Κράματα χαλκού νικελίου (C70600 και C71500)έχουν δημιουργήσει μια μακρά και επιτυχημένη ιστορία στους εναλλάκτες θερμότητας, τους συμπυκνωτές και τα συστήματα σωληνώσεων που ψύχονται με θαλασσινό νερό. Για μονάδες ηλεκτροπαραγωγής, πλοία, εγκαταστάσεις χημικής επεξεργασίας και μονάδες αφαλάτωσης, ο σωλήνας εναλλάκτη θερμότητας είναι το κρίσιμο στοιχείο που καθορίζει τη συνολική αξιοπιστία και απόδοση του συστήματος.
Αυτός ο οδηγός καλύπτει τα πάντα, από την ποιότητα του νερού και το σχεδιασμό του συστήματος εισαγωγής έως την αντοχή στη διάβρωση, την επιλογή υλικού και τις διαδικασίες συντήρησης γιανικέλιο χαλκού 90/10 (UNS C70600)και70/30 (UNS C71500)κράματα.
Ο Ρόλος των Εναλλακτών Θερμότητας στα Ναυτιλιακά Συστήματα
Για τη συντριπτική πλειοψηφία των εφαρμογών εξοπλισμού μεταφοράς θερμότητας, η θερμότητα μεταφέρεται μεταξύ δύο ρευμάτων ρευστού μέσω ενός αγώγιμου τοιχώματος ενώ τα ρεύματα παραμένουν φυσικά χωριστά. Αυτό το θερμικά αγώγιμο τοίχωμα είναι τοσωλήνας σε κέλυφος-και-εναλλάκτες θερμότητας τύπου σωλήνα, που αποτελούν μεγάλο ποσοστό τέτοιων μονάδων σε:
| Βιομηχανία | Εφαρμογή |
|---|---|
| Παραγωγή ενέργειας | Κύριοι συμπυκνωτές, συστήματα νερού ψύξης |
| Ναυπηγική | Κύριοι και βοηθητικοί συμπυκνωτές, ψύκτες λαδιού |
| Χημική Επεξεργασία | Εναλλάκτες θερμότητας διεργασίας, ψύκτες |
| Αφαλάτωση | Τμήματα ανάκτησης θερμότητας, θερμαντήρες άλμης |
Ο σχετικά λεπτός-σωλήνας με τοίχωμα, που επιλέχθηκε κυρίως για απόδοση μεταφοράς θερμότητας, πρέπει να αποδίδει καλά για μεγάλα χρονικά διαστήματα υπό δύσκολες συνθήκες λειτουργίας.Τα κράματα χαλκού νικελίου έχουν αποδείξει την αξιοπιστία τουςσε αυτά τα απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ζητήματα ποιότητας νερού για σωλήνες χαλκού νικελίου
Οι τυπικές αναλύσεις θαλασσινού νερού περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία, την αλατότητα, το διαλυμένο οξυγόνο και το pH. Ωστόσο, οι ακόλουθοι παράγοντες έχουν ασημαντική επίδραση στην απόδοση του κράματος χαλκούκαι πρέπει να προσδιορίζονται:
| Παράγοντας | Επίδραση σε C70600 / C71500 |
|---|---|
| Διαλυμένο Οξυγόνο | Ευεργετικό για το σχηματισμό φιλμ |
| Υδρόθειο (H2S) | Επιταχυνόμενη διάβρωση, σχηματίζει μαύρο σουλφιδικό φιλμ |
| Αμμωνία (NH3) | Μπορεί να βλάψει, ειδικά το C68700 |
| Συντρίμμια (ραβδιά, κοχύλια, χαλίκι, άμμος) | Προκαλεί απόφραξη του σωλήνα και διάβρωση κατάντη |
| Θαλάσσιες προνύμφες | Προσάρτηση βιοαπόρριψης σε χαμηλή ροή |
Σχεδιασμός συστήματος εισαγωγής: Η πρώτη γραμμή άμυνας
Ο σχεδιασμός, η λειτουργία και η συντήρηση του συστήματος εισαγωγής θαλασσινού νερού έχουν αβαθιά επίδραση στην απόδοση των σωλήνων εναλλάκτη θερμότητας. Οι αστοχίες σωλήνων από τις καταθέσεις συντριμμιών είναιαστοχίες οθόνηςκαι θα πρέπει να αναγνωριστεί ως τέτοια.
