AlfaFusion – věda o mimořádné odolnosti

Václav Plšek Deskové výměníky Alfa Laval 09.01.2020

Spojování ocelových desek je rozhodujícím momentem při výrobě deskových výměníků tepla. Použitá metoda bude rozhodovat o výkonových parametrech a o úrovni odolnosti vůči chemické korozi, ale i vůči tepelné i mechanické únavě.

V tomto článku chceme popsat některé z metod, používaných výrobci deskových výměníků tepla, se zaměřením na AlfaFusion. Jde o špičkový proces, jehož produktem je homogenní nerezový výměník tepla s ojedinělými vlastnostmi pásma závaru. Nejprve nám ovšem dovolte podívat se na některé tradiční metody.

Tradiční pájení mědí

Spojování dvou materiálů pájením mědí je účinnou a nákladově výhodnou metodou. Ke spojování desek z nerezové oceli používá měděnou výplň a pájení ve vakuové peci. Ačkoliv pájení mědí využívá přilnavosti mezi mědí a nerezovou ocelí, nedochází mezi oběma materiály k žádné povrchové reakci. Kombinace obou materiálů zajišťuje vysokou tepelnou vodivost. Pod tlakem může dojít před případným porušením spoje k podstatné deformaci materiálu. Nárůst tlaku způsobí směrové změny materiálu a tím odlehčení mechanického zatížení.

I když výsledkem pájení mědí je vysoce kvalitní deskový výměník tepla, musí se proces pájení pečlivě regulovat, protože jinak může měď do nerezové oceli proniknout. To by vedlo ke zkřehnutí kapalného kovu, což je známý metalurgický jev, který by pevnost výměníku tepla snížil.

Pájení niklem

Spojování dvou materiálů pájením niklu už fi rma Alfa Laval nepoužívá. Niklová folie se umístí mezi desky z nerezové oceli a svazek desek je pak spájen v peci. Za účelem harmonizace bodů tání obou materiálů je třeba přidat bór a silikon. To značně snižuje odolnost proti korozi stejně jako vodivost a mechanickou odolnost. Niklová výplň navíc v průběhu procesu tvrdne a křehne.

Svařování laserem

Účinnou metodou spojování desek je svařování laserem, kdy laserový paprsek taví materiál desek v místech jejich styku. Jelikož nerezová ocel tvrdne, probíhá na povrchu materiálu difuse kovu. Plně svařovaný výměník tepla má dobré mechanické vlastnosti a snadno odolává vysokým teplotám, vysokým tlakům i agresivním médiím. Někdy je ovšem konstrukce výměníku omezena technikou svařování. Jelikož proces probíhá ve vakuu a vyžaduje vysoce moderní zařízení, je samozřejmě nákladný.

AlfaFusion

Jednomateriálový proces, vyvinutý a paten tovaný fi rmou Alfa Laval. AlfaFusion má blíže ke svařování než k pájení. Jako aktivátor pro spojování zvlněných desek z nerezové oceli se používá stejný materiál, tedy opět nerezová ocel. Proces probíhá v peci při teplotě překračující 900 °C. Na místech styku obou desek se výplň stejně jako povrchy desek protaví. To je hlavní rozdíl oproti pájení.

Ojedinělé vlastnosti výměníků tepla spojovaných tímto způsobem jsou dány skutečností, že jediným materiálem zúčastněným na procesu je nerezová ocel. Stejně jako měď, nabízí nerezová ocel dobrou kapilární aktivitu. Na rozdíl od mědi je plně slučitelná s deskami a díky tomu se vytváří pásmo závaru. Jelikož toto pásmo je tvořeno nerezovou ocelí, má podobné vlastnosti jako desky pokud jde o korozi, odolnost, tepelnou vodivost a trvanlivost.

Vzhledem k vlastnostem pásma závaru vytváří AlfaFusion homogenní deskový výměník s vyšší úrovní odolnosti vůči korozi a vůči tepelné a mechanické únavě než ostatní metody.

AlfaNova – koncepce otevírající nové obzory
   AlfaNova je deskový výměník kompletně vyrobený z nerezové oceli procesem AlfaFusion. Otevřel nové obzory u aplikací, při nichž mají zcela zásadní výz nam odolnost vůči únavě tlakem a vůči korozi ale i hygienické normy. Takovými aplikacemi jsou systémy využívající chladiv, která korozně napadají měď, topné systémy používající korosivní vodu nebo sanitární a vodovodní systémy s vysokými požadavky na čistotu vody.

Omezení spojená s používáním mědí pájených výměníků tepla ve stanicích centrálního zásobování teplem z výměníků AlfaNova učinila v rámci uvedených aplikací přirozenou první alternativu. Vyluhováním iontů mědi z výměníku se spustí korosivní poškozování potrubí, jehož přirozeným konečným důsledkem bude vznik netěsností. Výměníky AlfaNova, celé zhotovené z nerezové oceli, tento problém beze zbytku vyřeší.

Celonerezové výměníky Alfa Laval