Pourquoi le choix des matériaux est important pour les tubes d'échangeur de chaleur
Choisissez le mauvais matériau de tube et l’échangeur de chaleur fuit dans les deux ans. Choisissez le bon et il fonctionnera pendant 20 ans avec un minimum d’entretien.
Tube en titane ASTM B338 GR1est en concurrence directe avec les alliages de cuivre-nickel (90/10, 70/30) et l'acier inoxydable (316L) pour le service des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes. Chacun a des atouts. Chacun a des limites.
Pour les spécifications techniques complètes deTube en titane ASTM B338 GR1, y compris les gammes de tailles et les propriétés mécaniques, voir la page produit ici.
Comparaison de la résistance à la corrosion
| Matériel | Piqûres d'eau de mer | Corrosion caverneuse | Attaque de sulfure | Attaque d'ammoniac |
|---|---|---|---|---|
| Titane GR1 | Aucun | À 80 degrés | Aucun | Aucun |
| 70/30 Cu-Ni | Modéré | Modéré | Grave | Modéré |
| 90/10 Cu-Ni | Modéré | Modéré | Grave | Modéré |
| Inox 316L | Grave | Grave | Aucun | Aucun (sauf piqûres) |
Le titane GR1 ne présente aucune piqûre dans l’eau de mer.Fosses 316L en quelques mois ou années en fonction de la température et des chlorures. Le cuivre-nickel ne se pique pas mais souffre de l'érosion et des attaques de sulfures.
Pour l'eau de mer polluée ou stagnante, le cuivre-nickel échoue rapidementà cause des sulfures. GR1 gère les sulfures sans problème.
Comparaison des propriétés mécaniques
| Propriété | Titane GR1 | 70/30 Cu-Ni | Inox 316L |
|---|---|---|---|
| Résistance à la traction (min) | 240 MPa | 350 MPa | 485 MPa |
| Limite d'élasticité (min) | 138 MPa | 125 MPa | 170 MPa |
| Allongement (min) | 24% | 30% | 35% |
| Densité | 4,51 g/cm³ | 8,94 g/cm³ | 8,00 g/cm³ |
| Conductivité thermique | 17 W/m·K | 29 W/m·K | 15 W/m·K |
Le titane est 40 à 50 % plus léger que le cuivre-nickel ou l'acier inoxydable.Pour une même taille de tube, un faisceau de titane pèse beaucoup moins. Cela est important pour les plates-formes offshore et les équipements mobiles.
La conductivité thermique du titane est inférieure à celle du cuivre-nickel. Pour obtenir le même transfert de chaleur, les tubes en titane peuvent nécessiter des parois plus fines ou une plus grande surface. En pratique, la différence est minime car les tubes en titane peuvent fonctionner à des vitesses plus élevées sans érosion.
Limites de vitesse et résistance à l’érosion
La vitesse d'écoulement affecte à la fois le transfert de chaleur et la durée de vie des tubes.
| Matériel | Vitesse maximale recommandée (eau de mer) | Mécanisme d'érosion |
|---|---|---|
| Titane GR1 | 5–7 m/s | Aucun (très résistant) |
| 70/30 Cu-Ni | 3–4 m/s | Le film protecteur s’érode |
| 90/10 Cu-Ni | 2–3 m/s | Le film protecteur s’érode |
| Inox 316L | 3–5 m/s | Pas d'érosion, mais des piqûres |
Le titane GR1 peut fonctionner à des vitesses plus élevées que le cuivre-nickel.Une vitesse plus élevée améliore le transfert de chaleur et réduit l'encrassement. Il s'agit d'un avantage significatif dans les condenseurs et les refroidisseurs à haut-débit.
Les tubes en cuivre-nickel s'érodent aux points d'impact du sable ou des débris. Ce n'est pas le cas du titane.
Comparaison de l'encrassement biologique
La croissance marine s’attache à tous les matériaux. La différence est le nettoyage.
| Matériel | Attache pour biofouling | Tolérance de nettoyage |
|---|---|---|
| Titane GR1 | Modéré | Élevé (jet d'eau jusqu'à 10 000 psi) |
| 70/30 Cu-Ni | Modéré (le cuivre inhibe) | Faible (s'érode sous le jet) |
| Inox 316L | Haut | Modéré |
Le cuivre-nickel présente une résistance naturelle à l'encrassement biologique, car les ions cuivre tuent les organismes marins. C'est un réel avantage. Cependant, l’effet diminue avec le temps à mesure que les films superficiels se développent.