Συνιστώμενη διαμόρφωση οθόνης εισαγωγής
| Τύπος οθόνης | Σκοπός | Τυπικό άνοιγμα |
|---|---|---|
| Σχάρες Μπαρ | Κρατήστε μακριά τα μεγάλα συντρίμμια (κουτιά, κορμούς, ψάρια) | Μεγάλο |
| Ταξιδιωτικές Οθόνες | Κλείστε τα ψάρια, τα νύχια των καβουριών, τα κοχύλια, τις σακούλες | 1/2 ίντσα ή λιγότερο |
| Σταθερές οθόνες (καλάθι/Αυτόματες) | Τελικός έλεγχος πριν από το waterbox | 3/8 ιντσών |
Κρίσιμη Απαίτηση:Το μέγεθος του σωλήνα εναλλάκτη θερμότητας πρέπει να ρυθμιστεί στο aτουλάχιστον δύο φορές το άνοιγμα της οθόνης.
Παράδειγμα περίπτωσης από μονάδα αφαλάτωσης
Σε μια εγκατάσταση, μια σπασμένη οθόνη (άνοιγμα 3/8 ιντσών) επέτρεψε σε βράχους, ένα καρφί και κομμάτια χάλυβα να εισέλθουν στη δέσμη του σωλήνα. Τα συντρίμμια τοποθετήθηκαν σε σωλήνες, οδηγώντας σεδιείσδυση σωλήνα κατάντη των καταλυμάτων. Οι χειριστές τα κατέγραψαν ως αστοχίες σωλήνων, αλλά ήταν πραγματικάαστοχίες οθόνης.
Αντοχή στη διάβρωση των κραμάτων χαλκού νικελίου
Σχηματισμός φιλμ προϊόντος διάβρωσης
Η αντίσταση στη διάβρωση τουC70600καιΥλικό C71500στο θαλασσινό νερό εξαρτάται εξ ολοκλήρου από την προστατευτική μεμβράνη του προϊόντος διάβρωσης που σχηματίζεται στην επιφάνεια αφού βρέξει.
| Χρόνος Μετά την Εκκίνηση | Επίπεδο χαλκού στα λύματα |
|---|---|
| 10 λεπτά | Μειώθηκε 10x |
| 1 ώρα | Μειώθηκε 100x |
| 3 μηνών | Το ίδιο με την πρόσληψη (ταινία ώριμης) |
Βασική εύρεση:Η προστατευτική φύση της μεμβράνης συνεχίζει να αυξάνεται14 χρόνια έκθεσης. Αυτό είναι υπεύθυνο για τηνΔιάρκεια ζωής 20+ ετώναπό κράμα C71500 σε συμπυκνωτές πλοίου και παράκτιες εγκαταστάσεις.
Ρυθμός σχηματισμού φιλμ προϊόντος διάβρωσης στο κράμα C70600 σε θαλασσινό νερό
Ποσοστά διάβρωσης για το κράμα C70600 σε-μακροπρόθεσμες εκθέσεις σε θαλασσινό νερό
Χημική σύνθεση κραμάτων χαλκού νικελίου
| Στοιχείο | C70600 (90/10) | C71500 (70/30) | C71640 | C72200 |
|---|---|---|---|---|
| Νικέλιο (Ni) | 9.0 - 11.0 | 29.0 - 33.0 | 29.0 - 32.0 | 15.0 - 18.0 |
| Chromium (Cr) | - | - | - | 0.3 - 0.7 |
| Σίδηρος (Fe) | 1.0 - 1.8 | 0.4 - 1.0 | 1.7 - 2.3 | 0.5 - 1.0 |
| Μαγγάνιο (Mn) | 1,0 μέγ | 1,0 μέγ | 1.5 - 2.5 | 1,0 μέγ |
| Χαλκός (Cu) | Ισορροπία | Ισορροπία | Ισορροπία | Ισορροπία |
Επιδράσεις ταχύτητας στη διάβρωση
Ο ρυθμός διάβρωσης των κραμάτων χαλκού επηρεάζεται από την ταχύτητα του θαλασσινού νερού πάνω από ένα συγκεκριμένο όριο. Όσο πιο προστατευτικό είναι το φιλμ, τόσο υψηλότερο είναιταχύτητα αποσύνδεσης.
| Κράμα | Μέγιστη ταχύτητα σχεδίασης (m/s) |
|---|---|
| C12200 (Χαλκός) | 0.6 |
| C44300 (Admiralty Brass) | 1.2 |
| C68700 (Αλουμίνιο ορείχαλκος) | 2.4 |
| C70600 (90/10 Cu-Ni) | 3.6 |
| C71500 (70/30 Cu-Ni) | 4.6 |
| C72200 | > 9.0 |
| Ελάχιστο για την αποφυγή εναπόθεσης ιζημάτων | 1.0 |
| Κανονική ταχύτητα σχεδίασης | 2.0 |
Σπουδαίος:Οι χαμηλοί ρυθμοί ροής (κάτω από 1 m/s) είναιτόσο επιζήμια όσο και οι υψηλοί ρυθμοί ροής. Εντός 6-12 μηνών με ταχύτητες κάτω από 1 m/s, μπορεί να αναμένονται-αποθέσεις διάβρωσης και αστοχίες σωλήνων.
