سبائك النحاس والنيكل (C70600 وC71500)لقد أنشأت تاريخًا طويلًا وناجحًا في المبادلات الحرارية والمكثفات وأنظمة الأنابيب المبردة بمياه البحر. بالنسبة لمحطات الطاقة والسفن ومرافق المعالجة الكيميائية ومحطات تحلية المياه، يعد أنبوب المبادل الحراري هو العنصر الحاسم الذي يحدد موثوقية النظام وكفاءته بشكل عام.
يغطي هذا الدليل كل شيء بدءًا من جودة المياه وتصميم نظام السحب وحتى مقاومة التآكل واختيار المواد وإجراءات الصيانةنيكل النحاس 90/10 (UNS C70600)و70/30 (UNS C71500)سبائك.
دور المبادلات الحرارية في الأنظمة البحرية
بالنسبة للغالبية العظمى من تطبيقات معدات نقل الحرارة، يتم نقل الحرارة بين تيارين من السوائل من خلال جدار موصل بينما تظل التيارات منفصلة ماديًا. هذا الجدار الموصل للحرارة هوأنبوب في غلاف-و-مبادلات حرارية من النوع الأنبوبيوالتي تشكل نسبة كبيرة من هذه الوحدات في:
| صناعة | طلب |
|---|---|
| توليد الطاقة | المكثفات الرئيسية وأنظمة مياه التبريد |
| بناء السفن | المكثفات الرئيسية والمساعدة ومبردات الزيت |
| المعالجة الكيميائية | معالجة المبادلات الحرارية والمبردات |
| تحلية المياه | أقسام استرداد الحرارة، سخانات المياه المالحة |
يجب أن يكون أداء الأنبوب الرفيع-الرفيع نسبيًا، والذي تم اختياره بشكل أساسي لكفاءة نقل الحرارة، جيدًا على مدار فترات طويلة في ظل ظروف التشغيل الصعبة.أثبتت سبائك النحاس والنيكل موثوقيتهافي هذه البيئات الصعبة.
اعتبارات جودة المياه لأنابيب النحاس والنيكل
تشمل التحليلات القياسية لمياه البحر درجة الحرارة والملوحة والأكسجين المذاب ودرجة الحموضة. ومع ذلك، فإن العوامل التالية لهاتأثير كبير على أداء سبائك النحاسويجب تحديد:
| عامل | التأثير على C70600 / C71500 |
|---|---|
| الأكسجين المذاب | مفيد لتكوين الفيلم |
| كبريتيد الهيدروجين (H₂S) | التآكل المتسارع، يشكل فيلم كبريتيد أسود |
| الأمونيا (NH₃) | يمكن أن يكون ضارًا، خاصة لـ C68700 |
| الحطام (العصي والأصداف والحصى والرمل) | يسبب انسداد الأنبوب وتآكل المصب |
| اليرقات البحرية | مرفق الحشف الحيوي أثناء التدفق المنخفض |
تصميم نظام السحب: خط الدفاع الأول
تصميم وتشغيل وصيانة نظام سحب مياه البحرتأثير عميق على أداء أنابيب المبادل الحراري. فشل الأنبوب من مساكن الحطامأعطال الشاشةوينبغي الاعتراف بها على هذا النحو.
يوصى بتكوين شاشة السحب
| نوع الشاشة | غاية | الافتتاح النموذجي |
|---|---|---|
| شبكات البار | احتفظ بالحطام الكبير (الصناديق، جذوع الأشجار، الأسماك) | كبير |
| شاشات السفر | افحص الأسماك ومخالب السلطعون والأصداف والحقائب | 1/2 بوصة أو أقل |
| الشاشات الثابتة (سلة/أوتوماتيكية) | الفحص النهائي قبل صندوق الماء | 3/8 بوصة |
المتطلبات الحرجة:يجب ضبط حجم أنبوب المبادل الحراري على أالحد الأدنى مرتين فتح الشاشة.
مثال حالة من محطة تحلية المياه
في إحدى المنشآت، سمحت شاشة مكسورة (فتحة 3/8 بوصة) للصخور والمسمار وقطع الفولاذ بالدخول إلى حزمة الأنابيب. استقر الحطام في الأنابيب، مما أدى إلىاختراق الأنبوب أسفل المسكن. سجل المشغلون هذه على أنها أعطال في الأنابيب، لكنها كانت كذلك بالفعلأعطال الشاشة.
