7 gyda gorchudd sy'n gwrthsefyll cyrydiad) a dylid ei gysgodi rhag yr atmosffer.

Asesiad Perygl Tân FRP
Cyn nodi cragen FRP, dylid cynnal asesiad risg tân. Mae cregyn FRP yn ychwanegu tanwydd at dân, a gallant basio fflamau. Mewn llawer o weithfeydd cemegol, mae codau tân yn gwahardd y defnydd o FRP ac eithrio lle mae systemau llethu tân effeithiol yn eu lle, lle mae digon o bellter o ffynonellau tanio, neu lle defnyddir resin gwrth-dân (sydd yn gyffredinol yn lleihau rhinweddau mecanyddol). Ar gyfer cyfnewidwyr cregyn a thiwb, nid yw rhai planhigion yn caniatáu FRP o gwbl. Dylai'r manylebwr gyfeirio at godau lleol a safonau diogelwch peiriannau.

Cyfyngiadau Pwysedd a Thymheredd
The material of the shell shall withstand the design pressure and temperature of the exchanger irrespective of the external environment. FRP is not suitable for high pressure (e.g. >10 bar) or high temperature (>gwasanaethau 120 gradd. O dan yr amgylchiadau hyn mae angen cragen wedi'i gwneud o ddur carbon neu 316L, ond rhaid ychwanegu amddiffyniad allanol (er enghraifft, paent neu gladin sy'n gwrthsefyll cemegyn). Fel arall, mae adeiladwaith wal ddeuol neu gragen siaced yn bosibl gyda chragen ddur carbon allanol wedi'i gorchuddio â leinin FRP neu PTFE mewnol. Mae hwn yn ateb arbenigol a chostus.

Rhwystrau tywydd ac inswleiddio allanol
Os yw'r gragen i gael ei hinswleiddio'n thermol (er enghraifft, i leihau colli gwres neu i amddiffyn personél) ni ddylai'r system inswleiddio gadw lleithder cyrydol yn erbyn y gragen. Ar gyfer cregyn dur carbon, mae angen rhwystr tywydd (siacedi metel). Argymhellir yr un rhwystr tywydd ar gyfer cregyn 316L er mwyn osgoi cyrydiad agennau o dan inswleiddio llaith. Wrth ddefnyddio cregyn FRP, gellir defnyddio inswleiddio'n uniongyrchol, ond rhaid i'r gludiog a'r deunydd inswleiddio fod yn gemegol gydnaws â'r resin.

Cost Vs Cylch Bywyd
Y gragen ddur carbon wedi'i phaentio sydd â'r gost gychwynnol isaf, ond mae angen gwaith cynnal a chadw (ail-baentio bob 3-10 mlynedd yn dibynnu ar ddifrifoldeb). Mae gan gragen 316L gost gyntaf fwy, ond yn y bôn nid oes unrhyw waith cynnal a chadw ar gyfer cyrydiad allanol trwy gydol oes 20 mlynedd. Mae gan gragen FRP gost gyntaf gymedrol (fel 316L neu ychydig mwy) a hefyd ychydig iawn o waith cynnal a chadw ond mae ganddo bwysau, tymheredd a chyfyngiadau diogelwch tân. Ar gyfer llawer o sefyllfaoedd cyrydol, mae dadansoddiad cost cylch bywyd yn pwyntio i 316L ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau y mae'n addas ar eu cyfer.

Enghraifft o Ddetholiad Ymarferol
Senario: Cyfnewidydd gwres PTFE wedi'i osod mewn gwaith gorffen metel. Mae'r amgylchedd yn cynnwys niwl tenau o asid hydroclorig (0.5–5 ppm) o danciau piclo gerllaw. Nid yw'r gragen yn cael ei wlychu'n uniongyrchol gan y gollyngiadau, ond mae aer asidig llaith bob amser yno. Mae'r gragen yn rhedeg ar 80 gradd a 6 bar. Mae'r cyfnewidydd dan do ac mae ganddo ataliad tân.

Dadansoddiad:

Paent ar ddur carbon. Gall gorchudd epocsi braf bara 2-3 blynedd cyn i dyllau pin a chorydiad ymyl ymddangos. Mae angen ail-baentio'n aml. I'w osgoi.

Dur di-staen 316L: Yn gallu gwrthsefyll niwloedd HCl ar dymheredd amgylchynol i dymheredd cymedrol. 316Gall L gael rhywfaint o bylu ar 80C fodd bynnag mae'r risg yn isel mewn niwl (nid hylif) a phan fo lefelau clorid yn uchel . Iawn. Byddai uwchraddio premiwm yn uwch-austenitig (ee. 904L) ond mae'n debyg na fyddai ei angen.

FRP: Mae ester finyl FRP yn gwrthsefyll gwanhau HCl yn llwyr ar 80 gradd. Mae pwysau (6 gwasgedd) o fewn gallu FRP (uchafswm o 10 bar fel arfer). Derbyniol, mân berygl tân, mae gan y planhigyn ataliad tân. Mae FRP hefyd yn bosibl ond gall fod yn ddrutach na 316L.

Awgrymir: cas dur di-staen 316L. Mae'n darparu gwasanaeth di-waith cynnal a chadw hirdymor am gost resymol ac yn dileu cyfyngiadau tân a phwysau FRP.

Casgliad: Arfwisg blaen dwbl y Cyfnewidydd
Mae'r deunydd cregyn yn benderfyniad pwysig, annibynnol a chost-effeithiol - dewis o arfwisg allanol sy'n amddiffyn cyfanrwydd strwythurol y cyfnewidydd rhag yr ymosodwr atmosfferig anweledig. Ar gyfer gwasanaeth mewnol ysgafn, y lleiafswm yw cragen dur carbon gyda system paent sy'n gwrthsefyll cemegol. 316L dur di-staen yw'r gwydn, ewch-i uwchraddio ar gyfer yr atmosfferau cyrydol a geir yn nodweddiadol mewn gweithfeydd cemegol a lleoliadau arfordirol. Mae FRP yn darparu ymwrthedd cyrydiad cadarnhaol ar gyfer gwasanaethau pwysedd isel iawn, tymheredd isel, lle mae hyd yn oed 316L yn methu ond yn peryglu diogelwch tân a chyfyngiadau pwysau. Mae cyfnewidydd gwres yn ymladd rhyfel dau flaen - y tu mewn a'r tu allan. Mae tiwbiau PTFE yn cario hylif y broses fewnol ond rhaid dewis y deunydd cregyn i wrthsefyll yr amgylchedd allanol. Cydweddwch y deunydd cregyn â'r awyrgylch planhigion gwirioneddol i sicrhau bywyd gwasanaeth hir, di-drafferth.