Εφέ άμμου και λάσπης
| Κατάσταση | Επίδραση σε C70600 / C71500 |
|---|---|
| Άμμος < 200 ppm | Σπάνια καταστρέφει την προστατευτική μεμβράνη |
| Άμμος 200-1000 ppm | Όλο και περισσότερο λειαντικό |
| Άμμος > 1000 ppm | Απαιτεί C71640 ή C72200 |
| Αποθέσεις λάσπης/λάσπης | Οδηγεί σε διάβρωση υπό-απόθεσης και MIC |
Σειρά αντοχής στην τριβή της άμμου (το μεγαλύτερο έως το ελάχιστο):C71640 > C72200 > C71500 > C70600 > C68700
Γαλβανικές Επιδράσεις
Τα κράματα χαλκού νικελίου είναι γαλβανικά συμβατά μεταξύ τουςστο θαλασσινό νερό. Ωστόσο, απαιτείται προσοχή κατά τη σύζευξη με άλλα υλικά.
| Ζευγάρι | Ρυθμός διάβρωσης C70600 (μm/έτος) | Ρυθμός διάβρωσης άλλου κράματος (μm/έτος) |
|---|---|---|
| Ασύζευκτο C70600 | 31 | - |
| C{0}} Ανθρακούχο χάλυβα | 3 | 787 |
| C70600 + Τιτάνιο | 208 | 2 |
| C{0}} Ανθρακούχο χάλυβα | 3 | 711 |
| C71500 + Τιτάνιο | 107 | 2 |
Επιπτώσεις της ρύπανσης (Υδρόθειο / H2S)
Μολυσμένα νερά ψύξης που περιέχουνυδρόθειο (H2S)έχουν προκαλέσει πρόωρες βλάβες στη σωλήνωση του συμπυκνωτή. Οι κύριες πηγές σουλφιδίου είναι:
Βακτήρια που μειώνουν τα θειικάπου δρουν σε φυσικά θειικά άλατα στο θαλασσινό νερό υπό αναερόβιες συνθήκες (σε λάσπη, λάσπη ή ιζήματα)
Διάσπαση οργανικών ενώσεων θείουαπό την αποσύνθεση φυτικής και ζωικής ύλης κατά τη διάρκεια παρατεταμένων περιόδων διακοπής λειτουργίας
| Κατάσταση | Ρυθμός διάβρωσης |
|---|---|
| Πλήρης απουσία οξυγόνου | Χαμηλό (ακόμη και σε υψηλό H2S) |
| Αερισμένο καθαρό θαλασσινό νερό | Μέτριος |
| Αερισμένο + H2S (παροδικό) | Πολύ ψηλά |
Επιδράσεις του χλωρίου
| Συγκέντρωση χλωρίου | Επίδραση στα κράματα Cu-Ni |
|---|---|
| 0.2 - 0.5 σελ/λεπτό (συνεχές) | Ελέγχει τη βιορρύπανση, χωρίς δυσμενείς επιπτώσεις στη διάβρωση |
| 1,5 ppm (διακοπτόμενη) | Μικρή μείωση του ρυθμού διάβρωσης |
| Υπολειμματικό χλώριο > 0,2 ppm (απόβλητα) | Περιορίζεται από τους κανονισμούς EPA |
Αντίσταση στη θαλάσσια βιοαπόρριψη
Τα κράματα χαλκού νικελίου έχουν αναγνωριστεί από καιρό για την εγγενή αντοχή τους στη θαλάσσια ρύπανση.Μελέτες δείχνουν:
Ρύπανση είναιδεν παρατηρείταισε κράματα που περιέχουν 80% χαλκό ή περισσότερο
Μόνο αρχικό φάουλσημειώθηκε στο C71500
Αρχικές και συνεχείς ταχύτητες νερούπάνω από 1 m/sμπορεί να διατηρήσει τα περισσότερα κράματα απαλλαγμένα από βιορρύπανση
| Κράμα | Αντίσταση στη βιορρύπανση | Συχνότητα μηχανικού καθαρισμού |
|---|---|---|
| C70600 (90/10) | Εξαιρετικό (λίγο ανώτερο) | Κάθε 3-4 μήνες |
| C71500 (70/30) | Καλός | Κάθε 2-3 μήνες |
| Τιτάνιο | Poor (requires >1,2 m/s ταχύτητα ή χλωρίωση) | 12 φορές σε 120 ημέρες |