Le titane n'a pas cette propriété. Le biofouling s’attache facilement. Mais le titane tolère un nettoyage agressif qui détruirait les tubes en cuivre-nickel. Le jet d'eau à haute-pression (5 000 à 10 000 psi) élimine l'encrassement sans endommager le titane.
Comparaison des coûts
Coût initial par rapport au coût du cycle de vie.
| Matériel | Coût matériel relatif | Durée de vie typique d'un tube | Coût du cycle de vie |
|---|---|---|---|
| Titane GR1 (soudé) | 3–4x 316L | 20+ ans | Le plus bas pour l'eau de mer |
| 70/30 Cu-Ni | 2–3x 316L | 10 à 15 ans | Moyen |
| 90/10 Cu-Ni | 1.5–2x 316L | 5 à 10 ans | Moyen-élevé |
| Inox 316L | 1x (référence) | 1 à 3 ans | Le plus élevé (remplacement fréquent) |
Le 316L a le coût initial le plus bas mais le coût de cycle de vie le plus élevé en service d'eau de mer. Le retubage fréquent entraîne des temps d'arrêt, de la main d'œuvre et une perte de production.
GR1 a le coût initial le plus élevé mais le coût de cycle de vie le plus bas pour les applications à long-eau de mer. Le faisceau de tubes dure plus longtemps que le reste de l'échangeur de chaleur.
Comparaison de fabrication
| Matériel | Roulement | Soudage | Pliage |
|---|---|---|---|
| Titane GR1 | Bon (nécessite des outils propres) | Nécessite un blindage à l'argon | Excellent |
| 70/30 Cu-Ni | Excellent | Procédure standard | Bien |
| Inox 316L | Bien | Procédure standard | Bien |
GR1 nécessite un outillage propre et un blindage à l'argon pour le soudage. Ce n'est pas difficile, mais c'est différent du cuivre-nickel ou de l'acier inoxydable.
Le cuivre-nickel est le plus simple à fabriquer. Il se comporte comme les alliages de cuivre standards. Aucun blindage ou outillage spécial requis.
Le 316L est également simple mais nécessite une attention particulière à l’apport de chaleur pour éviter la sensibilisation.
Corrosion galvanique lors du mélange de matériaux
Différents métaux en contact avec l'eau de mer créent une batterie. Un métal se corrode.
| Paire de métal dans l'eau de mer | Résultat |
|---|---|
| Titane + cuivre-nickel | Le cuivre-nickel se corrode (le titane est cathodique) |
| Titane + 316L | Le 316L se corrode (le titane est cathodique) |
| Titane + acier au carbone | L'acier au carbone se corrode rapidement |
| Cuivre-nickel + 316L | Les deux se corrodent, imprévisible |
Le titane est le métal commun le plus cathodique présent dans l’eau de mer. Lorsqu’il est connecté à presque n’importe quel autre métal, l’autre métal se corrode plus rapidement.
Isolez les plaques tubulaires en titane des métaux différents. Utilisez des joints en plastique, des plaques tubulaires revêtues ou des plaques tubulaires à face en titane-.
Recommandations d'application
Spécifiez le titane GR1 lorsque :
Eau de mer ou eau saumâtre côté tube
La durée de vie requise est de 15+ ans
Eau de mer polluée ou stagnante (sulfures présents)
Vitesse d'écoulement élevée (plus de 3 m/s)
Le poids est un souci (offshore, mobile)
Le coût du retubage est élevé (emplacement éloigné)
Spécifiez le cuivre-nickel lorsque :
Eau de mer propre uniquement (sans sulfures)
Le contrôle de l’encrassement biologique est essentiel et le nettoyage est difficile
Un premier coût inférieur est requis
La fabrication avec un équipement d'atelier standard est nécessaire
Spécifiez 316L lorsque :
Pas de chlorures dans le fluide
Service d’eau douce ou d’hydrocarbures propres
Le faible coût initial est le seul critère
Discutez des exigences de votre projet
FAQ
1. Le titane est-il toujours meilleur que le cuivre-nickel pour l'eau de mer ?
Pour une longue durée de vie, oui. Pour les applications à court-eau de mer propre ou à court terme, le cuivre-nickel fonctionne et coûte moins cher.Tube en titane GR1 résistant à la corrosion, eau de merest supérieur, mais le coût initial plus élevé peut ne pas être justifié pour chaque projet.
