ما هو أنبوب مكثف النحاس والنيكل C71500؟
C71500 عبارة عن سبيكة نيكل نحاسية بنسبة 70/30-: نيكل بنسبة 30% تقريبًا مع النحاس كموازن. لقد أصبحت المادة المرجعية لمكثفات المياه الثقيلة والمبادلات الحرارية وقطارات تحلية المياه وأنابيب مياه البحر لأنها تحافظ على طبقة سطحية واقية مستقرة حتى في ظل التدفق المستمر لمياه البحر. بالمقارنة مع 90/10 كوبرونيكل، فإن المحتوى الأعلى من النيكل يزيد من الإمكانات الكهروكيميائية لسطح الأنبوب، وينتج طبقة أكسيد أكثر كثافة وأكثر التصاقًا ويعطي مقاومة أفضل بشكل ملحوظ لهجوم الاصطدام، والتآكل العام بمياه البحر -والتكسير الناتج عن الإجهاد الناتج عن الأمونيا. عادةً ما يتم تزويد أنبوب المكثف بمزاج O61 الملدن بسطح نظيف أو مخلل أو مؤكسد قليلاً، وجاهز للتدحرج في صفائح الأنبوب والثني على شكل U.
التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية
يتم التحكم في السبيكة وفقًا لكيمياء ASTM B111/B111M لمكثف سلس وأنبوب مبادل حراري. الحديد عبارة عن إضافة متعمدة للسبائك وليس شوائب: فهو يعدل الطبقة الواقية ويحسن التآكل -مقاومة التآكل، ولهذا السبب تحدد المواصفات نطاقًا للحديد بدلاً من الحد الأقصى البسيط. يتم الاحتفاظ بالمنغنيز والزنك عند حدود متبقية منخفضة بحيث لا يمكن أن يزعجوا سلوك تكوين الفيلم على السطح.
| عنصر | المحتوى (٪ بالكتلة) | وظيفة |
|---|---|---|
| النحاس (النحاس) | 65.0-71.5 (الرصيد) | مصفوفة؛ التوصيل الحراري والكهربائي |
| النيكل (ني) | 29.0-33.0 | مقاومة التآكل. استقرار الفيلم |
| الحديد (الحديد) | 0.40-1.00 | التآكل-مقاومة التآكل |
| المنغنيز (من) | 1.00 كحد أقصى | إزالة الأكسدة. قابلية الصب |
| الزنك (الزنك) | 1.00 كحد أقصى | الحد المتبقي |
| الرصاص (الرصاص) | 0.05 كحد أقصى | الحد المتبقي |
| ملكية | القيمة النموذجية (أنبوب صلب) |
|---|---|
| قوة الشد | 372-552 ميجا باسكال (54-80 كيلو باسكال) |
| قوة الخضوع (تمديد 0.5%) | 138-483 ميجا باسكال (20-70 كيلو باسكال) |
| استطالة في 50 ملم | 30-45% |
| كثافة | 8.94 جم/سم3 |
| نطاق الانصهار | 1170-1240 C (2140-2260 F) |
| الموصلية الحرارية عند 20 درجة مئوية | حوالي 29 واط/(م ك) |
| متوسط معامل التمدد الحراري | حوالي 16.2 ميكرو- م/(م ك) |
| معامل المرونة | حوالي 152 جيجا باسكال (22 × 10^6 رطل لكل بوصة مربعة) |
لماذا يفوز النيكل بنسبة 30% في خدمة مياه البحر
تقاوم سبائك النيكل والنحاس- مياه البحر من خلال تكوين طبقة رقيقة من أكسيد النحاسوز والتي يتم إثراؤها تدريجيًا بالنيكل والحديد. في C71500، يكون هذا الغشاء أكثر حماية من النيكل الأصغر حجمًا، لذلك يتحمل الأنبوب سرعات تدفق أعلى، ومستويات أعلى من المواد الصلبة العالقة والظروف العدوانية الموجودة في ممرات العودة للمكثف. تقاوم السبيكة أيضًا تأليب الكلوريد وهجوم الشقوق تحت الرواسب، وهو وضع الفشل الذي ينهي عادةً عمر أنبوب المكثف. نظرًا لأن الغشاء يتشكل ببطء، فإن الأشهر الأولى من الخدمة مهمة: التشغيل المتحكم فيه، وترشيح مياه التبريد، وتجنب فترات الركود الطويلة، كلها تساعد الأنبوب على الوصول إلى عمره التصميمي. عندما يتم استخدام الكلورة أو جرعات كبريتات الحديدوز للتحكم في الحشف الحيوي، يجب حماية سطح الأنبوب بنظام الجرعات القياسي بدلاً من الجرعات الصادمة التي تجرد الغشاء.