Οδηγίες επιλογής υλικών
Επιλογή σωλήνων
| Κατάσταση | Συνιστώμενο κράμα |
|---|---|
| Καθαρό θαλασσινό νερό, κανονικές ταχύτητες (Μικρότερο ή ίσο με 3,6 m/s) | C70600 (90/10) |
| Μεγαλύτερες ταχύτητες, αναταράξεις, παρασυρόμενα στερεά | C71500 (70/30), C71640 ή C72200 |
| Μεγάλα δεξαμενόπλοια με εισαγωγές σέσουλας | C71640 |
| Μολυσμένο θαλασσινό νερό (H2S, αμμωνία) | C71500 (κατά προτίμηση) |
Επιλογή Tubesheet
| Κράμα σωλήνων | Συνιστώμενο κράμα σωληνίσκων |
|---|---|
| C70600 | C70600 |
| C71500 / C71640 | C71500 |
Επιλογή Waterbox
| Υλικό | Σύσταση |
|---|---|
| Ανθρακούχο χάλυβα (επικαλυμμένο) | Απαιτείκαθοδική προστασία(γαλβανικές άνοδοι ή αποτυπωμένο ρεύμα) |
| Ni-Αντισταθείτε στο χυτοσίδηρο | Καλύτερη αντοχή στη διάβρωση από τον χάλυβα, αλλά παρέχει γαλβανική προστασία στους σωλήνες |
| Στερεά C70600 / C71500 | Χρησιμοποιείται ευρέως σε πλοία και μονάδες αφαλάτωσης |
FAQ
1. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ UNS C70600 και UNS C71500 για σωλήνες συμπυκνωτή;
UNS C70600 (90/10 νικέλιο χαλκού)περιέχει 90% χαλκό και 10% νικέλιο, προσφέροντας ανώτερη αντοχή στη βιορρύπανση.UNS C71500 (70/30 νικέλιο χαλκού)περιέχει 70% χαλκό και 30% νικέλιο, παρέχοντας υψηλότερη αντοχή και καλύτερη αντοχή στη διάβρωση πρόσκρουσης σε υψηλότερες ταχύτητες θαλασσινού νερού.
2. Ποια είναι η μέγιστη ταχύτητα σχεδιασμού για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας ASTM B111 C70600;
ΓιαASTM B111 C70600σωλήνες στην υπηρεσία θαλασσινού νερού, η μέγιστη σχεδιαστική ταχύτητα είναι3,6 μέτρα ανά δευτερόλεπτο(περίπου 12 πόδια ανά δευτερόλεπτο). Η υπέρβαση αυτού μπορεί να προκαλέσει επίθεση πρόσκρουσης.
3. Απαιτεί το υλικό C71500 θερμική επεξεργασία μετά{2}}συγκόλλησης για την κατασκευή συμπυκνωτή;
Οχι.Υλικό C71500δεν απαιτεί θερμική επεξεργασία μετά{0}}συγκόλλησης όταν συγκολλάται με συμβατικές μεθόδους όπως GTAW/TIG με μέταλλο πλήρωσης ERCuNi.
4. Ποιος είναι ο τυπικός ρυθμός διάβρωσης του χαλκού νικελίου 70/30 σε καθαρό θαλασσινό νερό;
Ο τυπικός ρυθμός διάβρωσης γιανικέλιο χαλκού 70/30σε καθαρό θαλασσινό νερό που ρέει είναι0.0025 - 0.025 mm ανά έτος, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για τις περισσότερες θαλάσσιες εφαρμογές που απαιτούν 20+ χρόνια ζωής.
5. Πώς επηρεάζει η πυκνότητα του C71500 τους υπολογισμούς του βάρους του εναλλάκτη θερμότητας;
Οc71500 πυκνότηταείναι 8,94 g/cm³. Αυτό είναι απαραίτητο για τον υπολογισμό του συνολικού βάρους του εναλλάκτη θερμότητας για τη ναυτιλία, τον σχεδιασμό δομικής υποστήριξης και τον προγραμματισμό υλικοτεχνικής υποστήριξης.
