آلیاژهای مس نیکل (C70600 و C71500)سابقه طولانی و موفقی در مبدل های حرارتی خنک شده با آب دریا، کندانسورها و سیستم های لوله کشی ایجاد کرده اند. برای نیروگاهها، کشتیها، تأسیسات پردازش شیمیایی و کارخانههای نمکزدایی، لوله مبدل حرارتی جزء حیاتی است که قابلیت اطمینان و کارایی کلی سیستم را تعیین میکند.
این راهنما همه چیز را از کیفیت آب و طراحی سیستم ورودی گرفته تا مقاومت در برابر خوردگی، انتخاب مواد و روشهای نگهداری را پوشش میدهد.نیکل مس 90/10 (UNS C70600)و70/30 (UNS C71500)آلیاژها
نقش مبدل های حرارتی در سیستم های دریایی
برای اکثریت قریب به اتفاق کاربردهای تجهیزات انتقال حرارت، گرما بین دو جریان سیال از طریق یک دیوار رسانا منتقل می شود در حالی که جریان ها از نظر فیزیکی جدا هستند. این دیوار رسانای حرارتی استمبدلهای حرارتی لوله در پوسته-و-لوله، که درصد زیادی از این واحدها را در موارد زیر تشکیل می دهند:
| صنعت | برنامه |
|---|---|
| تولید برق | کندانسورهای اصلی، سیستم های آب خنک کننده |
| کشتی سازی | کندانسورهای اصلی و کمکی، کولرهای روغن |
| پردازش شیمیایی | مبدل های حرارتی فرآیند، کولرها |
| نمک زدایی | بخش های بازیافت گرما، بخاری های آب نمک |
لوله با دیواره نسبتاً نازک- که عمدتاً برای کارایی انتقال حرارت انتخاب شده است، باید در دوره های طولانی در شرایط سخت عملیاتی عملکرد خوبی داشته باشد.آلیاژهای نیکل مس قابلیت اطمینان خود را ثابت کرده انددر این محیط های سخت
ملاحظات کیفیت آب برای لوله های نیکل مسی
تجزیه و تحلیل استاندارد آب دریا شامل دما، شوری، اکسیژن محلول و pH است. با این حال، عوامل زیر دارای یکتاثیر قابل توجهی بر عملکرد آلیاژ مسو باید شناسایی شود:
| عامل | تاثیر بر روی C70600 / C71500 |
|---|---|
| اکسیژن محلول | برای تشکیل فیلم مفید است |
| سولفید هیدروژن (H2S) | خوردگی تسریع شده، فیلم سولفید سیاه را تشکیل می دهد |
| آمونیاک (NH3) | می تواند آسیب زا باشد، به خصوص برای C68700 |
| زباله (چوب، پوسته، شن، ماسه) | باعث انسداد لوله و فرسایش پایین دست می شود |
| لاروهای دریایی | چسباندن رسوب زیستی در جریان کم |
طراحی سیستم ورودی: اولین خط دفاعی
طراحی، بهره برداری و نگهداری سیستم آبگیری آب دریا دارای الفتاثیر عمیق بر عملکرد لوله مبدل حرارتی. خرابی لوله از انباشته های زباله هستندخرابی های صفحه نمایشو باید به این عنوان شناخته شود.
پیکربندی صفحه ورودی توصیه شده
| نوع صفحه نمایش | هدف | افتتاحیه معمولی |
|---|---|---|
| نوار رنده | زباله های بزرگ (جعبه، کنده، ماهی) را دور نگه دارید. | بزرگ |
| پرده های مسافرتی | ماهی، چنگال خرچنگ، صدف، کیسه ها را پاک کنید | 1/2 اینچ یا کمتر |
| صفحه نمایش ثابت (سبدی/اتوماتیک) | غربالگری نهایی قبل از واترباکس | 3/8 اینچ |
نیاز حیاتی:اندازه لوله مبدل حرارتی باید روی a تنظیم شودحداقل دو برابر باز شدن صفحه نمایش.
نمونه موردی از کارخانه آب شیرین کن
در یک مرکز، یک صفحه نمایش شکسته (با باز شدن 3/8 اینچ) به سنگ ها، یک میخ و قطعات فولادی اجازه ورود به بسته لوله را می داد. زباله ها در لوله ها نشسته و منجر بهنفوذ لوله در پایین دست لژمنت ها. اپراتورها اینها را به عنوان خرابی لوله ثبت کردند، اما واقعاً بودندخرابی های صفحه نمایش.
مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای نیکل مس
تشکیل فیلم محصول خوردگی
مقاومت در برابر خوردگیC70600وجنس C71500در آب دریا کاملاً به فیلم محصول خوردگی محافظی که پس از خیس شدن روی سطح تشکیل می شود بستگی دارد.
| زمان پس از راه اندازی | سطح مس در پساب |
|---|---|
| 10 دقیقه | 10 برابر کاهش یافت |
| 1 ساعت | 100 برابر کاهش یافت |
| 3 ماه | مانند دریافت (فیلم بالغ) |
یافته های کلیدی:ماهیت محافظ فیلم همچنان در حال افزایش است14 سال قرار گرفتن در معرض. این مسئول است20+ سال عمر مفیدآلیاژ C71500 در کندانسورهای کشتی و کارخانه های ساحلی.
میزان تشکیل فیلم محصول خوردگی روی آلیاژ C70600 در آب دریا
نرخ خوردگی برای آلیاژ C70600 در تماسهای طولانیمدت با آب دریا
ترکیب شیمیایی آلیاژهای نیکل مس
| عنصر | C70600 (90/10) | C71500 (70/30) | C71640 | C72200 |
|---|---|---|---|---|
| نیکل (Ni) | 9.0 - 11.0 | 29.0 - 33.0 | 29.0 - 32.0 | 15.0 - 18.0 |
| کروم (کروم) | - | - | - | 0.3 - 0.7 |
| آهن (آهن) | 1.0 - 1.8 | 0.4 - 1.0 | 1.7 - 2.3 | 0.5 - 1.0 |
| منگنز (Mn) | حداکثر 1.0 | حداکثر 1.0 | 1.5 - 2.5 | حداکثر 1.0 |
| مس (مس) | تعادل | تعادل | تعادل | تعادل |
اثرات سرعت بر خوردگی
سرعت خوردگی آلیاژهای مس تحت تأثیر سرعت آب دریا بالاتر از حد معینی است. هرچه لایه محافظ بیشتر باشد، بالاتر استسرعت شکست.
| آلیاژ | حداکثر سرعت طراحی (m/s) |
|---|---|
| C12200 (مس) | 0.6 |
| C44300 (برنجی دریاسالاری) | 1.2 |
| C68700 (برنج آلومینیومی) | 2.4 |
| C70600 (90/10 Cu{3}}Ni) | 3.6 |
| C71500 (70/30 Cu{3}}Ni) | 4.6 |
| C72200 | > 9.0 |
| حداقل برای جلوگیری از رسوب رسوب | 1.0 |
| سرعت طراحی نرمال | 2.0 |
مهم:دبی پایین (زیر 1 متر بر ثانیه) هستندبه اندازه دبی بالا مضر است. خوردگی زیر رسوب و خرابی لوله ظرف 6 تا 12 ماه در سرعتهای کمتر از 1 متر بر ثانیه قابل انتظار است.
اثرات ماسه و سیلت
| وضعیت | اثر بر روی C70600 / C71500 |
|---|---|
| ماسه < 200 ppm | به ندرت به فیلم محافظ آسیب می رساند |
| ماسه 200-1000 ppm | به طور فزاینده ای ساینده |
| ماسه > 1000 ppm | به C71640 یا C72200 نیاز دارد |
| رسوبات سیلت/گل | منجر به خوردگی کمتر-رسوبی و MIC میشود |
ترتیب مقاومت در برابر سایش شن و ماسه (بیشترین به حداقل):C71640 > C72200 > C71500 > C70600 > C68700
اثرات گالوانیکی
آلیاژهای مس نیکل از نظر گالوانیکی با یکدیگر سازگار هستنددر آب دریا با این حال، هنگام جفت شدن با مواد دیگر احتیاط لازم است.