أشكال الأنبوب وأبعاده وتصنيعه
يتم إنتاج الأنبوب غير الملحوم عن طريق البثق الساخن متبوعًا بالحفر البارد والسحب باستخدام مواد التلدين المتوسطة؛ الأنبوب الملحوم مصنوع من الشريط ثم يتم سحبه على البارد إلى الحجم النهائي. يتم تغطية كلا المسارين بمواصفات ASTM منفصلة، وتتبع متطلبات تشطيب السطح والاستقامة والتركيز المعايير الحاكمة.
أنبوب مكثف ومبادل حراري غير ملحوم: ASTM B111/B111M، ASME SB111
أنابيب النيكل والنحاس غير الملحومة-: ASTM B466/B466M
الأنابيب والأنابيب النحاسية الملحومة-من النيكل: ASTM B467 وASTM B359
لوحة وصفائح لألواح الأنابيب وصناديق المياه والحواجز: ASTM B171 وASTM B122
المعادل الأوروبي والآسيوي: EN 12451، JIS H3300، GB/T 1527 عائلة
يتم رسم الأقطار الخارجية من حوالي 6 مم إلى 76 مم وسمك الجدار من حوالي 0.7 مم إلى 6 مم بشكل روتيني؛ عادة ما يتم اختيار جدران المكثف ما بين 0.7 مم و1.6 مم تقريبًا، مع اختيار الجدار الأثقل حيثما تتطلب التآكل الرملي أو هوامش لف الصفائح الأنبوبية أو ممارسة إعادة الأنابيب ذلك. يتم إنتاج الأنابيب المنحنية U- من الأنابيب الملدنة المستقيمة، ويتم ثنيها إلى المسافة المركزية المطلوبة، ويتم إعطاؤها تخفيف الضغط على الانحناء لإزالة العمل البارد الناتج عن الانحناء. يتم تسليم الأنبوب النهائي واختباره هيدروستاتيكيًا، وعند تحديد ذلك، يتم اختبار التيار الدوامي-مع اختبارات التسطيح والتوهج والانحناء العكسي- المستخدمة لإثبات الليونة.
تطبيقات في المكثفات الثقيلة والأنظمة البحرية
التطبيق الكلاسيكي هو مكثف سطح البخار لمحطة الطاقة، حيث يجب أن تتحمل آلاف الأنابيب عقودًا من مياه البحر المنتشرة. نفس الخصائص تحمل السبائك إلى واجبات مياه البحر الأخرى.
المكثفات الرئيسية والمساعدة وسخانات مياه التغذية والمبخرات في محطات توليد الكهرباء
قطارات التبادل الحراري لمحطة تحلية المياه بالفلاش والتناضح العكسي متعددة-المراحل
دوائر تبريد المياه على متن السفن-والخدمات الصحية وخطوط مرشات الحريق
مضخات المياه المالحة-وأنابيب مياه البحر وخطوط السوائل الهيدروليكية في الخدمة المسببة للتآكل
المبادلات الحرارية للعمليات الكيميائية التي تتعامل مع الكلوريدات، ومبخرات تكرير السكر
نظرًا لأن السبيكة مقاومة للأمونيا-المتكثفات في مساحة البخار، فإنها تستخدم أيضًا في المكثفات التي تحتوي على الأمونيا في وسط التبريد أو في مواد التنظيف الكيميائية، حيث تكون النيكل الأصغر حجمًا أكثر عرضة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.
الطلب والمعايير ومراقبة الجودة
تحدد مواصفات الشراء المفيدة رقم UNS (C71500)، والمعيار الحاكم والمزاج (على سبيل المثال الأنبوب غير الملحوم إلى ASTM B111 الصلب O61)، والقطر الخارجي وسمك الجدار مع التفاوتات، والطول أو تكوين - الانحناء، ودرجة حرارة الانحناء، وجدول الاختبار وحالة السطح. يجب على المشترين أيضًا توضيح ما إذا كان اختبار التيار الدوامي- والاختبار الهيدروستاتيكي وحدود حجم الحبوب مطلوبًا، نظرًا لأن هذه الاختبارات هي ما يفصل أنبوب المكثف الموثوق به عن الأنبوب العام. ينبغي تجميع الأنابيب مع حماية الأطراف، وتعبئتها للنقل عبر المحيطات وإبقائها جافة في التخزين؛ يكون الغشاء السطحي الذي يحمي السبيكة المستخدمة في الخدمة أكثر تجانسًا بكثير إذا تم توصيل الأنبوب نظيفًا وتخزينه بعيدًا عن الكلوريدات والمياه الراكدة.
الأسئلة المتداولة
س: ما هو الفرق بين أنبوب C70600 وC71500 للمكثفات؟
C70600 هو 90/10 نحاس نيكل وC71500 هو 70/30 نحاس نيكل. تكلف سبائك النيكل بنسبة 30% أكثر ولكنها توفر مقاومة أعلى لهجوم الاصطدام والتشقق الناتج عن إجهاد الأمونيا، لذلك يتم اختيارها لمهام مياه البحر الأكثر عدوانية وللمكثفات ذات سرعات التدفق العالية أو خطر التلوث الشديد.
س: ما هو المعيار الذي يغطي أنبوب المكثف C71500؟
تم تحديد الأنبوب غير الملحوم وفقًا لمعيار ASTM B111/B111M، وتم اعتماده كـ ASME SB111، مع درجة حرارة O61 الملدنة المعتادة لخدمة المكثف. الأنابيب غير الملحومة تتبع ASTM B466/B466M والأنابيب الملحومة تتبع ASTM B467.
س: هل يمكن ثني الأنابيب C71500-؟
نعم. يتم ثني الأنبوب الملدن المستقيم إلى نصف القطر والمسافة المركزية المطلوبة، ثم يتم تخفيف الضغط على الانحناء. يجب الاتفاق على الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء وجدول التلدين بين مصمم المكثف ومطحنة الأنبوب.
س: ما هو سمك الجدار الطبيعي لمكثف مياه البحر؟
تستخدم معظم مكثفات مياه البحر أنبوبًا في نطاق جداري يتراوح من 0.7 مم إلى 1.6 مم. ويتم اختيار الجدران السميكة في الأماكن التي يتوقع فيها تآكل الرمال أو الطمي، أو حيث يتم لف الأنابيب إلى صفائح أنابيب رفيعة، أو حيث يتم التخطيط لإعادة الأنابيب دون استبدال صفائح الأنابيب.
س: هل C71500 مناسب لمحطة تحلية المياه؟
نعم. يتم استخدام السبيكة على نطاق واسع في -قطارات التبادل الحراري للوميض والتناضح العكسي متعددة المراحل، وسخانات المياه المالحة وأنابيب مياه البحر لأنها تقاوم هجوم الكلوريد وتحافظ على غشاءها تحت درجة الملوحة العالية.
س: كيف ينبغي إدارة الفيلم الواقي بعد التثبيت؟
حافظ على تدفق مياه البحر، وتجنب فترات الركود الطويلة، وحافظ على تصفية مياه التبريد للحد من المواد الصلبة العالقة، واتبع نظام الجرعات المحدد بالكلور أو كبريتات الحديدوز. يعد تكوين الفيلم اللطيف والمستمر في الأشهر الأولى من التشغيل هو العامل الرئيسي في تحقيق عمر التصميم.
