ASTM A312 TP316L Stuckrohr mit 11-13Cr-Studflossen für Raffinerienheizungen

ASTM A312 TP316L Stiftrohr mit 11-13Cr Stiftrippen für Raffinerie-Heizungen

Dies ist ein Hochleistungs-Wärmetauscherrohr. Es besteht aus einem Kernrohr aus korrosionsbeständigem Edelstahl (TP316L) mit kleinen, stiftartigen Rippen (aus 11-13% Chromstahl), die auf seine äußere Oberfläche geschweißt sind. Der Hauptzweck ist die deutliche Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche in anspruchsvollen Umgebungen, insbesondere bei hohen Temperaturen und korrosiven Anwendungen wie Raffinerie-Heizungen und -Kesseln.

Detaillierte Aufschlüsselung

1. Grundrohrmaterial: ASTM A312 TP316L

(1). Chemische Zusammensetzung (Gewicht %)

Die Zusammensetzung ist in Tabelle 1 von ASTM A312 angegeben. Die Werte für TP316L sind unten dargestellt.

Hinweis: Die Norm schreibt außerdem vor, dass das Material mindestens 5 × %C bis maximal 0,10 % Kupfer (Cu) für nahtlose Rohre enthalten muss. Dies ist ein weniger häufig zitiertes, aber wichtiges Detail für die Produktverifizierung.

(2). Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 von ASTM A312 angegeben. Dies sind die minimal erforderlichen Werte.

2. Stiftrohr

Dies beschreibt die physische Form und Konstruktion.

Es ist ein blankes Rohr (das Kernrohr), an dessen äußerer Oberfläche Stifte (kurze, stäbchenartige Pins) angebracht sind. Diese Stifte werden nicht einfach aufgeklebt; sie werden mit einem speziellen automatisierten Verfahren widerstandsgeschweißt. Dies erzeugt eine metallurgische Verbindung, die sehr stark und effizient bei der Wärmeübertragung ist.

3. 11-13Cr Stiftrippen

Dies spezifiziert das Material der Stifte (Rippen) selbst.

11-13Cr bedeutet, dass die Stifte aus einer Stahllegierung bestehen, die 11 % bis 13 % Chrom enthält.

Warum ein anderes Material? Während das 316L-Grundrohr wegen seiner Korrosionsbeständigkeit ausgewählt wird, werden die Stifte aus anderen Gründen ausgewählt:

• Hochtemperaturfestigkeit: 11-13% Chromstahl (oft ähnlich wie Güten wie SA 213 T11) behält seine Festigkeit und widersteht der Oxidation (Zunderbildung) bei sehr hohen Temperaturen besser als ein Edelstahl wie 316L.
• Kosteneffizienz: Dieses Material ist typischerweise günstiger als 316L-Edelstahl. Da die Stifte zahlreich sind, optimiert die Verwendung eines zweckmäßigen Materials Leistung und Kosten.
• Kompatibilität: Die Wärmeausdehnungsrate von 11-13Cr-Stahl liegt näher an Kohlenstoffstahl als austenitischer Edelstahl, was bei bestimmten Baugruppen eine Konstruktionsüberlegung sein kann. Die Schweißbarkeit zwischen den beiden Materialien ist gut etabliert.

Wie es funktioniert (Funktion)

Der gesamte Zweck dieser Komponente ist die verbesserte Wärmeübertragung:

• Das Kernrohr führt eine Flüssigkeit im Inneren (z. B. Wasser, Öl, Prozessflüssigkeit).
• Heiße Verbrennungsgase oder eine andere Wärmequelle strömen über die Außenseite des Rohrs und der Stifte.
• Die Stifte vergrößern die Oberfläche des Rohrs, die der Wärmequelle ausgesetzt ist, drastisch (um das 3- bis 8-fache oder mehr).
• Dies ermöglicht es, Wärme viel effizienter zu absorbieren oder abzuleiten, als es ein blankes, glattes Rohr könnte.

Hauptanwendung: Feuerbeheizte Heizungen in Raffinerien und petrochemischen Anlagen

Dies ist die klassischste und kritischste Anwendung. Diese Rohre sind die Kernkomponente im Strahlungsabschnitt oder Konvektionsabschnitt großer Industrieöfen, oft als Feuerbeheizungen bezeichnet.

Wie es funktioniert:

• Das TP316L-Kernrohr führt die Prozessflüssigkeit, die erhitzt werden muss (z. B. Rohöl, Kohlenwasserstoffe, chemische Einsatzstoffe) unter hohem Druck.
• Die Außenseite des Rohrbündels ist intensiver Strahlungswärme und heißen, korrosiven Verbrennungsgasen (über 1000 °C / 1800 °F) von Brennern ausgesetzt.
• Die 11-13Cr-Stifte absorbieren diese intensive Wärme und übertragen sie effizient auf die Flüssigkeit im Inneren des Rohrs.

Warum diese spezifische Materialkombination perfekt ist:

• Interne Korrosionsbeständigkeit (TP316L): Die Prozessflüssigkeit im Inneren kann korrosiv sein. Die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit von TP316L schützt die Innenfläche des Rohrs vor Angriffen, gewährleistet die Integrität und verhindert die Kontamination der Prozessflüssigkeit.
• Externe Hochtemperaturfestigkeit (11-13Cr-Stifte): Die Stifte bestehen aus einem Material, das seine Festigkeit behält und der Oxidation (Zunderbildung) bei den extremen Temperaturen auf der Außenseite des Rohrs widersteht. Austenitischer Edelstahl wie 316L wäre schwächer und könnte in dieser Umgebung "Heißkorrosion" oder Oxidation erliegen.
• Verbesserte Wärmeübertragung: Die Stifte vergrößern die äußere Oberfläche des Rohrs um das 3- bis 8-fache und verbessern so die Effizienz der Wärmeaufnahme aus den Rauchgasen drastisch.

Weitere wichtige Anwendungen

Das gleiche Prinzip gilt für andere anspruchsvolle Wärmeübertragungsszenarien:

• Kraftwerkskessel:
  • Wird in Abschnitten wie dem Economizer (zur Vorwärmung des Speisewassers) oder dem Überhitzer (zur Erhitzung von Dampf über seinen Sättigungspunkt hinaus) verwendet.
  • Sie handhaben Hochdruckwasser/Dampf im Inneren (korrosionsbeständig durch 316L) und sind heißen Rauchgasen aus Kohle-, Gas- oder Ölverbrennung auf der Außenseite ausgesetzt (von den Stiften gehandhabt).
• Abwärmerückgewinnungseinheiten (WHRUs):
  • Diese Systeme erfassen Wärmeenergie aus heißen Abgasströmen von Gasturbinen, Müllverbrennungsanlagen oder anderen industriellen Prozessen, die sonst verschwendet würden.
  • Die Stiftrohre sind ideal, um Wärme effizient aus diesen oft schmutzigen und korrosiven Abgasen zu extrahieren.
• Chemische Prozessindustrien:
  • In Hochtemperaturreaktoren, Reformern und Crackeröfen, in denen ein chemischer Prozess eine präzise und effiziente Erwärmung in einer korrosiven Umgebung erfordert.
• Lufterhitzer / Verbrennungsluftvorwärmer:
  • Wird verwendet, um die Verbrennungsluft vorzuwärmen, die einem Ofen zugeführt wird. Das heiße Abgas strömt über die Stiftrohre und überträgt seine Restwärme auf die einströmende Luft, was den Gesamtwirkungsgrad des Ofens erheblich verbessert.