| زوج | نرخ خوردگی C70600 (µm/year) | نرخ خوردگی سایر آلیاژها (μm/سال) |
|---|---|---|
| C70600 غیر کوپله | 31 | - |
| فولاد کربنی C{0} | 3 | 787 |
| سی{0}} تیتانیوم | 208 | 2 |
| فولاد کربنی C{0} | 3 | 711 |
| سی{0}} تیتانیوم | 107 | 2 |
اثرات آلودگی (هیدروژن سولفید / H2S)
آب های خنک کننده آلوده حاویسولفید هیدروژن (H2S)باعث خرابی زودرس لوله کندانسور شده است. منابع اولیه سولفید عبارتند از:
باکتری های کاهنده سولفاتاثر بر سولفات طبیعی در آب دریا در شرایط بی هوازی (در گل، لای، یا رسوبات)
پوترفیکاسیون ترکیبات آلی گوگرداز مواد گیاهی و جانوری در حال پوسیدگی در طول دوره های طولانی خاموشی
| وضعیت | نرخ خوردگی |
|---|---|
| عدم وجود کامل اکسیژن | کم (حتی در H2S بالا) |
| آب دریا تمیز هوادهی شده | متوسط |
| هوادهی + H2S (گذرا) | بسیار بالا |
اثرات کلر
| غلظت کلر | اثر بر آلیاژهای مس-نیکل |
|---|---|
| 0.2 - 0.5 ppm (پیوسته) | رسوب زیستی را کنترل می کند، هیچ اثر نامطلوبی بر خوردگی ندارد |
| 1.5 پی پی ام ( متناوب) | کاهش جزئی در نرخ خوردگی |
| کلر باقیمانده > 0.2 ppm (پساب) | با مقررات EPA محدود شده است |
مقاومت در برابر رسوب زیستی دریایی
آلیاژهای نیکل مس مدتهاست که به دلیل مقاومت ذاتی در برابر رسوبهای دریایی شناخته شدهاند.مطالعات نشان می دهد:
رسوب استمشاهده نشده استروی آلیاژهای حاوی 80 درصد مس یا بیشتر
فقط رسوب اولیهدر C71500 ذکر شده است
سرعت های اولیه و پیوسته آببالاتر از 1 متر بر ثانیهمی تواند بیشتر آلیاژها را عاری از رسوب زیستی نگه دارد
| آلیاژ | مقاومت در برابر رسوب زیستی | فرکانس تمیز کردن مکانیکی |
|---|---|---|
| C70600 (90/10) | عالی (کمی برتر) | هر 3-4 ماه یکبار |
| C71500 (70/30) | خوب | هر 2-3 ماه یکبار |
| تیتانیوم | Poor (requires >سرعت یا کلر 1.2 متر بر ثانیه) | 12 بار در 120 روز |
دستورالعمل انتخاب مواد
انتخاب لوله
| وضعیت | آلیاژ توصیه شده |
|---|---|
| آب دریا تمیز، سرعت معمولی (کمتر یا مساوی 3.6 متر بر ثانیه) | C70600 (90/10) |
| سرعت های بالاتر، آشفتگی، جامدات حباب شده | C71500 (70/30)، C71640 یا C72200 |
| تانکرهای بزرگ با آبگیر | C71640 |
| آب دریا آلوده (H2S، آمونیاک) | C71500 (ترجیحا) |
انتخاب صفحه لوله
| آلیاژ لوله | آلیاژ لوله لوله توصیه شده |
|---|---|
| C70600 | C70600 |
| C71500 / C71640 | C71500 |
انتخاب واترباکس
| مواد | توصیه |
|---|---|
| فولاد کربن (روکش شده) | نیاز داردحفاظت کاتدی(آندهای گالوانیکی یا جریان تحت تاثیر) |
| Ni-در برابر چدن مقاومت کنید | مقاومت در برابر خوردگی بهتر از فولاد است، اما محافظت گالوانیکی برای لوله ها فراهم می کند |
| جامد C70600 / C71500 | به طور گسترده در کشتی ها و کارخانه های آب شیرین کن استفاده می شود |
سوالات متداول
1. تفاوت UNS C70600 و UNS C71500 برای لوله های کندانسور چیست؟
UNS C70600 (نیکل مس 90/10)حاوی 90 درصد مس و 10 درصد نیکل است که مقاومت بالایی در رسوب زیستی دارد.UNS C71500 (نیکل مس 70/30)حاوی 70٪ مس و 30٪ نیکل است که استحکام بالاتر و مقاومت بهتری در برابر خوردگی برخورد در سرعت های بالاتر آب دریا ایجاد می کند.
2. حداکثر سرعت طراحی برای لوله های مبدل حرارتی ASTM B111 C70600 چقدر است؟
برایASTM B111 C70600لوله ها در سرویس آب دریا، حداکثر سرعت طراحی است3.6 متر در ثانیه(تقریبا 12 فوت در ثانیه). بیش از حد این می تواند باعث حمله برخورد شود.
