Ребристая труба Основный покупатель

Если брать ребристые трубы — основной покупатель у нас чаще ассоциируется с нефтехимией, но на деле спектр шире. Многие ошибочно сужают нишу до теплообменников, забывая про дымовые трубы или печные змеевики. Вот на этом хочется остановиться подробнее, потому что сам годами думал иначе.

Где на самом деле применяются ребристые трубы

В нефтехимии, конечно, ребристые трубы — это часто теплообменники печей. Но если копнуть, то в тех же установках каталитического крекинга они могут быть и в конвекционных секциях, и в дымовых трактах. У нас в ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования был случай, когда заказчик из Татарстана сначала запросил гладкие трубы для дымовой трубы, а потом пересмотрел — поставили ребристые, и КПД вырос на 8–10%. Мелочь? На масштабах установки — существенно.

Ещё один нюанс — материал. Ошибочно считать, что ребристые трубы всегда из углеродистой стали. Для агрессивных сред, например в установках сероочистки, уже идёт нержавейка или даже биметалл. Сам видел, как на одном из заводов в Омске поставили оребрённые трубы из стали 09Г2С, а через полгода — локальная коррозия по рёбрам. Переделали на 12Х18Н10Т — проблема ушла. Но и цена, конечно, другая.

Иногда ребристые трубы используют в неожиданных местах — например, в системах утилизации тепла дымовых газов. Там рёбра увеличивают поверхность теплообмена без увеличения габаритов аппарата. Правда, есть риск забивания сажей — это надо учитывать при проектировании. Мы на сайте lynorbert.ru как-то размещали кейс по такому проекту для завода в Уфе — там как раз акцент был на расчёте шага рёбер под конкретный состав газов.

Основные покупатели: не только крупные нефтехимические холдинги

Когда говорю ?основный покупатель?, многие сразу представляют ?Газпром? или ?Лукойл?. Да, они — крупные заказчики, но есть и средние нефтеперерабатывающие заводы, и даже производители оборудования, которые покупают ребристые трубы как компоненты для своих печей или теплообменных аппаратов. Например, тот же ?ЗиО-Подольск? иногда заказывает у нас оребрённые трубы для комплектации своих парогенераторов.

Интересно, что в последние годы растёт спрос со стороны энергетиков — для котлов-утилизаторов. Там требования по температуре и давлению жёстче, и материал часто — жаростойкие стали. Мы в ООО Лоян Синьпу как раз делали поставку для ТЭЦ под Красноярском — трубы с ребрами из стали 15Х5М. Сложность была в контроле качества сварки рёбер — пришлось внедрять ультразвуковой контроль выборочно, хотя изначально в ТЗ его не было.

Ещё один сегмент — модернизация существующего оборудования. Часто старые печи на НПЗ имеют низкий КПД, и замена гладких труб на ребристые в конвекционной шахте — относительно быстрый способ его повысить. Но здесь есть подводные камни: иногда существующие камеры горения не рассчитаны на возросшее аэродинамическое сопротивление. Был проект в Башкортостане, где пришлось дополнительно ставить дымососы — без этого тяги не хватало.

Ошибки при выборе и проектировании

Самая частая ошибка — выбор типа оребрения без учёта загрязняемости. Спиральные ребра хороши для чистых газов, а для дымовых — уже монтируемые пластинчатые или даже игольчатые. Один раз наблюдал, как на мини-НПЗ поставили трубы с низкими ребрами под углом 45 градусов — через три месяца межреберное пространство забилось сажей, теплоотдача упала вдвое. Пришлось чистить механически — простой дорого обошёлся.

Ещё момент — расчёт теплового расширения. Ребристая труба работает при высоких температурах, и если не учесть разницу в расширении трубы и рёбер, могут появиться трещины по сварному шву. В нашей практике был прецедент, когда для печи пиролиза поставили биметаллические трубы — внутренняя часть из инконеля, наружное оребрение из низколегированной стали. Вроде бы всё просчитали, но в эксплуатации пошли микротрещины. Разобрались — коэффициент расширения не совсем совпал. Пришлось дорабатывать технологию сварки.

Часто недооценивают качество изготовления самих рёбер. Если геометрия не выдержана — разная высота или шаг — это приводит к неравномерному теплообмену и локальным перегревам. Мы на производстве в Лояне внедрили лазерную резку для заготовок рёбер — снизили разброс параметров. Но и это не панацея — всё равно нужен выборочный контроль каждой партии. Особенно для ответственных объектов, например, для установок компаундирования на НПЗ.

Практические аспекты монтажа и эксплуатации

При монтаже ребристых труб в печах важно правильно их раскрепить. Из-за рёбер жёсткость на изгиб выше, но вот вибрации могут быть проблемой. Помню, на одной установке в ХМАО после пуска появилась вибрация в конвекционной шахте — оказалось, частоты совпали. Пришлось ставить дополнительные опоры. Проектанты сначала сопротивлялись — мол, расчёт верный, но практика показала иначе.

Эксплуатация — отдельная тема. Чистка ребристых труб сложнее, чем гладких. Для химической очистки нужны более агрессивные реагенты, а механическая — риск повредить рёбра. Мы обычно рекомендуем заказчикам предусмотреть лючки-лазы для ревизии и очистки на этапе проектирования. Но часто экономят — потом лезть приходится с большими трудозатратами.

Ещё из практики — контроль состояния в процессе эксплуатации. Термография помогает, но не всегда. Для ребристых труб инфракрасная камера может не ?увидеть? дефекты под рёбрами. Поэтому на объектах с жёсткими условиями (например, печи риформинга) мы советуем периодический выборочный внутренний осмотр эндоскопом. Да, это затратно, но дешевле, чем внеплановая остановка на месяц.

Перспективы и что может измениться

Сейчас вижу тенденцию к использованию ребристых труб в комбинации с каталитическими покрытиями — для тех же процессов дожига СО в дымовых газах. Это уже не просто теплообмен, а элемент технологии. В ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования мы как раз экспериментируем с нанесением катализаторов на поверхность рёбер — пока лабораторные испытания, но если выгорит, может открыть новые рынки.

Ещё один тренд — адаптивное оребрение. Когда шаг и высота рёбер меняются по длине трубы в зависимости от температурного профиля. Сложно в изготовлении, но для некоторых процессов, например, в печах конверсии метана, может дать выигрыш в КПД. Правда, пока это штучные проекты — массового спроса нет.

И конечно, цифровизация. Ведём переговоры с одним из российских институтов о совместной разработке цифрового двойника для расчёта тепловых напряжений в ребристых трубах с учётом реальных условий эксплуатации. Если получится, сможем точнее прогнозировать ресурс и избегать аварийных ситуаций. Пока это на уровне идеи, но задел уже есть — часть алгоритмов мы тестируем на данных с наших объектов.