Échangeur de chaleur à tubes en U ASME VIII-1, revêtu UNS N06600 pour le procédé chlore-alcali NACE MR0175
Le Échangeur de chaleur à tubes en U ASME VIII-1 est conçu spécifiquement pour le procédé chlore-alcali, avec un revêtement en alliage UNS N06600 (Inconel 600) qui est conforme à la certification NACE MR0175 pour la résistance à la fissuration par contrainte sulfurée (SSC). Il convient aux conditions extrêmes impliquant des ions chlorure élevés, des milieux alcalins à haute température et contenant du soufre, comme dans la production de chlorure de vinyle et les évaporateurs de soude caustique. Sa conception à tubes en U à double passage améliore la turbulence, réduit l'encrassement et améliore l'efficacité du transfert de chaleur de plus de 40 %.
Paramètres des matériaux de base et de revêtement
| Composant |
Norme de matériau |
Caractéristiques principales |
Conditions applicables |
| Virolle / Plaque tubulaire |
SA-516 Gr. 70 |
Substrat en acier au carbone, avec résistance à la compression ≥ 485 MPa |
Pression de conception ≤ 10 MPa |
| Revêtement / Tube d'échange de chaleur |
UNS N06600 (Revêtu) |
Ni ≥ 72 %, Cr 14-17 %, Fe 6-10 % ; résistant à la corrosion par les ions chlorure (≤0,05 mm/an), résiste au chlore gazeux sec à 510°C |
Plage de température : -196°C à 1093°C |
Avantages de l'alliage UNS N06600
- Résistance à la corrosion : Taux de corrosion dans une solution de NaOH concentrée à 80°C < 0,01 mm/an ; résiste à l'acide chlorhydrique bouillant à 50 %.
- Propriétés mécaniques : Résistance au fluage à haute température (résistance ≥ 240 MPa à 700°C), allongement ≥ 30 %.
- Compatibilité des procédés : Prend en charge le soudage TIG (métal d'apport ERNiCr-3) et le formage par extrusion à chaud ; épaisseur du revêtement ≥ 3 mm.
Procédé de revêtement et exigences de documentation
Étapes clés du revêtement
- Sélection du matériau de soudure : Utiliser du fil ERNiCr-3 (AWS A5.14), correspondant à la composition de l'alliage N06600 pour éviter la migration du carbone.
- Spécifications du procédé :
- Température de préchauffage : 90-120°C (substrat en acier au carbone)
- Température entre passes : ≤ 150°C
- Traitement thermique après soudage : recuit de mise en solution à 980°C + trempe à l'eau (pour éliminer les contraintes résiduelles).
Documentation de qualité requise
- Qualification du mode opératoire de soudage (DMOS/PQM) : Conforme à l'ASME Section IX, couvrant tous les paramètres de soudage en position.
- Rapport d'essais non destructifs :
- PT (Contrôle par ressuage) du revêtement, couverture à 100 %, pas de fissures ni de porosité.
- RT (Radiographie) de la soudure tube-plaque tubulaire selon les normes ASME Sec. V.
- Rapport d'essais de corrosion :
- Essai au brouillard salin neutre (ASTM B117) ≥ 1000 heures sans délaminage.
- Essai de corrosion accélérée en milieu chlore-alcali (40 % NaOH + 5 % NaCl, 90°C).
- Certification NACE MR0175 : Vérification de la performance de fissuration par contrainte de sulfure d'hydrogène (pression partielle de H₂S ≥ 0,3 kPa).
Avantages techniques et innovations de conception
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Structure de transfert de chaleur à haute efficacité :
- La conception à double passage des tubes en U augmente la turbulence de 60 %, réduisant l'encrassement biologique par rapport aux conceptions à passage unique.
- Tubes ondulés optimisés (épaisseur de paroi 0,8 mm), coefficient de transfert de chaleur 8 % supérieur à celui des tubes en cuivre.
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Adaptabilité aux conditions extrêmes :
- Résistance aux chocs thermiques : Pas de fuite en cas de changement de température soudain de 200°C (simulant les cycles de démarrage-arrêt du procédé chlore-alcali).
- Conception sismique : Réussit la certification ASME Sec. III NF (normes d'application des centrales nucléaires).
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Durée de vie et coûts de maintenance :
- Durée de vie de conception ≥ 20 ans (la durée de vie moyenne des échangeurs de chaleur à tubes en cuivre est de 10 ans).
- La conception du faisceau tubulaire amovible réduit le temps de maintenance de 50 %.
Applications industrielles et approbations de certification
- Applications principales : Condensation du réacteur de chlorure de vinyle, concentration par évaporation de soude caustique, traitement des eaux usées contenant du soufre.
- Clients typiques :
- China Chlor-Alkali Chemical Group (30 unités en service, taux de défaillance < 0,5 fois/an).
- Base pétrochimique du Moyen-Orient (refroidissement à l'eau de mer + conditions de pétrole brut à haute teneur en soufre).
- Certifications complètes :
- ASME VIII-1 2025 (Récipient sous pression)
- NACE MR0175/ISO 15156-3 (Résistance à la corrosion sulfurée)
- PED 2014/68/EU (Directive sur les équipements sous pression de l'UE).
