Konveksiyon Tüp Demetleri için Doğru Malzeme Seçimi

Konveksiyon tüp demetleri için doğru malzeme seçimi, kazanın çalışma koşulları, çalışma ortamı, ekonomiklik ve üretim prosesi gereksinimleri dikkate alınarak yapılmalıdır. Aşağıda, konveksiyon tüp demetleri malzemesi seçimi için temel adımlar ve faktörler bulunmaktadır:

1. Çalışma Koşullarını Anlayın
Sıcaklık: Konveksiyon tüp demetleri genellikle orta ila yüksek sıcaklıktaki duman gazı ortamındadır (yaklaşık 300-800°C, kazanın tipine ve tüp demetinin konumuna bağlı olarak değişir). Bu sıcaklık aralığına dayanabilecek bir malzeme seçilmelidir, yüksek sıcaklıkta sürünme veya mukavemet kaybını önlemek için.
Basınç: Tüp içindeki çalışma ortamının (su veya buhar gibi) basıncı (düşük basınç, orta basınç veya süper yüksek basınç), malzemenin mukavemet gereksinimlerini belirler. Yüksek basınçlı kazanlar, daha yüksek mukavemetli malzemeler gerektirir.
Sirkülasyon Yöntemi: Doğal sirkülasyon, zorlanmış sirkülasyon veya doğrudan akışlı kazanlar, malzemenin yorulma direncine farklı gereksinimler getirir.

2. Duman Gazı Ortamını Göz Önünde Bulundurun
Korozyon: Duman gazı, yüksek sıcaklıkta korozyona veya düşük sıcaklıkta çiğlenme noktası korozyonuna neden olabilecek sülfürler, klorürler veya oksitler içerebilir. Düşük alaşımlı çelik veya paslanmaz çelik gibi korozyona dayanıklı bir malzeme seçilmelidir.
Aşınma: Kömür yakıtlı kazanlardaki uçucu kül, özellikle yüksek hızlı duman gazı bölgelerinde tüp demetlerinde aşınmaya neden olabilir. Yüksek sertliğe sahip veya yüzeyi sertleştirilebilen bir malzeme seçilmelidir.
Kül Birikimi: Bazı yakıtlar (yüksek kül içerikli kömür gibi) kül birikimine eğilimlidir ve bu da ısı transfer verimliliğini etkiler. Malzeme yüzey özellikleri (pürüzsüzlük gibi) veya ek koruyucu önlemler (kanatçık tasarımı gibi) dikkate alınmalıdır.

3. Yaygın Malzeme Seçenekleri
Kazan tipine ve çalışma koşullarına bağlı olarak, konveksiyon tüp demetleri için yaygın olarak kullanılan malzemeler şunlardır:

Karbon Çeliği (20# çelik, SA-106B gibi):
Düşük basınçlı, düşük sıcaklıklı kazanlar için uygundur (endüstriyel küçük kazanlar gibi).
Avantajları: Düşük maliyetli, iyi işlenebilirlik.
Dezavantajları: Yüksek sıcaklık ve korozyon direnci sınırlıdır, duman gazı sıcaklığının 400°Cnin altında olduğu durumlar için uygundur.

Düşük Alaşımlı Çelik (15CrMo, 12Cr1MoV, SA-213 T11/T22 gibi):
Orta basınçlı, yüksek basınçlı kazanlar için uygundur, duman gazı sıcaklığı 400-600°C arasındadır.
Avantajları: İyi yüksek sıcaklık mukavemeti ve oksidasyon direnci, uygun maliyetli.
Dezavantajları: Yüksek sıcaklıkta korozyona karşı hassastır, duman gazı bileşimi kontrol edilmelidir.

Yüksek Alaşımlı Çelik/Paslanmaz Çelik (SA-213 TP304, TP321, TP347 gibi):
Süper yüksek basınçlı, süper kritik kazanlar veya yüksek korozif ortamlarda (çöp yakma kazanları gibi) kullanılır.
Avantajları: Mükemmel yüksek sıcaklık korozyon direnci ve oksidasyon direnci, duman gazı sıcaklığının 600°Cnin üzerinde olduğu durumlar için uygundur.
Dezavantajları: Maliyeti yüksektir, işlenmesi zordur.

Aşınmaya ve Korozyona Dayanıklı Kompozit Malzemeler:
Yüksek aşınma bölgelerinde, yüzey dolgu kaynağı (nikel bazlı alaşım gibi) veya seramik kaplama püskürtme gibi kompozit tüpler kullanılabilir.
Avantajları: Kullanım ömrünü uzatır, bakımı azaltır.
Dezavantajları: Üretim maliyeti yüksektir.

4. Ekonomiklik ve Performansı Dengeleyin
İlk Maliyet: Karbon çeliği en düşük maliyetlidir, alaşımlı çelik ve paslanmaz çelik maliyeti kademeli olarak artar. Bütçeye ve beklenen ömre göre seçim yapılmalıdır.
Çalışma ve Bakım Maliyetleri: Korozyona ve aşınmaya dayanıklı malzemeler, duruş ve bakım sıklığını azaltabilir, uzun vadeli bakım maliyetlerini düşürebilir.
Ömür Beklentisi: Yüksek basınçlı veya yüksek sıcaklıklı kazanlar, uzun süreli güvenli çalışmayı sağlamak için öncelikle yüksek performanslı malzemeler seçmelidir, düşük basınçlı kazanlar ise ekonomik malzemeler seçebilir.

5. Üretim ve İşleme Performansını Göz Önünde Bulundurun
Kaynaklanabilirlik: Konveksiyon tüp demetleri, kolektörlere veya tüp plakalarına kaynaklanmalıdır, malzemenin kaynaklanabilirlik performansı (kaynak mukavemeti, çatlak eğilimi gibi) çok önemlidir. Düşük alaşımlı çelik ve karbon çeliği iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir, yüksek alaşımlı çelik özel kaynak prosesleri gerektirir.
Bükme Performansı: Konveksiyon tüp demetleri genellikle bükülerek şekillendirilir, malzemenin iyi sünekliğe ve tokluğa sahip olması, bükülmede çatlamayı önlemek için gereklidir.
Isıl İşlem Gereksinimleri: Bazı alaşımlı çeliklerin performansı iyileştirmek için ısıl işleme (normalizasyon, temperleme gibi) tabi tutulması gerekir, üretim prosesinin karmaşıklığı değerlendirilmelidir.

6. Standartlara ve Spesifikasyonlara Başvurun
İlgili endüstri standartlarına uyun, örneğin:
Çin: GB/T 5310 (Yüksek basınçlı kazanlar için dikişsiz çelik borular), GB/T 3087 (Düşük ve orta basınçlı kazanlar için dikişsiz çelik borular).
Uluslararası: ASME SA-213 (Kazanlar için dikişsiz ferritik ve östenitik alaşımlı çelik borular), ASTM A106 (Yüksek sıcaklık uygulamaları için dikişsiz karbon çelik borular).
Kazan tasarım parametrelerine göre, standartlar tarafından önerilen malzemelere başvurun ve malzemenin sertifika gereksinimlerini karşıladığından emin olun.

7. Pratik Uygulama Deneyimini Birleştirin
Yakıt Türü: Kömür, fuel oil, doğal gaz veya biyokütle kazanlarının duman gazı bileşimi önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, fuel oil kazanları sülfür korozyonuna daha dayanıklı malzemeler gerektirir.
Çalışma Koşulu Değişiklikleri: Kazanın sık sık başlatılıp durdurulup durdurulmadığını (termal yorulmaya karşı direnç gerektirir) veya çalışma yükünün dalgalanıp dalgalanmadığını (sürünmeye karşı direnç gerektirir) göz önünde bulundurun.
Geçmiş Veriler: Aynı tip kazanların çalışma kayıtlarına bakın, yaygın malzemelerin performansını ve arıza modlarını anlayın ve seçimi optimize edin.

8. Ek Koruyucu Önlemler
Malzemenin kendisi gereksinimleri tam olarak karşılamakta zorlanıyorsa, performans aşağıdaki şekillerde artırılabilir:
Yüzey İşlemi: Aşınmaya ve korozyona dayanıklı kaplamalar püskürtmek, nitrürleme veya yuvarlama ile sertleştirme gibi.
Yapısal Optimizasyon: Aşınma önleyici manşonlar, kanatçıklar veya türbülans elemanları ekleyerek aşınmayı ve kül birikimini azaltın.
Çalışma Optimizasyonu: Duman gazı akış hızını kontrol ederek veya düzenli olarak kül üfleyerek malzemenin korozyonunu ve aşınmasını azaltın.