مقاومة التآكل لسبائك النحاس والنيكل
تشكيل فيلم منتج التآكل
مقاومة التآكلC70600ومادة C71500في مياه البحر يعتمد كليًا على طبقة منتج التآكل الواقية التي تتشكل على السطح بعد ترطيبه.
| الوقت بعد بدء التشغيل | مستوى النحاس في النفايات السائلة |
|---|---|
| 10 دقائق | انخفض 10X |
| 1 ساعة | انخفض 100x |
| 3 أشهر | نفس المدخول (فيلم ناضج) |
العثور على المفتاح:تستمر الطبيعة الوقائية للفيلم في الزيادة14 سنة من التعرض. وهذا هو المسؤول عن20+ سنة من عمر الخدمةمن سبيكة C71500 في المكثفات على متن السفن والمحطات الساحلية.
معدل تكوين فيلم منتج التآكل على السبيكة C70600 في مياه البحر
معدلات التآكل للسبائك C70600 عند التعرض لمياه البحر على المدى الطويل-.
التركيب الكيميائي لسبائك النحاس والنيكل
| عنصر | C70600 (90/10) | C71500 (70/30) | C71640 | C72200 |
|---|---|---|---|---|
| النيكل (ني) | 9.0 - 11.0 | 29.0 - 33.0 | 29.0 - 32.0 | 15.0 - 18.0 |
| الكروم (الكروم) | - | - | - | 0.3 - 0.7 |
| الحديد (الحديد) | 1.0 - 1.8 | 0.4 - 1.0 | 1.7 - 2.3 | 0.5 - 1.0 |
| المنغنيز (من) | 1.0 كحد أقصى | 1.0 كحد أقصى | 1.5 - 2.5 | 1.0 كحد أقصى |
| النحاس (النحاس) | توازن | توازن | توازن | توازن |
تأثيرات السرعة على التآكل
يتأثر معدل تآكل سبائك النحاس بسرعة مياه البحر فوق حد معين. كلما كان الفيلم أكثر حماية، كلما زادت درجة الحمايةسرعة الانفصال.
| سبيكة | أقصى سرعة للتصميم (م/ث) |
|---|---|
| C12200 (النحاس) | 0.6 |
| C44300 (نحاس الأميرالية) | 1.2 |
| C68700 (نحاس ألومنيوم) | 2.4 |
| C70600 (90/10 Cu-Ni) | 3.6 |
| C71500 (70/30 Cu-Ni) | 4.6 |
| C72200 | > 9.0 |
| الحد الأدنى لمنع ترسب الرواسب | 1.0 |
| سرعة التصميم العادية | 2.0 |
مهم:معدلات تدفق منخفضة (أقل من 1 م / ث).ضارة مثل معدلات التدفق العالية. ضمن -يمكن توقع تآكل الرواسب وفشل الأنابيب في غضون 6-12 شهرًا بسرعات أقل من 1 م/ث.
آثار الرمل والطمي
| حالة | التأثير على C70600 / C71500 |
|---|---|
| الرمال < 200 جزء في المليون | نادرًا ما يلحق الضرر بالطبقة الواقية |
| رمل 200-1000 جزء في المليون | كاشطة على نحو متزايد |
| الرمال> 1000 جزء في المليون | يتطلب C71640 أو C72200 |
| رواسب الطمي/الطين | يؤدي إلى انخفاض مستوى-التآكل والتآكل في الميكروفون |
ترتيب مقاومة التآكل الرملي (الأكثر إلى الأقل):C71640 > C72200 > C71500 > C70600 > C68700
التأثيرات الجلفانية
سبائك النحاس والنيكل متوافقة جلفانيًا مع بعضها البعضفي مياه البحر. ومع ذلك، يجب توخي الحذر عند الدمج مع مواد أخرى.
| زوج | معدل التآكل C70600 (ميكرومتر/سنة) | معدل تآكل السبائك الأخرى (ميكرومتر/سنة) |
|---|---|---|
| غير منفصل C70600 | 31 | - |
| ج70600 + الصلب الكربوني | 3 | 787 |
| ج70600 + تيتانيوم | 208 | 2 |
| ج71500 + الصلب الكربوني | 3 | 711 |
| ج71500 + تيتانيوم | 107 | 2 |
آثار التلوث (كبريتيد الهيدروجين / H₂S)
تحتوي على مياه التبريد الملوثةكبريتيد الهيدروجين (H₂S)تسببت في فشل سابق لأوانه لأنابيب المكثف. المصادر الرئيسية للكبريتيد هي:
البكتيريا التي تقلل الكبريتاتالعمل على الكبريتات الطبيعية في مياه البحر تحت الظروف اللاهوائية (في الطين أو الطمي أو الرواسب الرسوبية)
تعفن مركبات الكبريت العضويةمن تحلل المواد النباتية والحيوانية خلال فترات الإغلاق الطويلة
| حالة | معدل التآكل |
|---|---|
| الغياب التام للأكسجين | منخفض (حتى عند ارتفاع نسبة H₂S) |
| تهوية مياه البحر النظيفة | معتدل |
| مهواة + H₂S (عابر) | عالية جدًا |
آثار الكلور
| تركيز الكلور | التأثير على سبائك النحاس-النيكل |
|---|---|
| 0.2 - 0.5 جزء في المليون (مستمر) | يتحكم في الحشف الحيوي، ولا يوجد أي تأثير سلبي على التآكل |
| 1.5 جزء في المليون (متقطع) | انخفاض طفيف في معدل التآكل |
| الكلور المتبقي > 0.2 جزء في المليون (النفايات السائلة) | محدودة بموجب لوائح وكالة حماية البيئة |
مقاومة الحشف الحيوي البحري
منذ فترة طويلة تم التعرف على سبائك النحاس والنيكل لمقاومتها المتأصلة للقاذورات البحرية.تظهر الدراسات:
التلوث هولم يلاحظعلى السبائك التي تحتوي على 80% نحاس أو أكثر
التلوث الأولي فقطتمت الإشارة إليه في C71500
سرعات المياه الأولية والمستمرةأعلى من 1 م/ثيمكن أن تبقي معظم السبائك خالية من الحشف الحيوي
| سبيكة | مقاومة الحشف الحيوي | تردد التنظيف الميكانيكي |
|---|---|---|
| C70600 (90/10) | ممتاز (متفوق قليلاً) | كل 3-4 أشهر |
| C71500 (70/30) | جيد | كل 2-3 أشهر |
| التيتانيوم | Poor (requires >سرعة 1.2 م/ث أو الكلورة) | 12 مرة في 120 يومًا |
إرشادات اختيار المواد
اختيار الأنابيب
| حالة | سبيكة الموصى بها |
|---|---|
| مياه البحر النظيفة، السرعات العادية (أقل من أو تساوي 3.6 م/ث) | C70600 (90/10) |
| السرعات العالية، الاضطراب، المواد الصلبة المحبوسة | C71500 (70/30)أو C71640 أو C72200 |
| ناقلات كبيرة مع مآخذ مغرفة | C71640 |
| مياه البحر الملوثة (H₂S، الأمونيا) | C71500 (مفضل) |
اختيار ورقة الأنابيب
| سبائك الأنابيب | أوصى سبائك Tubesheet |
|---|---|
| C70600 | C70600 |
| C71500 / C71640 | C71500 |
اختيار صندوق الماء
| مادة | توصية |
|---|---|
| الصلب الكربوني (المغلف) | يتطلبالحماية الكاثودية(الأنودات الكلفانية أو التيار المؤثر) |
| ني-مقاومة الحديد الزهر | مقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ، ولكنها توفر حماية كلفانية للأنابيب |
| الصلبة C70600 / C71500 | تستخدم على نطاق واسع في السفن ومحطات تحلية المياه |
التعليمات
1. ما هو الفرق بين UNS C70600 و UNS C71500 لأنابيب المكثف؟
UNS C70600 (90/10 نيكل نحاس)يحتوي على 90% من النحاس و10% من النيكل، مما يوفر مقاومة فائقة للحشف الحيوي.UNS C71500 (70/30 نيكل نحاس)يحتوي على 70% من النحاس و30% من النيكل، مما يوفر قوة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل عند السرعات العالية لمياه البحر.
2. ما هي السرعة القصوى لتصميم أنابيب المبادل الحراري ASTM B111 C70600؟
لأستم B111 C70600الأنابيب في خدمة مياه البحر، أقصى سرعة التصميم هي3.6 متر في الثانية(حوالي 12 قدمًا في الثانية). تجاوز هذا يمكن أن يسبب هجوم الاصطدام.
3. هل تتطلب مادة C71500 معالجة حرارية ما بعد اللحام لتصنيع المكثف؟
لا.مادة C71500لا يتطلب معالجة حرارية ما بعد اللحام عند اللحام باستخدام الطرق التقليدية مثل GTAW/TIG مع معدن الحشو ERCuNi.
