DE2612292B2

DE2612292B2 - Roehrenwaermetauscher

Info

Publication number: DE2612292B2
Application number: DE19762612292
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Creusot-Loire SA, Paris
Priority date: 1975-04-23
Filing date: 1976-03-23
Publication date: 1978-02-23
Also published as: NL7602758A; IT1057623B; FR2308893B1; GB1525642A; JPS51124622A; DE2612292A1; FR2308893A1; US4071083A; DE2612292C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrenwärme- so tauscher mit einer oder zwei Rohrplatten, die einen Überzug aus nichtrostendem Stahl aufweisen, und Rohren aus chromreichem, nichtrostendem Stahl, die jeweils mit dem Rohrplattenüberzug mittels Schweißstellen verbunden sind.

Meistens sind die Rohrplatten von Röhrenwärmetauschern, die bei erhöhten Temperaturen und Drücken arbeiten, sehr dick und bestehen aus Kohlenstoffstahl oder schwach legiertem Stahl. Sie sind mit rostfreiem Stahl z. B. durch Auftragsschweißen überzogen. Die Rohre sind mit Normalabmessungen aus rostfreiem Stahl hergestellt.

Diese in der Wärme und unter Druck arbeitenden Röhrenwärmetauscher führen bisweilen zu erheblichen Korrosionsproblemen. ^h5

Unter den verschiedenen für die Wärmetauscherrohre verwendbaren rostfreien Stählen können die ferritischen Stähle mit hohem Chromgehalt eine C < 0,010%,

Cr = 25 bis 30%, vorzugsweise 26%, und

Mo < 4%, vorzugsweise 1%.

Außerdem sind geschweißte Konstruktionen für Wärmetauscher bekannt, die aus Blechen eines nichtrostenden, ferritischen Stahls mit höchstens 0,03% C, höchstens 0,03% N₂, 17-25% Cr, höchstens 0,5% Ni, höchstens 0,2% Cu, 0,3-0,6% Si, 0,3—0,6% Mn, 1 —4% Mo und Gehalten an C abbindenden, stabilisierenden Elementen wie Ti—Nb/Ta, Al, Zr bekannt (DE-OS 23 18 506).

Es zeigte sich ungünstigerweise, daß das Verschweißen solcher Stahlsorten mit dem rostfreien Auftragschweißüberzug von Rohrplatten schwierige Probleme ergibt, die bisher nicht gelöst wurden.
Andererseits ist es beim Verbinden austenitischer Rohre mit der einen austenitischen Überzug tragenden ferritischen Wand eines Druckkessels bekannt, die mechanische Festigkeit der Verbindung durch Einschrauben des austenitischen Rohrendes oder eines mit diesem verschweißten austenitischen, mit einem Flansch versehenen Verbindungsstücks zu sichern und die Abdichtung der Verbindung durch Verschweißen des austenitischen Rohrendes oder des Flanschrandes mit dem austenitischen Wandüberzug zu vervollständigen (»Engineering and Boiler House Review« Febr. 1963, S.

67).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Röhrenwärmetauscher der eingangs genannten Art, die geschilderten Schweißprobleme unter Verwendung der erstgenannten nichtrostenden ferritisehen Stahlsorte für die Rohre zu überwinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre aus einem ferritischen Stahl mit

< 0,01% C,

25—30%, vorzugsweise 26% Cr,
<4%, vorzugsweise 1 % Mo,
Rest im wesentlichen Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen

bestehen und an ihren Enden rohrförmige Verbindungsstücke geringer Länge aus nichtrostendem, austenitischem Stahl aufweisen, die mit dem ferritischen Rohrhauptabschnitt durch Elektronenbeschuß, Reibung oder jedes andere nur ein geringes Ausmaß an Verunreinigung in der Schweißraupe ergebende Verfahren verschweißt sind.

Nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung weist der die Verbindungsstücke bildende nichtrostende, austenitische Stahl folgende Zusammensetzung auf:

45 < 0,020% C,
20-26% Cr,
6-26% Ni,
1- 5% Mo,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung besteht der Überzug der Rohrplatten aus einem

nichtrostenden, austenitischen Stahl folgender Zusammensetzung:

< 0.030% C,

18—22%, vorzugsweise 20% Cr,
14—18%, vorzugsweise 16% Ni,
1 — 3%, vorzugsweise 2% Mo,
4— 6%, vorzugsweise 5% Mn,
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Wie man sieht, besteht einer der Hauptvorteile der Erfindung darin, für die Zusammensetzung der Rohre des Wärmetauschers eine Stahlsorte gewählt zu haben, die gut korrosionsbeständig ist, ohne von den Bedingungen der Verschweißung mit den Rohr- oder Basisplatten abhängig zu sein, und daß diese schwierigen Schweißprobleme durch Zwischenfügen von besonders gewählten Verbindungsstücken gelöst sind, um eine gute Verschweißung mit den Basisplatten zu sichern.

