316L vs Titanyum Plaka: Hangi Uygulamada Hangisini Seçmeliyiz?

Özet: Plaka malzemesini akışkanın klorür içeriği ve çalışma sıcaklığı belirler. Klorür 200 ppm’in altında ve sıcaklık 80 °C’nin altındaysa AISI 316L ekonomik ve güvenli seçimdir. Deniz suyu, havuz suyu, jeotermal akışkan veya 1.000 ppm üzeri klorür varsa titanyum zorunludur — 316L bu ortamlarda aylar içinde çukurcuk korozyonuna uğrar. Aradaki gri bölgede 254 SMO devreye girer.

Sorun malzemenin dayanıklılığı değil, korozyon tipi

Paslanmaz çelik aslında kendini koruyan bir malzemedir: yüzeyinde birkaç nanometre kalınlığında, krom oksit esaslı bir pasif film oluşur. Bu film çizilse bile oksijenli ortamda kendini saniyeler içinde onarır. Plakalı eşanjörde sorun çıkaran şey, bu filmi yerel olarak delen ve onarılmasına izin vermeyen iyonlardır — başta klorür.

Klorür iyonu pasif filmde mikroskobik bir gedik açar. Gediğin içinde ortam asitleşir, oksijen tükenir ve film artık onarılamaz. Delik dışarı doğru değil, içeri doğru büyür. Buna çukurcuk (pitting) korozyonu denir ve plakalı eşanjörde özellikle yıkıcıdır: plaka yalnızca 0,4–0,6 mm kalınlığındadır, yani bir çukurcuğun plakayı delmesi için milimetrenin yarısı kadar ilerlemesi yeterlidir.

İkinci mekanizma aralık (crevice) korozyonudur. Plaka ile conta arasındaki dar boşluk, plaka temas noktaları ve tortu altı bölgeler durgun sıvı tutar. Buralarda oksijen yenilenmediği için pasiflik kaybolur. Bu yüzden aynı akışkan, açık bir borudan geçerken sorun çıkarmazken plaka paketinin içinde plakayı delebilir.

Titanyumun üstünlüğü daha sert olması değildir — aksine titanyum paslanmazdan yumuşaktır. Üstünlüğü, oluşturduğu titanyum dioksit filminin klorüre karşı pratikte geçirimsiz olmasıdır. Deniz suyunda titanyum pasifliğini kaybetmez.

Tek sayıyla karşılaştırma: PREN

Paslanmaz alaşımların çukurcuk direncini kabaca karşılaştırmak için PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) kullanılır:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

PREN faydalı bir ön eleme aracıdır ama tek başına karar verdirmez: sıcaklık, pH, oksijen, akış hızı ve aralık geometrisi de sonucu değiştirir. Aynı 316L plaka, 30 °C’de 800 ppm klorürle yıllarca çalışırken 90 °C’de 250 ppm klorürle bir yılda delinebilir.

Klorür–sıcaklık haritası

Aşağıdaki tablo saha pratiğinde kullandığımız ön eleme haritasıdır. Kritik bir proje için nihai karar akışkan analizi ve üretici korozyon verisiyle verilmelidir.

Pratik kural: sıcaklık her 20 °C arttığında tolere edilebilir klorür seviyesi kabaca yarıya iner.

316L nerede doğru seçimdir

• Merkezi ısıtma ve HVAC devreleri. Kapalı devre kazan suyu, chiller suyu, bölge ısıtma sekonderi. Klorür genelde 50 ppm altındadır.
• İçme suyu ve sıcak kullanım suyu. Şebeke suyunda klorür Türkiye’nin çoğu bölgesinde 50–150 ppm bandındadır.
• Gıda ve içecek. Süt, meyve suyu, bira, şıra. 316L hem hijyenik hem CIP kimyasallarına uyumludur. Gıda ve içecek uygulamaları
• Yağ soğutma. Hidrolik ve şanzıman yağı klorür içermez.
• Yumuşak kimyasallar. Nötr tuz çözeltileri, glikol karışımları, alkol.

Bu uygulamalarda titanyuma geçmek para kaybıdır: hiçbir performans kazancı yoktur, yalnızca maliyet artar.

Titanyumun zorunlu olduğu yerler

• Deniz suyu. Yaklaşık 19.000 ppm klorür içerir. 316L burada tartışmaya kapalı biçimde yetersizdir. Gemi makine dairesi, kıyı tesisi soğutma devreleri, deniz suyu desalinasyon. Gemi inşa ve denizcilik
• Havuz suyu. Klor dozajlı havuz suyunda serbest klor ve klorür birlikte bulunur; ayrıca pH dalgalanır. Havuz eşanjörlerinde titanyum standarttır.
• Jeotermal akışkan. Yüksek klorür + yüksek sıcaklık + bazen H₂S. Türkiye’de Ege Bölgesi jeotermal sahalarında titanyum kaçınılmazdır.
• Acı su ve kuyu suyu. Bazı kuyularda klorür 2.000 ppm üzerine çıkar.
• Klor alkali ve bazı proses akışkanları. Sulu klorlu ortamlar.
• Kağıt fabrikası beyaz su devreleri. Klorür birikimi yüksektir. Kağıt endüstrisi uygulamaları

Titanyum her yerde çalışır mı? Hayır

Titanyumu yanlış yerde kullanmak da bir hatadır. Sınırları şunlardır:

• Hidroflorik asit (HF). Eser miktarda bile titanyumu hızla çözer. Mutlak kontrendikasyon.
• Kuru klor gazı. Nemsiz ortamda titanyum klor ile şiddetli reaksiyona girer.
• İndirgen asitler. Oksijensiz ortamda derişik HCl ve H₂SO₄ titanyumu aşındırır. Bu ortamlarda Hastelloy C-276 gerekir.
• Yüksek sıcaklıkta derişik tuzlu su. 80 °C üzerinde derişik brine ortamlarda Gr.1 titanyumda aralık korozyonu görülebilir; paladyum alaşımlı Gr.7 veya Gr.11 tercih edilir.
• Mekanik hassasiyet. Titanyum paslanmazdan daha yumuşaktır; plaka paketi sökülüp takılırken daha dikkatli çalışmak gerekir. Eğilen bir titanyum plaka geri düzeltilemez.

Maliyet: plaka fiyatı değil, toplam sahip olma maliyeti

Titanyum plaka, aynı ölçüdeki 316L plakanın tipik olarak 2,5–4 katı fiyattadır. Gövde, saplama ve contalar aynı kaldığı için komple cihaz maliyetindeki artış genelde %40–80 bandında kalır.

Ama karşılaştırma tek başına satın alma fiyatı üzerinden yapılırsa yanlış sonuç verir. Deniz suyu devresinde 316L kullanan bir tesiste tipik senaryo şudur:

• 6–18 ay içinde ilk plaka delinmesi, iki akışkanın karışması
• Üretim/seyir duruşu — çoğu zaman cihaz bedelinin katbekat üstünde bir kayıp
• Komple plaka paketi yenileme (cihazın en pahalı parçası)
• Karışan akışkanın karşı devrede yarattığı ikincil hasar

Titanyum aynı serviste 20 yıl ve üzeri çalışır. Yani ilk yatırımdaki %60 fark, ikinci yılda kendini amorti eder.

Sahadan üç yanlış seçim

1) Otel havuz eşanjörü — 316L. Proje aşamasında maliyet düşürmek için 316L seçilmiş. Sekizinci ayda plaka delinmiş, havuz suyu kazan devresine karışmış, klorür tüm tesisatı tehdit etmiş. Sonuç: cihaz komple değişti, tesisat yıkandı.

2) Balıkçı gemisi ceket suyu soğutucusu — 316L. Deniz suyu tarafında dört ay sonra sızıntı. Klas kuruluşu seferden men etti.

3) Kuyu suyuyla çalışan sanayi soğutma hattı — analiz yapılmadan 316L. Kuyu suyunda klorür 1.400 ppm çıktı. On dört ayda plaka paketi hurda oldu. Doğru seçim 254 SMO ya da titanyumdu.

Üçünde de ortak nokta aynı: akışkan analizi yapılmadan malzeme seçilmiş. Bir su analizi raporu birkaç yüz liradır; yanlış plaka paketi on binlerce lira.

Karar akışı

1. Akışkan analizi alın. En az klorür (ppm), pH, iletkenlik, sülfat ve varsa H₂S / amonyak / serbest klor.
2. Maksimum çalışma sıcaklığını belirleyin. Ortalama değil, en yüksek değeri esas alın.
3. Klorür < 200 ppm ve sıcaklık < 80 °C ise 316L.
4. Klorür 200–1.500 ppm ise 254 SMO — ya da uzun ömür isteniyorsa doğrudan titanyum.
5. Deniz suyu, havuz suyu, jeotermal veya klorür > 1.500 ppm ise titanyum.
6. pH < 2 güçlü indirgen asit varsa Hastelloy C-276.
7. HF varsa titanyumu eleyin; özel alaşım veya farklı ekipman tipi değerlendirilir.
8. Contayı da aynı titizlikle seçin. Doğru plaka + yanlış conta = yine erken arıza. Conta malzemesi seçimi: NBR, EPDM ve Viton farkı

Plaka malzemesi ile birlikte düşünülmesi gerekenler

• Filtreleme. Açık devrede 1 mm’lik pislik tutucu olmadan hiçbir malzeme kurtarmaz. Deniz suyu ve kuyu suyu hatlarında filtre zorunludur.
• Akış hızı. Çok düşük hız tortu çöktürür ve tortu altı korozyon başlatır; çok yüksek hız erozyona yol açar. Plakalı eşanjörde kanal hızı tipik olarak 0,3–1,0 m/s aralığında tutulur.
• Galvanik çift. Titanyum plaka + karbon çelik bağlantı ağzı, çeliği hızla yer. Bağlantılar ve ara parçalar uyumlu malzemeden seçilmelidir.
• Durgun bekleme. Sezon sonunda deniz suyu veya havuz suyu dolu bırakılan cihaz, çalışırkenkinden hızlı korozyona uğrar. Devre dışı bırakırken yıkayıp boşaltın. Teknik servis ve bakım

İlgili içerikler

• Isı eşanjörü türleri ve seçim rehberi
• Gemi inşada contalı plakalı eşanjör
• Petrokimya ve rafineride contalı plakalı eşanjör
• İlaç ve kimya sanayiinde contalı plakalı eşanjör
• Gıda sanayiinde contalı plakalı eşanjör kullanımı
• Havuz ısı eşanjörü seçimi ve titanyum
• Veri merkezinde serbest soğutma ve eşanjör seçimi
• Eşanjör Plakası — malzeme ve model seçenekleri
• Contalı Plakalı Eşanjör
• Contalı plakalı eşanjör rehberi: seçim, verim, bakım
• Gemi makine dairesi eşanjörleri ve titanyum plaka
• Eşanjörün verimi neden düşer?

Kaynaklar

• Alfa Laval — HVAC danışman portalı, ısıtma ve soğutma SSS: alfalaval.us
• SWEP — Refrigerant Handbook, uygulama notları: swep.net
• SWEP — Brazed Plate Heat Exchanger kullanım kılavuzu (PDF): swepgroup.com
• EN 10204 — Metalik ürünler için muayene belgeleri
• PED 2014/68/EU — Basınçlı Ekipmanlar Yönetmeliği
• TS EN 13445 — Ateşle temas etmeyen basınçlı kaplar

Bu yazıdaki klorür ve sıcaklık sınırları sektörde yaygın kullanılan ön eleme değerleridir; pH, oksijen, akış hızı ve aralık geometrisi sonucu değiştirebilir. Kritik uygulamalarda akışkan analizi ve üretici korozyon verisiyle doğrulama yapılmalıdır. Proje verilerinizi gönderin, malzeme önerisini ve termal hesabı birlikte çıkaralım — iletişim · +90 216 620 83 32