4. ما هو معدل التآكل النموذجي لنيكل النحاس 70/30 في مياه البحر النظيفة؟
معدل التآكل النموذجي لالنيكل النحاس 70/30في مياه البحر المتدفقة النظيفة0.0025 - 0.025 ملم في السنة، مما يجعله مناسبًا لمعظم التطبيقات البحرية التي تتطلب 20+ من سنوات الخدمة.
5. كيف تؤثر كثافة C71500 على حسابات وزن المبادل الحراري؟
الكثافة 715008.94 جم/سم3. يعد هذا أمرًا ضروريًا لحساب إجمالي وزن المبادل الحراري للشحن وتصميم الدعم الهيكلي والتخطيط اللوجستي.
6. هل يمكن استخدام أنابيب sb111 c71500 في مياه البحر الملوثة التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين؟
sb111 c71500 (70/30)ويفضل أن تكون نسبة 90/10 في مياه البحر الملوثة المحتوية على H₂S، على الرغم من أنها ليست محصنة بشكل كامل. إذا كانت الطبقة الواقية ناضجة،-فإن التعرض لها على المدى القصير يكون مقبولاً.
7. ما هو الحد الأدنى لسرعة الماء لمنع ترسب الرواسب في أنابيب النحاس والنيكل؟
الحد الأدنى لسرعة الماء لمنع ترسب الرواسب والتآكل تحت الرواسب-أنابيب النحاس C70600يكون1.0 متر في الثانية. أقل من ذلك، يمكن توقع الفشل في غضون 6-12 شهرًا.
8. لماذا لا ينبغي أن تكون سبيكة صفائح الأنابيب أكثر نبلاً من سبيكة الأنابيب لمكثفات asme sb466 c715؟
لأسمي sb466 c715المكثفات، عبارة عن صفيحة أنابيب أكثر نبلاً من الأنابيب تخلق زوجًا كلفانيًا حيث يصبح الأنبوب الأقل نبلًا هو الأنود، مما يؤدي إلى تسريع التآكل في نهاية الأنبوب حيث يلتقي بصفيحة الأنابيب.
9. ما هو نطاق درجة حرارة التلدين لسبائك النحاس والنيكل العاملة على البارد - UNS C71500؟
لسبائك النحاس والنيكل UNS C71500، نطاق درجة حرارة التلدين لاستعادة الليونة بعد العمل البارد700 - 825 درجة.
10. كيف يمكن مقارنة إمكانية تصنيع النيكل النحاسي بنسبة 70/30 مع قطع النحاس الحر - لإنتاج الفلنجات؟
ال70/30 قابلية تصنيع النحاس والنيكلالتقييم هو 20% من-قطع النحاس مجانًا، مما يعني أن الأمر يتطلب سرعات أبطأ وأدوات أكثر قوة. يعد C71500 أصعب قليلاً في الماكينة من C70600 بسبب محتواه العالي من النيكل.
11. ما هو نوع اللحام الموصى به لأنابيب المبادل الحراري C70600 إلى صفائح الأنابيب؟
لحام قوس غاز التنغستن (GTAW/TIG)مع معدن حشو ERCuNi (AWS A5.7) هي الطريقة الموصى بها للحامأنابيب C70600إلى صفائح أنابيب سبائك النحاس.
12. هل تتوفر-تقارير فحص من طرف ثالث لأنابيب المكثف C71500؟
نعم. تقارير فحص -الطرف الثالث (SGS، BV، ABS، DNV) لـأنابيب المكثف C71500متاحة بناءً على طلب العميل، بما في ذلك شهادات اختبار المطاحن EN 10204 3.1.
معدات المصنع
| معدات | الغرض من إنتاج النحاس والنيكل |
|---|---|
| فرن الصهر التعريفي | التحكم الدقيق فيالتركيب الكيميائي c71500 |
| ماكينة الصب المستمر | إنتاج الخام |
| الصحافة النتوء | تشكيل قذيفة جوفاء |
| مطحنة بيلجر الباردة | تقليل قطر الأنبوب |
| رسم مقاعد البدلاء | الحجم النهائي والتشطيب السطحي |
| فرن التلدين | تخفيف الضغط (700-825 درجة لـ C70600/C71500) |
| آلة استقامة | دقة الأبعاد |
| مركز التصنيع باستخدام الحاسب الآلي | شفة وتركيب الإنتاج |
| معدات NDT | إيدي الحالي واختبار الموجات فوق الصوتية |
الشهادات