3. آیا مواد C71500 برای ساخت کندانسور نیاز به عملیات حرارتی بعد از جوش{2}} دارد؟
خیرجنس C71500هنگامی که با استفاده از روشهای معمولی مانند GTAW/TIG با فلز پرکننده ERCuNi جوش داده میشود، نیازی به عملیات حرارتی پس از{0}}جوشکاری نیست.
4. نرخ خوردگی معمولی نیکل مس 70/30 در آب دریای تمیز چقدر است؟
نرخ خوردگی معمولی برایمس نیکل 70/30در جریان تمیز آب دریا است0.0025 - 0.025 میلیمتر در سال، که آن را برای اکثر برنامه های دریایی که به 20+ سال عمر مفید نیاز دارند، مناسب می کند.
5. چگالی C71500 چگونه بر محاسبات وزن مبدل حرارتی تأثیر می گذارد؟
اینچگالی c715008.94 g/cm³ است. این برای محاسبه وزن کل مبدل حرارتی برای حمل و نقل، طراحی پشتیبانی سازه و برنامه ریزی لجستیک ضروری است.
6. آیا می توان از لوله های sb111 c71500 در آب دریاهای آلوده حاوی سولفید هیدروژن استفاده کرد؟
sb111 c71500 (70/30)برای آب دریای آلوده حاوی H2S بیش از 90/10 ترجیح داده می شود، اگرچه کاملاً مصون نیست. اگر فیلم محافظ بالغ باشد، قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت- قابل تحمل است.
7. حداقل سرعت آب برای جلوگیری از رسوب در لوله های مسی نیکل چقدر است؟
حداقل سرعت آب برای جلوگیری از رسوب رسوب و خوردگی زیر رسوبی برایلوله مسی c70600است1.0 متر در ثانیه. کمتر از این، می توان انتظار شکست در عرض 6-12 ماه را داشت.
8. چرا آلیاژ لوله لوله نباید نجیب تر از آلیاژ لوله برای کندانسورهای asme sb466 c715 باشد؟
برایasme sb466 c715کندانسورها، ورق لولهای که نجیبتر از لوله است، یک جفت گالوانیکی ایجاد میکند که در آن لوله کمتر نجیب به آند تبدیل میشود، و باعث تسریع خوردگی در انتهای لوله، جایی که به صفحه لوله میرسد، میشود.
9. محدوده دمای بازپخت برای آلیاژ مس نیکل سرد- UNS C71500 چقدر است؟
برایآلیاژ مس نیکل UNS C71500، محدوده دمای بازپخت برای بازیابی شکل پذیری پس از کار سرد است700 - 825 درجه.
10. قابلیت ماشینکاری نیکل مس 70/30 با برنج برش آزاد برای تولید فلنج چگونه است؟
اینقابلیت ماشینکاری نیکل مس 70/30رتبه بندی 20% برنج برنجی رایگان-است، به این معنی که به سرعت کمتر و ابزار قدرتمندتری نیاز دارد. ماشینکاری C71500 کمی سخت تر از C70600 است زیرا مقدار نیکل آن بیشتر است.
11. چه نوع جوشکاری برای لوله های مبدل حرارتی C70600 به تیوب ورق توصیه می شود؟
جوشکاری قوسی تنگستن گازی (GTAW/TIG)با فلز پرکننده ERCuNi (AWS A5.7) روش توصیه شده برای جوشکاری استلوله های C70600به صفحات لوله آلیاژ مس
12. آیا گزارشهای بازرسی شخص ثالث برای لولههای کندانسور C71500 موجود است؟
بله. گزارشهای بازرسی شخص ثالث (SGS، BV، ABS، DNV)-لوله های کندانسور C71500در صورت درخواست مشتری، از جمله گواهینامه های آزمون آسیاب EN 10204 3.1 در دسترس هستند.
تجهیزات کارخانه
| تجهیزات | هدف از تولید نیکل مس |
|---|---|
| کوره ذوب القایی | کنترل دقیقترکیب شیمیایی c71500 |
| ماشین ریخته گری پیوسته | تولید بیلت |
| پرس اکستروژن | تشکیل پوسته توخالی |
| آسیاب سرد پیلگر | کاهش قطر لوله |
| نیمکت بکش | اندازه نهایی و پرداخت سطح |
| کوره آنیلینگ | کاهش استرس (700-825 درجه برای C70600/C71500) |
| دستگاه صاف کننده | دقت ابعادی |
| مرکز ماشینکاری CNC | تولید فلنج و اتصالات |
| تجهیزات NDT | جریان گردابی و تست اولتراسونیک |
گواهینامه ها