2. Le cuivre-nickel échoue-t-il vraiment dans l'eau de mer polluée ?
Oui. Les sulfures provenant de la matière organique en décomposition ou des rejets industriels détruisent le film protecteur du cuivre-nickel. Les tubes peuvent tomber en panne en quelques mois. GR1 gère les sulfures sans problème.
3. Le 316L peut-il être utilisé dans l’eau de mer ?
Uniquement dans de l'eau de mer très propre, froide, pauvre en-chlore et sans stagnation. Même dans ce cas, attendez-vous à des piqûres d’ici 2 à 3 ans. Pour un service d’eau de mer fiable, le 316L n’est pas recommandé.
4. Combien coûte le GR1 plus cher que le 316L ?
Généralement 3 à 4 fois le coût du matériau. Mais un bundle 316L peut devoir être remplacé tous les 2 ans. Un forfait GR1 dure 20+ ans. Sur 20 ans, le GR1 est moins cher.
5. La conductivité thermique inférieure du titane est-elle importante ?
Dans la plupart des échangeurs de chaleur, pas grand-chose. Les tubes en titane peuvent fonctionner à des vitesses plus élevées sans érosion, ce qui compense la faible conductivité. De nombreux condenseurs utilisent du titane avec la même surface que le cuivre-nickel.
6. Le GR1 et le cuivre-nickel peuvent-ils être mélangés dans le même échangeur de chaleur ?
Non recommandé. La corrosion galvanique attaquera le cuivre-nickel. Si le mélange est inévitable, isolez électriquement et gardez la zone de la cathode en titane petite.
7. Quelle qualité de cuivre-nickel est la meilleure pour l'eau de mer ?
70/30 Cu-Ni dure plus longtemps que 90/10. 90/10 a une meilleure résistance au biosalissure au départ mais se corrode plus rapidement. Pour l'eau de mer à long-terme, 70/30 est préférable.
8. Le titane nécessite-t-il une tolérance à la corrosion ?
Non, le GR1 ne se corrode pas à un rythme mesurable dans l’eau de mer. L'épaisseur de la paroi du tube est déterminée par la pression et la résistance à la manipulation, et non par la tolérance à la corrosion.
9. Quel matériau est le plus facile à enrouler en plaques tubulaires ?
Le cuivre-nickel est le plus simple. GR1 est également bon mais nécessite un outillage propre et sans fer-sans fer. 316L est similaire à GR1.
10. Quel est le scénario de remplacement le plus courant ?
Tubes 316 L dans les refroidisseurs d'eau de mer défaillants après 1 à 3 ans, remplacés partube en titane soudé ASTM B338 Grade 1. Le deuxième plus courant est le cuivre-nickel dans l'eau contenant des sulfures- remplacé par du GR1.
Description des produits
Nous produisons des tubes en titane GR1, en cuivre-nickel 90/10, en cuivre-nickel 70/30 et en acier inoxydable 316L pour le service des échangeurs de chaleur.
Notre usine dispose de quatre lignes de production dédiées. Les tubes en titane fonctionnent sur des broyeurs à pèlerins à froid et sur des bancs d'étirage avec des fours de recuit remplis d'argon-.
Les tubes en cuivre-nickel utilisent des bancs d'étirage séparés avec recuit sous atmosphère contrôlée pour éviter l'oxydation. Les tubes en acier inoxydable ont leur propre gamme avec différents outils et lubrifiants.
Aucune contamination croisée-entre les matériaux.Les outils en titane ne touchent jamais l'acier inoxydable ou le cuivre-nickel. La récupération du fer dans l'acier inoxydable ruinerait la résistance à la corrosion du titane. Un outillage séparé empêche cela.
L'équipement d'inspection couvre les trois matériaux : spectromètre pour la vérification chimique, détecteurs de défauts à ultrasons, testeurs hydrostatiques et micromètres laser. Chaque type de matériau possède ses propres normes d'étalonnage.
Tous les tubes sont accompagnés de certificats d'usine selon EN 10204 Type 3.1. Inspection tierce-(SGS, BV, TÜV) disponible pour tout matériau.
