Aliaje de cupru nichel (C70600 și C71500)au stabilit o istorie lungă și de succes în schimbătoare de căldură, condensatoare și sisteme de conducte răcite cu apă de mare. Pentru centralele electrice, nave, instalațiile de procesare chimică și instalațiile de desalinizare, tubul schimbătorului de căldură este componenta critică care determină fiabilitatea și eficiența generală a sistemului.
Acest ghid acoperă totul, de la calitatea apei și proiectarea sistemului de admisie până la rezistența la coroziune, selecția materialelor și procedurile de întreținere pentrucupru nichel 90/10 (UNS C70600)şi70/30 (UNS C71500)aliaje.
Rolul schimbătorilor de căldură în sistemele marine
Pentru marea majoritate a aplicațiilor echipamentelor de transfer de căldură, căldura este transferată între două fluxuri de fluid printr-un perete conductor, în timp ce fluxurile rămân separate fizic. Acest perete conductiv termic estetub în carcasă-și-schimbătoare de căldură tip tub, care constituie un procent mare din astfel de unități în:
| Industrie | Aplicație |
|---|---|
| Generare de energie | Condensatoare principale, sisteme de racire cu apa |
| Constructii navale | Condensatoare principale și auxiliare, răcitoare de ulei |
| Prelucrare chimică | Schimbătoare de căldură de proces, răcitoare |
| Desalinizare | Secțiuni de recuperare a căldurii, încălzitoare de saramură |
Tubul cu pereți-relativ subțiri, selectat în primul rând pentru eficiența transferului de căldură, trebuie să funcționeze bine pe perioade lungi în condiții dificile de funcționare.Aliajele de cupru nichel și-au dovedit fiabilitateaîn aceste medii solicitante.
Considerații privind calitatea apei pentru tuburile din cupru nichel
Analizele standard ale apei de mare includ temperatura, salinitatea, oxigenul dizolvat și pH-ul. Cu toate acestea, următorii factori au aefect semnificativ asupra performanței aliajului de cupruși trebuie identificate:
| Factor | Impact asupra C70600 / C71500 |
|---|---|
| Oxigen dizolvat | Este benefic pentru formarea peliculei |
| Hidrogen sulfurat (H₂S) | Coroziunea accelerată, formează peliculă de sulfură neagră |
| amoniac (NH₃) | Poate fi dăunător, în special pentru C68700 |
| Resturi (bețișoare, scoici, pietriș, nisip) | Provoacă blocarea tubului și eroziunea în aval |
| Larve marine | Atașament biofouling în timpul debitului scăzut |
Proiectarea sistemului de admisie: Prima linie de apărare
Proiectarea, operarea și întreținerea sistemului de admisie a apei de mare au aefect profund asupra performanței tubulaturii schimbătorului de căldură. Defecțiunile tubului de la depozitele de resturi suntdefecțiuni ale ecranuluiși ar trebui recunoscut ca atare.
Configurație recomandată a ecranului de admisie
| Tip ecran | Scop | Deschidere tipică |
|---|---|---|
| Gratare de bar | Păstrați resturile mari (cutii, bușteni, pești) | Mare |
| Ecrane de călătorie | Eliminați peștii, ghearele de crab, scoici, pungi | 1/2 inch sau mai puțin |
| Ecrane staționare (coș/automat) | Screening final înainte de cutia de apă | 3/8 inch |
Cerință critică:Dimensiunea tubului schimbătorului de căldură trebuie setată la ade cel puțin două ori deschiderea ecranului.
Exemplu de caz de la Uzina de desalinizare
Într-o unitate, un ecran spart (deschidere 3/8 inch) a permis pietrelor, cuiului și pieselor de oțel să intre în fascicul de tuburi. Resturile s-au înfipt în tuburi, ducând lapătrunderea tubului în aval de locații. Operatorii le-au înregistrat ca defecțiuni ale tubului, dar chiar au fostdefecțiuni ale ecranului.
Rezistența la coroziune a aliajelor de cupru nichel
Formarea peliculei de produs de coroziune
Rezistenta la coroziune aC70600şimaterial C71500în apa de mare depinde în întregime de pelicula de produs de protecție împotriva coroziunii care se formează la suprafață după ce este umezită.
| Timp după pornire | Nivelul de cupru în efluent |
|---|---|
| 10 minute | A scăzut de 10 ori |
| 1 oră | A scăzut de 100 ori |
| 3 luni | La fel ca aportul (film matur) |
Constatare cheie:Caracterul protector al filmului continuă să crească14 ani de expunere. Acesta este responsabil pentruDurată de viață de 20+ anidin aliaj C71500 în condensatoarele de la bord și instalațiile de coastă.
Viteza de formare a peliculei de produs de coroziune pe aliajul C70600 în apa de mare
Ratele de coroziune pentru aliajul C70600 în expunerile pe termen lung-la apă de mare
Compoziția chimică a aliajelor de cupru nichel
| Element | C70600 (90/10) | C71500 (70/30) | C71640 | C72200 |
|---|---|---|---|---|
| Nichel (Ni) | 9.0 - 11.0 | 29.0 - 33.0 | 29.0 - 32.0 | 15.0 - 18.0 |
| Crom (Cr) | - | - | - | 0.3 - 0.7 |
| Fier (Fe) | 1.0 - 1.8 | 0.4 - 1.0 | 1.7 - 2.3 | 0.5 - 1.0 |
| Mangan (Mn) | 1,0 max | 1,0 max | 1.5 - 2.5 | 1,0 max |
| Cupru (Cu) | Echilibru | Echilibru | Echilibru | Echilibru |
Efectele vitezei asupra coroziunii
Viteza de coroziune a aliajelor de cupru este afectată de viteza apei de mare peste o anumită limită. Cu cât filmul este mai protector, cu atât este mai mareviteza de rupere.
| Aliaj | Viteza maximă de proiectare (m/s) |
|---|---|
| C12200 (Cupru) | 0.6 |
| C44300 (Amiralty Brass) | 1.2 |
| C68700 (alamă aluminiu) | 2.4 |
| C70600 (90/10 Cu-Ni) | 3.6 |
| C71500 (70/30 Cu-Ni) | 4.6 |
| C72200 | > 9.0 |
| Minimum pentru a preveni depunerea sedimentelor | 1.0 |
| Viteza normală de proiectare | 2.0 |
Important:Debitele mici (sub 1 m/s) suntla fel de dăunătoare ca debitele mari. Coroziunea sub-depozit și defecțiuni ale tubului pot fi de așteptat în decurs de 6-12 luni la viteze sub 1 m/s.
Efecte de nisip și nămol
| Stare | Efect asupra C70600 / C71500 |
|---|---|
| Nisip < 200 ppm | Rareori deteriora filmul protector |
| Nisip 200-1000 ppm | Din ce în ce mai abraziv |
| Nisip > 1000 ppm | Necesită C71640 sau C72200 |
| Depuneri de namol/nămol | Conduce la sub-coroziune și MIC |
Ordinea rezistenței la abraziune a nisipului (de la cel mai mult la cel mai puțin):C71640 > C72200 > C71500 > C70600 > C68700
Efecte galvanice
Aliajele de cupru-nichel sunt compatibile galvanic între eleîn apa de mare. Cu toate acestea, este necesară prudență la cuplarea cu alte materiale.
