ASTM A312 TP316L 11-13Cr 스터드 핀을 가진 튜브

ASTM A312 TP316L 정유 히터용 11-13Cr 스터드 핀이 있는 스터드 튜브

이것은 고성능 열교환기 튜브입니다. 부식 방지 스테인리스강(TP316L)으로 만들어진 코어 파이프와 외부 표면에 용접된 작은 스터드형 핀(11-13% 크롬강으로 제작)으로 구성됩니다. 주요 목적은 정유 히터 및 보일러와 같이 고온 및 부식 환경에서 열 전달 표면적을 크게 늘리는 것입니다.

상세 분석

1. 베이스 튜브 재질: ASTM A312 TP316L

(1). 화학 조성(중량 %)

조성은 ASTM A312의 표 1에 명시되어 있습니다. TP316L의 값은 다음과 같습니다.

참고: 이 표준은 또한 재료가 이음매 없는 파이프의 경우 최소 5 × %C에서 최대 0.10% 구리(Cu)를 포함해야 합니다. 이는 덜 일반적으로 인용되지만 제품 검증에 중요한 세부 사항입니다.

(2). 기계적 특성

기계적 특성은 ASTM A312의 표 2에 명시되어 있습니다. 이는 최소 요구 값입니다.

2. 스터드 튜브

이것은 물리적 형태와 구성을 설명합니다.

외부 표면에 스터드(짧은 막대형 핀)가 부착된 베어 튜브(코어 파이프)입니다. 이 스터드는 단순히 접착된 것이 아니라 특수 자동화 공정을 사용하여 저항 용접됩니다. 이렇게 하면 열 전달에 매우 강력하고 효율적인 금속 결합이 생성됩니다.

3. 11-13Cr 스터드 핀

이것은 스터드(핀) 자체의 재료를 지정합니다.

11-13Cr은 스터드가 11%에서 13%의 크롬을 함유한 강철 합금으로 만들어졌음을 의미합니다.

다른 재료를 사용하는 이유는 무엇입니까? 316L 베이스 튜브는 내식성을 위해 선택되지만 스터드는 다른 이유로 선택됩니다.

• 고온 강도: 11-13% 크롬강(SA 213 T11과 유사한 등급)은 316L과 같은 스테인리스강보다 매우 높은 온도에서 강도를 유지하고 산화(스케일링)에 저항합니다.
• 비용 효율성: 이 재료는 일반적으로 316L 스테인리스강보다 저렴합니다. 스터드가 많기 때문에 적합한 재료를 사용하면 성능과 비용을 최적화할 수 있습니다.
• 호환성: 11-13Cr 강철의 열팽창률은 오스테나이트 스테인리스강보다 탄소강에 더 가깝습니다. 이는 특정 어셈블리에서 설계 고려 사항이 될 수 있습니다. 두 재료 간의 용접성은 잘 확립되어 있습니다.

작동 방식(기능)

이 구성 요소의 전체 목적은 열 전달을 향상시키는 것입니다.

• 코어 튜브는 내부의 유체(예: 물, 오일, 공정 유체)를 운반합니다.
• 뜨거운 연소 가스 또는 다른 열원이 튜브와 스터드 외부로 흐릅니다.
• 스터드는 열원에 노출된 튜브의 표면적을 극적으로 증가시킵니다(3~8배 이상).
• 이를 통해 베어하고 매끄러운 튜브보다 훨씬 더 효율적으로 열을 흡수하거나 분산시킬 수 있습니다.

주요 응용 분야: 정유 및 석유화학 플랜트의 소성 히터

이것은 가장 고전적이고 중요한 응용 분야입니다. 이 튜브는 대형 산업용 용광로의 복사 섹션 또는 대류 섹션의 핵심 구성 요소이며 종종 소성 히터라고 합니다.

작동 방식:

• TP316L 코어 튜브는 고압에서 가열해야 하는 공정 유체(예: 원유, 탄화수소, 화학 원료)를 운반합니다.
• 튜브 뱅크의 외부는 버너에서 나오는 강렬한 복사열과 뜨겁고 부식성 있는 연소 가스(1000°C / 1800°F 이상)에 노출됩니다.
• 11-13Cr 스터드는 이 강렬한 열을 흡수하여 튜브 내부의 유체로 효율적으로 전달합니다.

이 특정 재료 조합이 완벽한 이유:

• 내부 부식 저항(TP316L): 내부의 공정 유체는 부식성이 있을 수 있습니다. TP316L의 뛰어난 내식성은 튜브의 내부 표면을 공격으로부터 보호하여 무결성을 보장하고 공정 유체의 오염을 방지합니다.
• 외부 고온 강도(11-13Cr 스터드): 스터드는 튜브 외부의 극한 온도에서 강도를 유지하고 산화(스케일링)에 저항하는 재료로 만들어졌습니다. 316L과 같은 오스테나이트 스테인리스강은 약해지고 이 환경에서 "고온 부식" 또는 산화에 굴복할 수 있습니다.
• 향상된 열 전달: 스터드는 튜브의 외부 표면적을 3~8배 증가시켜 연도 가스에서 열을 포집하는 효율성을 극적으로 향상시킵니다.

기타 주요 응용 분야

동일한 원리가 다른 까다로운 열 전달 시나리오에도 적용됩니다.

• 발전 보일러:
  • 절탄기(급수 예열) 또는 과열기(포화점 이상으로 증기 가열)와 같은 섹션에 사용됩니다.
  • 내부에서 고압의 물/증기(316L로 내식성)를 처리하고 외부에서 석탄, 가스 또는 오일 연소로 인한 뜨거운 연도 가스에 노출됩니다(스터드에서 처리).
• 폐열 회수 장치(WHRU):
  • 이 시스템은 가스 터빈, 소각로 또는 기타 산업 공정의 뜨거운 배기 스트림에서 열 에너지를 포집합니다. 그렇지 않으면 낭비될 것입니다.
  • 스터드 튜브는 종종 더럽고 부식성 있는 배기 가스에서 열을 효율적으로 추출하는 데 이상적입니다.
• 화학 공정 산업:
  • 화학 공정이 부식 환경에서 정확하고 효율적인 가열을 필요로 하는 고온 반응기, 개질기 및 크래커 용광로에서.
• 공기 히터 / 연소 공기 예열기:
  • 용광로에 공급되는 연소 공기를 예열하는 데 사용됩니다. 뜨거운 배기 연도 가스가 스터드 튜브 위로 지나가 잔류 열을 유입 공기로 전달하여 용광로의 전반적인 연료 효율을 크게 향상시킵니다.