Die Rohre könnten über ihre ganze Länge aus dem gleichen Metall wie die Verbindungsstücke bestehen, doch ist das letztere Meiall, aus dem jeweils das Verbindungsstück besteht, teuer, und es ist wirtschaftlicher, die erfindungsgemäß aus zwei Teilen zusammengesetzten Rohre zu verwenden, von denen nur die Verbindungsstücke aus rostfreiem Stahl sind.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese an Hand eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispieles eines Röhrenwärmetauschers mit einer oder zwei Platten beschrieben, der zum Arbeiten bei einer Temperatur der Größenordnung von 185° C und bei einem Druck der Größenordnung von 150 bar bestimmt ist. Bei dieser Vorrichtung, deren Funktion es ist, einen Harnstoffabstreifer zu bilden, erfolgt die Erhitzung durch außenrohrseitigen Wasserdampf, und das Abstreifen erfolgt beim Zusammentreffen des Gemisches Harnstoff-Carbamat, das im Inneren der Rohre strömt, wobei Kohlendioxidgas von unten eingeblasen wird.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Einheit, die gebildet ist durch:

das Ende 1 eines Rohres 2 aus ferritischem Stahl mit hohem Chromgehalt,

ein Verbindungsstück 3 aus nichtrostendem, austenitischem, stark legiertem Stahl, der mit dem Rohrende 1 bei 4 verschweißt ist und

ein plattiertes Blech, das eine Rohrplatte bildet und aus einem dicken Blech 5 aus Kohlenstoffstahl oder schwach legiertem Stahl und einem überzug 6 aus einer dünnen Schicht aus rostfreiem, austenitischem Stahl besteht, mit dem bei 7 das Verbindungsstück 3 verschweißt ist.

Der das Rohr 2 bildende ferritische Stahl hat folgende Zusammensetzung:

C = 0,003%,
Cr = 26%,
Mo = 1%,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Der das Verbindungsstück 3 bildende austenitische Stahl hat folgende Zusammensetzung:

C = 0,018%,
Cr = 25%,
Ni = 22%,
Mo = 2%,
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Die Schweißung bei 4 mit dem Ende 1 des Rohres 2 erfolgt ohne besondere Schwierigkeit.

Das dicke Blech 5 ist aus üblichem Kohlenstoff- oder Manganstahl.

Der die dünne Überzugsschicht 6 bildende austenitische Stahl hat folgende Zusammensetzung:

C =	0,025%,
Cr =	20%,
Ni =	16%,
Mo =	2%,
Mn =	5%,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Die Schweißung 7 des Verbindungsstückes 3 auf dem dünnen nichtrostenden Überzug 6 erfolgt leicht.

Die Röhrenwärmetauscher gemäß der Erfindung sind daher besonders in der Wärme und unter starkem Druck verwendbar, welche Bedingungen bei Harnstoffabstreifern vorliegen.
Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der Erfindung Varianten und Verbesserungen von Einzelheiten bzw. die Verwendung äquivalenter !Mittel vorstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röhrenwärmetauscher mit einer oder zwei Rohrplatten, die einen Überzug aus nichtrostendem Stahl aufweisen, und Rohren aus chromreichem, nichtrostendem Stahl, die jeweils mit dem Rohrplattenüberzug mittels Schweißstellen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) aus einem ferritischen Stahl mit

^ 0,01% C,
25—30%, vorzugsweise 26%, Cr,

< 4%, vorzugsweise 1%, Mo,

Rest im wesentlichen Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen

bestehen und an ihren Enden rohrförmige Verbindungsstücke (3) geringer Länge aus nichtrostendem, auitenitischem Stahl aufweisen, die mit dem ferritischen Rohrhauptabschnitt durch Elektronenbeschuß, Reibung oder jedes andere nur ein geringes Ausmaß an Verunreinigung in der Schweißraupe ergebende Verfahren verschweißt sind.

2. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindungsstükke (3) bildende nichtrostende austenitische Stahl folgende Zusammensetzung hat:

< 0,020% C,
20-26% Cr,

6-26% Ni,

1- 5% Mo,

Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

3. Röhrenwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (6) der Rohrplatten aus einem nichtrostenden, austenitischen Stahl folgender Zusammensetzung besteht:

< 0,030% C,

18-22%, vorzugsweise 20%, Cr;
14—18%, vorzugsweise 16%, Ni;
1—3%, vorzugsweise 2%, Mo;
4—6%, vorzugsweise 5%, Mn;
Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

ausgezeichnete Lösung des Problems sein, und die Stahlsorte, deren Zusammensetzung die folgende ist, hat sich in einer gewissen Anzahl von Fällen als äußerst interessant erwiesen; sie widersteht insbesondere gut der Korrosion durch das Gemisch Harnstoff-Carbamat unter den Temperatur- und Konzentrationsbedingungen, die z. B. diejenigen von Harnstoffabziehern sind: