ما هو أنبوب النحاس والنيكل CuNi 70/30
CuNi 70/30 عبارة عن سبيكة من النحاس المطاوع والنيكل تحتوي على ما يقرب من 70% من النحاس و30% من النيكل، وتم توحيدها كـ UNS C71500 في ASTM B111/B111M. في الممارسة الأوروبية، يتم كتابته CuNi30Mn1Fe أو CuNi30Fe1Mn، والتسمية الصينية هي BFe30-1-1 تحت نظام تسمية سبائك النحاس الوطني. تم تطويره لخدمة مياه البحر حيث يصل 90/10 من نيكل كوبرو إلى حدوده: سرعة التدفق العالية، والمياه المحملة بالرمال، ومياه الميناء الملوثة والأنظمة التي يحتوي فيها السائل على بقايا كبريتيد أو أمونيا.
تعتمد السبيكة على نفس آلية طبقة الأكسيد الواقية مثل 90/10، لكن محتوى النيكل العالي يجعل هذا الغشاء أكثر استقرارًا وأكثر تحملاً للإزعاج، وبالتالي يبقى الجدار لفترة أطول عندما تكون المياه عدوانية. يتم تبرير علاوة السعر التي تزيد عن 90/10 عندما تتجاوز تكلفة إعادة توصيل المكثف فرق تكلفة المعدن.
التركيب الكيميائي لـ UNS C71500
| عنصر | متطلبات |
|---|---|
| النيكل (ني) | 29.0 إلى 33.0% |
| الحديد (الحديد) | 0.4 إلى 1.0% |
| المنغنيز (من) | 1.0% كحد أقصى |
| الزنك (الزنك) | 0.50% كحد أقصى |
| الكربون (ج) | 0.05% كحد أقصى |
| الرصاص (الرصاص) | 0.02% كحد أقصى |
| الكبريت (S) | 0.02% كحد أقصى |
| الفوسفور (ف) | 0.02% كحد أقصى |
| النحاس (النحاس) | الباقي |
يتم الاحتفاظ بالعناصر المتبقية بخلاف تلك المدرجة بنسبة 0.50٪ إجمالاً. يتم الاحتفاظ بالكربون والكبريت والفوسفور منخفضة لأنها تشكل شوائب تعمل كنقاط بدء للتآكل الموضعي في مياه البحر، ويكون نطاق الحديد ضيقًا لأن الحديد يتحكم في متانة الطبقة الواقية عند مدخل الأنبوب.
الخواص الميكانيكية
| حِدّة | حجم الحبوب | قوة الشد، الحد الأدنى | العائد عند تمديد 0.5٪، الحد الأدنى |
|---|---|---|---|
| صلب OS025 | 0.025 ملم الاسمي | 414 ميجا باسكال (60 كيلو باسكال) | 172 ميجا باسكال (25 كيلو باسكال) |
| صلب OS035 | 0.035 ملم الاسمية | 372 ميجا باسكال (54 كيلو باسكال) | محددة بمواصفات المنتج |
تشتمل بيانات الخدمة النموذجية للسبيكة على نطاق قوة شد يتراوح من 350 إلى 550 ميجا باسكال مع استطالة تتراوح من 20 إلى 40%، اعتمادًا على الحالة المزاجية، وقدرة على درجة حرارة تصميمية تصل إلى حوالي 371 درجة مئوية في حالة التلدين دون فقدان المتانة عند درجة الحرارة المبردة. تحتفظ السبيكة بمرونة جيدة عند درجة حرارة منخفضة، ولهذا السبب تظهر أيضًا في أنظمة الغاز المسال ومياه البحر الباردة.
الأحجام ونماذج التسليم والتفتيش
| القطر الخارجي | سمك الجدار | تطبيق نموذجي |
|---|---|---|
| 12.70 ملم (1/2 بوصة) | 0.9 إلى 1.65 ملم | مبردات مياه البحر الصغيرة |
| 15.88 ملم (5/8 بوصة) | 1.24 إلى 1.65 ملم | مكثفات محطة توليد الكهرباء |
| 19.05 ملم (3/4 بوصة) | 1.24 إلى 2.11 ملم | مبادلات حرارية لتحلية المياه |
| 25.40 ملم (1 بوصة) | 1.65 إلى 2.77 ملم | أنابيب مياه البحر والمبادلات الكبيرة |
| 38.10 إلى 76.20 ملم | 2.0 إلى 3.0 ملم | رؤوس الأنابيب، الناهضون، أنظمة السفن |
يتم توفير الأنبوب والأنابيب ملدنة إلى حجم حبيبي يمكن التحكم فيه من أجل توسيع الأسطوانة وثنيها، أو في درجات حرارة مرسومة حيث تكون الصلابة مطلوبة. يتم إنتاج أطوال مستقيمة عشوائية وثابتة تصل إلى 12 مترًا، وأنابيب منحنية على شكل U- وأنبوب ملفوف ذو قطر صغير. يتبع الاختبار ASTM B111/B111M مع اختبارات الشد والتسطيح والحرق والتمدد، بالإضافة إلى فحص التيار الدوامي وفقًا لمعيار ASTM E243 واختبار المقاومة الهيدروستاتيكية أو الهوائية عند تحديد ذلك.
تطبيقات في بيئات مياه البحر
حزم فلاش متعددة-ومتعددة-تأثيرات المبادلات الحرارية لتحلية المياه.
المكثفات السطحية وسخانات مياه التغذية في محطات الطاقة الساحلية.
أنظمة مياه البحر على متن السفن، والمبادلات الحرارية لمياه الصابورة والحرائق.
دوائر تبريد المنصات البحرية ومبردات المعالجة باستخدام الكبريتيد المتبقي.
المبادلات الحرارية في المصافي والمصانع الكيماوية التي تتعامل مع المياه قليلة الملوحة أو الملوثة.
مكثفات التكييف البحري وأنظمة التبريد المركزي.
في مياه البحر المتدفقة، تتآكل السبيكة عادةً بمعدل أقل من 0.003 ملم سنويًا، وتكون حدود السرعة التصميمية أعلى من 90/10، والتي يتم أخذها عادةً على أنها حوالي 4.5 م/ث لمياه البحر النظيفة مع انخفاض في حالة وجود المواد الصلبة.
ملاحظات العمل والانضمام
CuNi 70/30 يتم تشكيله على البارد بسهولة، وسحبه وثنيه بعمق، ويتم تصنيعه للحصول على سطح نهائي جيد، مع وصول الأسطح المصقولة إلى تشطيبات دقيقة عند الحاجة. الموصلية الحرارية أقل من 90/10، لذلك تبقى حرارة اللحام قريبة من المفصل؛ تعتبر العمليات المفضلة هي اللحام بقوس التنغستن الغازي واللحام بالقوس المعدني الغازي مع حشو النيكل النحاسي المطابق، ولا يوصى باللحام بالأوكسي أسيتيلين. يُنصح بتخفيف التوتر بعد العمل البارد الثقيل عندما تكون البيئة عدوانية.
النظافة تتحكم في الأداء تعمل الشحوم وجزيئات الفولاذ الكربوني ورواسب أكسيد الحديد المتبقية في التجويف أثناء التصنيع على تكسير الطبقة الواقية والبدء في الحفر، لذلك يجب مسح الجانب المائي وفحص مكثفات محطات الطاقة بحثًا عن طبقة الكربون قبل دخول الوحدة الخدمة. إن تحديد جرعات كبريتات الحديدوز هو قرار نظام منفصل يتخذه مشغل المصنع وليس مورد الأنبوب.
التعليمات
س: متى يجب اختيار 70/30 بدلاً من 90/10؟
اختر 70/30 عندما تكون سرعة الماء أكبر من حوالي 3 م/ث، أو تحمل رملًا، أو تحتوي على كبريتيد أو أمونيا، وعندما يكون إعادة أنبوب المبادل صعبًا أو مكلفًا. بالنسبة لمياه البحر النظيفة ذات السرعة المعتدلة، فإن 90/10 هي الدرجة الأكثر اقتصادا.
س: ما هي أسماء الدرجات المكافئة لـ C71500؟
تم تسمية السبيكة بـ CuNi30Mn1Fe في المعايير الأوروبية، وBFe30-1-1 بموجب ممارسات التصنيف الصينية، وتظهر كـ C71500 في ASTM B111/B111M. وتصف جميعها نفس عائلة النيكل والنحاس التي تحتوي على حوالي 30% من النيكل.
س: ما هي السرعة المسموح بها في خدمة مياه البحر؟
تسمح تصميمات مياه البحر النظيفة عادة بحوالي 4.5 م/ث لـ 70/30، وهو أعلى من الحد المستخدم لـ 90/10. عندما يحمل الماء مواد صلبة معلقة، يجب مراجعة السرعة وهندسة المدخل معًا.
س: هل الأنبوب 70/30 مناسب لحزم U{2}} المنحنية؟
نعم. اطلب أنبوبًا صلبًا ناعمًا بحجم الحبوب الاسمي بحيث يتطور الانحناء دون تشقق، وتأكد من أن نصف قطر الانحناء يبلغ ضعف القطر الخارجي على الأقل.
س: كيف تعمل السبيكة عند درجة حرارة عالية؟
يتم استخدام السبائك الملدنة حتى حوالي 371 درجة مئوية في المبادلات الحرارية وخدمة العمليات وتحافظ على صلابتها عند درجة الحرارة المبردة، لذلك فهي تناسب واجبات مياه البحر الباردة والغاز المسال وكذلك المكثفات الساخنة.
س: ما الذي يسبب الفشل المبكر لأنبوب النحاس والنيكل؟
الأسباب المعتادة هي الرواسب والشقوق الناتجة عن سوء التنظيف، ومحتوى الحديد غير الصحيح في السبائك، وسرعة الماء المفرطة عند المدخل، والتلوث بالكبريتيد أو الأمونيا. يمكن التحكم في كل أربعة من خلال المواصفات والتصنيع ومعالجة المياه.
