Como selecionar materiais para evaporadores de múltiplos estágios

A seleção de materiais para evaporadores de múltiplos estágios (especialmente em dessalinização de água do mar, tratamento de efluentes com alta salinidade e indústrias de química fina) deve considerar simultaneamente resistência à corrosão, resistência mecânica, condutividade térmica, processabilidade e custo. Diferentes componentes e condições de operação exigem diferentes combinações de materiais. Com base na experiência industrial e em pesquisas recentes, os seguintes princípios de seleção em etapas podem ser seguidos:

I. Seleção do material principal com base no meio corrosivo.

II. Seleção de materiais por zona de temperatura e pressão

III. Seleção de Materiais por Componente

IV. Eficiência Econômica e Estratégias de Controle de Riscos

1. Investimento Faseado: Quando a qualidade da água é incerta, podem ser utilizados inicialmente permutadores de calor em aço 316L ou aço carbono (com pH ajustado para neutro). Após a estabilização da operação, dependendo dos níveis de corrosão, estes podem ser parcialmente substituídos por elementos de permutação de calor em titânio ou aço duplex, reduzindo o risco do investimento inicial.

2. Estrutura composta/revestida: Placas compostas de aço-titânio e tubos compostos de aço inoxidável e aço-carbono garantem resistência à corrosão, ao mesmo tempo que economizam no uso de metais preciosos.

3. Tratamento de superfície: O polimento, a passivação ou o revestimento cerâmico em aço inoxidável 316L/2205 melhoram ainda mais a resistência à corrosão por pite e ao desgaste.

4. Proteção Eletroquímica: Ânodos de sacrifício de aço de baixo carbono são usados nas conexões de titânio com metais diferentes e são substituídos regularmente para evitar a corrosão galvânica.

5. Operação e Manutenção: O projeto de alta vazão (tubulação de titânio ≥3m/s) inibe a formação de incrustações, reduzindo a frequência de limpeza e as perdas por tempo de inatividade.

V. Processo de Referência de Seleção Rápida

1. Meça as concentrações de Cl⁻, SO₄²⁻, F⁻ e NH₄⁺ no afluente, bem como o pH, a temperatura e o teor de sólidos.

2. Utilize uma tabela para determinar inicialmente o material principal com base na análise triaxial em "temperatura e pressão médias".

3. Compare o custo do ciclo de vida (CCV) de seções altamente corrosivas (primeiro estágio, tubos de troca de calor, placa tubular): Titânio > 2205 > 316L > Aço Carbono.

4. Com base no orçamento de investimento inicial, decida se a solução a ser adotada é uma placa composta, um revestimento ou uma atualização faseada.

5. Durante a fase de projeto, esclareça o processo de soldagem (o titânio requer soldagem a arco de argônio + proteção traseira), as especificações do ânodo e o ciclo de substituição, o controle da taxa de fluxo e o layout dos pontos de monitoramento.

Conclusão

1. Não existe um material "universal" para evaporadores de múltiplos estágios; a seleção deve ser adaptada às condições específicas da água, à temperatura e aos componentes.

2. Alto teor de cloro, alta temperatura → Tubos de titânio + casco/placa de tubos em aço 2205;

3. Cloro médio, temperatura média → 2205/2507 seção inteira;

4. Baixo teor de cloro, baixa temperatura → 316L ou PRFV;

5. Ácido forte/contendo flúor → Revestimento de esmalte vítreo/PTFE ou liga Hastelloy.

Combinando estratégias como tubos de titânio de paredes finas para reduzir a resistência térmica, aço duplex para reduzir a espessura da parede, placas compostas para reduzir o uso de metais preciosos e ânodos de sacrifício para controlar a corrosão galvânica, o custo total do ciclo de vida do equipamento pode ser minimizado, garantindo ao mesmo tempo uma vida útil de 10 a 20 anos.