| Cuplu | Rata de coroziune de C70600 (µm/an) | Rata de coroziune a altor aliaje (µm/an) |
|---|---|---|
| C70600 decuplat | 31 | - |
| C70600 + Oțel carbon | 3 | 787 |
| C70600 + Titan | 208 | 2 |
| C71500 + Oțel carbon | 3 | 711 |
| C71500 + Titan | 107 | 2 |
Efectele poluării (hidrogen sulfurat / H₂S)
Ape de răcire poluate care conținhidrogen sulfurat (H₂S)au cauzat defecțiuni premature ale tubulaturii condensatorului. Sursele primare de sulfură sunt:
Bacteriile reducătoare de sulfatcare acționează asupra sulfatului natural din apa de mare în condiții anaerobe (în noroi, nămol sau depozite de sedimente)
Putrefacția compușilor organici ai sulfului
| Stare | |
|---|---|
| Apă de mare curată și aerată | Moderat |
| Aerat + H₂S (tranzitoriu) | Foarte sus |
Efectele clorului
| Concentrația de clor | Efect asupra aliajelor Cu-Ni |
|---|---|
| 0.2 - 0.5 ppm (continuu) | Controlează biofouling, fără efecte adverse asupra coroziunii |
| 1,5 ppm (intermitent) | Reducere ușoară a vitezei de coroziune |
| Clor rezidual > 0,2 ppm (efluent) | Limitat de reglementările EPA |
Rezistența la biofouling marine
Aliajele de cupru-nichel au fost recunoscute de multă vreme pentru rezistența inerentă la murdăria marine.Studiile arată:
Fouling esteneobservatpe aliaje care conțin 80% cupru sau mai mult
Doar murdărire incipientănotat pe C71500
Vitezele inițiale și continue ale apeipeste 1 m/spoate menține cele mai multe aliaje fără biofouling
| Aliaj | Rezistenta la biofouling | Frecvența de curățare mecanică |
|---|---|---|
| C70600 (90/10) | Excelent (puțin superior) | La fiecare 3-4 luni |
| C71500 (70/30) | Bun | La fiecare 2-3 luni |
| Titan | Poor (requires >viteza de 1,2 m/s sau clorinare) | De 12 ori în 120 de zile |
Ghid de selecție a materialelor
Selectarea tubulaturii
| Stare | Aliaj recomandat |
|---|---|
| Apă de mare curată, viteze normale (mai mică sau egală cu 3,6 m/s) | C70600 (90/10) |
| Viteze mai mari, turbulențe, solide antrenate | C71500 (70/30), C71640 sau C72200 |
| Cisterne mari cu prize cu scoop | C71640 |
| Apa de mare poluata (H₂S, amoniac) | C71500 (de preferat) |
Selectarea foii tubulare
| Tuburi din aliaj | Aliaj pentru foi tuburi recomandate |
|---|---|
| C70600 | C70600 |
| C71500 / C71640 | C71500 |
Selectarea cutiei de apă
| Material | Recomandare |
|---|---|
| Oțel carbon (acoperit) | Necesităprotectie catodica(anozi galvanici sau curent imprimat) |
| Ni-Rezistă fontă | Rezistență la coroziune mai bună decât oțelul, dar oferă protecție galvanică tuburilor |
| Solid C70600 / C71500 | Folosit pe scară largă în nave și instalații de desalinizare |
FAQ
1. Care este diferența dintre UNS C70600 și UNS C71500 pentru tuburile de condensator?
UNS C70600 (cupru nichel 90/10)contine 90% cupru si 10% nichel, oferind o rezistenta superioara la biofouling.UNS C71500 (70/30 cupru nichel)conține 70% cupru și 30% nichel, oferind o rezistență mai mare și o rezistență mai bună la coroziune prin impact la viteze mai mari ale apei de mare.
2. Care este viteza maximă de proiectare pentru tuburile schimbătoare de căldură ASTM B111 C70600?
PentruASTM B111 C70600tuburi în serviciul de apă de mare, viteza maximă de proiectare este3,6 metri pe secundă(aproximativ 12 picioare pe secundă). Depășirea acestui lucru poate provoca atac de impact.
3. Materialul C71500 necesită tratament termic post-sudare pentru fabricarea condensatorului?
Nu.material C71500nu necesită tratament termic post-sudare atunci când este sudat folosind metode convenționale, cum ar fi GTAW/TIG cu metal de umplutură ERCuNi.
