ASME VIII-1 Échangeur de chaleur en tube en U revêtu UNS N06600 pour le procédé chlore-alcali NACE MR0175

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

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

1. 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.
2. 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

1. Qualification du mode opératoire de soudage (DMOS/PQM) : Conforme à l'ASME Section IX, couvrant tous les paramètres de soudage en position.
2. 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.
3. 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).
4. 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

1. 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.

2. 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).

3. 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).