6. Μπορούν οι σωλήνες sb111 c71500 να χρησιμοποιηθούν σε μολυσμένο θαλασσινό νερό που περιέχει υδρόθειο;
sb111 c71500 (70/30)προτιμάται πάνω από 90/10 για μολυσμένο θαλασσινό νερό που περιέχει H2S, αν και δεν είναι εντελώς άνοσο. Εάν το προστατευτικό φιλμ είναι ώριμο, η βραχυπρόθεσμη- έκθεση είναι ανεκτή.
7. Ποια είναι η ελάχιστη ταχύτητα νερού για την αποφυγή εναπόθεσης ιζημάτων σε σωλήνες χαλκού νικελίου;
Η ελάχιστη ταχύτητα του νερού για την πρόληψη της εναπόθεσης ιζημάτων και της διάβρωσης κάτω από-απόθεση γιαc70600 χαλκοσωλήναείναι1,0 μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Κάτω από αυτό, οι αποτυχίες μπορούν να αναμένονται εντός 6-12 μηνών.
8. Γιατί το κράμα σωλήνων δεν πρέπει να είναι πιο ευγενές από το κράμα σωλήνων για τους συμπυκνωτές asme sb466 c715;
Γιαasme sb466 c715συμπυκνωτές, ένα φύλλο σωλήνα που είναι πιο ευγενές από τον σωλήνα δημιουργεί ένα γαλβανικό ζεύγος όπου ο λιγότερο ευγενής σωλήνας γίνεται η άνοδος, επιταχύνοντας τη διάβρωση στο άκρο του σωλήνα όπου συναντά το φύλλο σωλήνα.
9. Ποιο είναι το εύρος θερμοκρασίας ανόπτησης για κρύα-επεξεργασμένο κράμα χαλκού νικελίου UNS C71500;
ΓιαΚράμα νικελίου χαλκού UNS C71500, το εύρος θερμοκρασίας ανόπτησης για την αποκατάσταση της ολκιμότητας μετά από ψυχρή εργασία είναι700 - 825 βαθμός.
10. Πώς συγκρίνεται η μηχανική κατεργασία του νικελίου χαλκού 70/30 με τον ορείχαλκο ελεύθερης κοπής-για την παραγωγή φλάντζας;
ΟΕπεξεργασιμότητα χαλκού νικελίου 70/30Η βαθμολογία είναι το 20% του δωρεάν-ορείχαλκου κοπής, που σημαίνει ότι απαιτεί χαμηλότερες ταχύτητες και πιο ισχυρά εργαλεία. Το C71500 είναι ελαφρώς πιο δύσκολο στη μηχανή από το C70600 λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητάς του σε νικέλιο.
11. Τι είδους συγκόλληση συνιστάται για σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας C70600 σε φύλλα σωλήνων;
Συγκόλληση τόξου αερίου βολφραμίου (GTAW/TIG)με μέταλλο πλήρωσης ERCuNi (AWS A5.7) είναι η συνιστώμενη μέθοδος συγκόλλησηςΣωλήνες C70600σε φύλλα από κράμα χαλκού.
12. Υπάρχουν αναφορές επιθεώρησης τρίτων-για σωλήνες συμπυκνωτή C71500;
Ναί. Αναφορές επιθεώρησης τρίτων (SGS, BV, ABS, DNV) γιαC71500 σωλήνες συμπυκνωτήείναι διαθέσιμα κατόπιν αιτήματος του πελάτη, συμπεριλαμβανομένων των πιστοποιητικών δοκιμής EN 10204 3.1.
Εργοστασιακός Εξοπλισμός
| Εξοπλισμός | Σκοπός Παραγωγής Χαλκονικελίου |
|---|---|
| Επαγωγικός Κλίβανος Τήξης | Ακριβής έλεγχος τουc71500 χημική σύνθεση |
| Μηχανή συνεχούς χύτευσης | Παραγωγή billet |
| Πρέσα εξώθησης | Σχηματισμός κοίλου κελύφους |
| Cold Pilger Mill | Μείωση διαμέτρου σωλήνα |
| Σχεδίαση πάγκου | Τελικό μέγεθος και φινίρισμα επιφάνειας |
| Φούρνος ανόπτησης | Ανακούφιση από το άγχος (700-825 βαθμοί για C70600/C71500) |
| Ισιωτικό μηχάνημα | Ακρίβεια διαστάσεων |
| CNC Machining Center | Παραγωγή φλάντζας και εξαρτημάτων |
| Εξοπλισμός NDT | Έλεγχος δινορρευμάτων και υπερήχων |
Πιστοποιητικά