4. Care este rata de coroziune tipică a cuprului nichel 70/30 în apa de mare curată?
Rata de coroziune tipică pentrucupru nichel 70/30în apa de mare curgătoare curată este0.0025 - 0.025 mm pe an, ceea ce îl face potrivit pentru majoritatea aplicațiilor marine care necesită 20+ ani de viață.
5. Cum afectează densitatea lui C71500 calculele greutății schimbătorului de căldură?
Thec71500 densitateeste de 8,94 g/cm³. Acest lucru este esențial pentru calcularea greutății totale a schimbătorului de căldură pentru transport, proiectarea suportului structural și planificarea logisticii.
6. Pot fi utilizate tuburile sb111 c71500 în apa de mare poluată care conține hidrogen sulfurat?
sb111 c71500 (70/30)este preferată peste 90/10 pentru apa de mare poluată care conține H₂S, deși nu este complet imună. Dacă folia de protecție este matură, expunerea pe termen scurt-este tolerabilă.
7. Care este viteza minimă a apei pentru a preveni depunerea sedimentelor în tuburile de cupru nichel?
Viteza minimă a apei pentru a preveni depunerea sedimentelor și coroziunea sub-depozit pentruteava de cupru c70600este1,0 metru pe secundă. Sub aceasta, eșecurile pot fi așteptate în decurs de 6-12 luni.
8. De ce nu ar trebui ca aliajul de foițe tubulare să fie mai nobil decât aliajul de tuburi pentru condensatoarele asme sb466 c715?
Pentruasme sb466 c715condensatoare, o placă tubulară care este mai nobilă decât tubulatura creează un cuplu galvanic în care tubul mai puțin nobil devine anod, accelerând coroziunea la capătul tubului unde se întâlnește cu placa tubulară.
9. Care este intervalul de temperatură de recoacere pentru aliajul de cupru nichel prelucrat la rece-UNS C71500?
PentruAliaj de cupru nichel UNS C71500, intervalul de temperatură de recoacere pentru a restabili ductilitatea după prelucrarea la rece este700 - 825 grad.
10. Cum se compară prelucrabilitatea cupru-nichel 70/30 cu ala-de tăiere liberă pentru producția de flanșe?
Theprelucrabilitate cupru nichel 70/30ratingul este de 20% din-alama de tăiere liberă, ceea ce înseamnă că necesită viteze mai mici și unelte mai puternice. C71500 este puțin mai greu de prelucrat decât C70600 datorită conținutului său mai mare de nichel.
11. Ce tip de sudare este recomandat pentru tuburile schimbătoare de căldură C70600 la foile tubulare?
Sudare cu arc de tungsten cu gaz (GTAW/TIG)cu metal de umplutură ERCuNi (AWS A5.7) este metoda recomandată pentru sudaretuburi C70600la foile tubulare din aliaj de cupru.
12. Sunt disponibile rapoarte de inspecție-terților pentru tuburile condensatorului C71500?
Da. Rapoarte de inspecție-terților (SGS, BV, ABS, DNV) pentruTuburi condensatoare C71500sunt disponibile la cererea clientului, inclusiv certificate EN 10204 3.1 de testare la fabrică.
Echipamente de fabrică
| Echipamente | Scop pentru producția de cupru nichel |
|---|---|
| Cuptor de topire cu inducție | Controlul precis alc71500 compoziție chimică |
| Mașină de turnare continuă | Producția de billete |
| Presă de extrudare | Formarea cochiliei goale |
| Moara Pilger Rece | Reducerea diametrului tubului |
| Bancă de desen | Dimensionarea finală și finisarea suprafeței |
| Cuptor de recoacere | Reducerea stresului (700-825 grade pentru C70600/C71500) |
| Mașină de îndreptat | Precizie dimensională |
| Centru de prelucrare CNC | Producția de flanșe și fitinguri |
| Echipamente NDT | Testare cu curenți turbionari și cu ultrasunete |
Certificate
