Identità e denominazione delle leghe
CuNi 90-10 è la designazione ISO CuNi10Fe1Mn e lo stesso materiale porta diversi nomi specifici del sistema-: UNS C70600, simbolo EN CW352H, numero materiale DIN 2.0872, JIS C7060, designazione BSI CN102 e la designazione cinese BFe10-1-1. È una lega di rame-nichel lavorata con struttura cubica a facce centrate, nessuna trasformazione allotropica e quindi nessuna risposta di tempra-indurimento; la resistenza è controllata dalla lavorazione a freddo e dalla ricottura.
La composizione è volutamente ristretta. Circa il 10% di nichel fornisce la stabilità elettrochimica nelle soluzioni di cloruro, dall'1% al 2% di ferro costruisce la pellicola protettiva superficiale e il manganese agisce come disossidante e stabilizza la struttura di fase. Questa è la combinazione che conferisce al CuNi 90-10 la sua reputazione di lunga durata nei circuiti di raffreddamento dell'acqua di mare.
Composizione chimica
| Elemento | Requisito (%) | Ruolo |
|---|---|---|
| Cu | Resto | Metallo comune, trasferimento di calore |
| Ni | 9.0-11.0 | Resistenza alla corrosione, rafforzamento della soluzione |
| Fe | 1.0-1.8 | Pellicola protettiva, resistenza all'erosione |
| Mn | 1,0 massimo | Disossidazione, stabilità della microstruttura |
| Zn | 1,0 massimo | Controllo residuo |
| Pb | 0,05 massimo | Limite di impurità |
L'ordinazione secondo ASTM B111 consente inoltre la corrispondenza delle specifiche ASTM B466 per tubi senza saldatura, ASTM B395 per tubi piegati a U- e ASTM B552 per tubi dell'acqua. Gli equivalenti ASME sono SB111, SB466, SB395 e SB552.
Tempra, proprietà meccaniche e tolleranze
| Temperare | Condizione | Resistenza alla trazione | Allungamento | Utilizzo tipico |
|---|---|---|---|---|
| O61 | Ricotto | circa. 300-380 MPa | 30% minimo | Tubo espanso a rulli o piegato a U- |
| H55 | Luce disegnata | circa. 380-420 MPa | 10% minimo | Corse dritte, maggiore rigidità |
| H80 | Disegnato duro | superiore a 480 MPa | inferiore, previo accordo | Uso strutturale non-formabile |
Il controllo dimensionale è importante quanto i valori meccanici. Il tubo del condensatore viene normalmente ordinato con tolleranze di diametro esterno e parete strette in modo che la forza di espansione del rullo sia prevedibile e con un limite massimo di eccentricità in modo che la parete minima nell'area del giunto sia adeguata. Rettilineità, ovalità e pulizia del foro sono tutti specificati nell'ordine di acquisto.
I dati fisici utilizzati nella progettazione termica sono una densità di 8,94 g/cm³, una conduttività termica compresa tra 29 W/mK e 40 W/mK, un coefficiente di dilatazione termica di circa 17 × 10-6per grado nell'intervallo compreso tra 20 e 300 gradi e un modulo di elasticità di circa 140 GPa.
Applicazioni
Condensatori, raffreddatori, riscaldatori e sistemi di raffreddamento centralizzati marini e offshore.
Condensatori di superficie e scambiatori di calore ausiliari per centrali elettriche.
Riscaldatori salamoia per impianti di desalinizzazione, fasci tubieri dell'evaporatore e linee di scarico dell'acqua.
Scambiatori chimici e petrolchimici per acque salmastre, soluzioni neutre e alcaline.
Unità di trattamento dell'acqua di zavorra, raffreddatori dello scafo e raffreddatori del tubo di poppa.
Fogli tubieri del condensatore, rivestimenti della cassa dell'acqua e ghiere in materiale coordinato.
Perché CuNi 90-10 è preferito nei servizi con acqua di mare
Prove comparative in acqua di mare e registri di lungo servizio mostrano che il rame-nichel 90/10 supera le prestazioni dell'ottone all'alluminio e dell'ottone dell'ammiragliato alle stesse condizioni di velocità e aerazione, principalmente perché la sua pellicola protettiva si riforma rapidamente dopo il danneggiamento e perché la lega non è sensibile alla tensocorrosione nei cloruri. Inoltre inibisce il biofouling attraverso il lento rilascio di ioni rame, riducendo la frequenza di pulizia e mantenendo stabile il coefficiente di trasferimento del calore.
Laddove è presente sabbia o elevata aerazione, i limiti di velocità vengono ridotti o viene selezionata una gradazione 70/30. Laddove la chimica dell'acqua contiene solfuri o ammoniaca, vengono adottate misure aggiuntive come filtrazione, clorazione controllata e periodi di lavaggio con acqua di mare pulita. È buona norma mantenere il tubo umido dopo la messa in servizio, poiché ripetuti cicli di asciugatura e riumidificazione disturbano la pellicola protettiva.
Guida alla fabbricazione e alla gestione
CuNi 90-10 è facilmente formato a freddo, piegato e saldato. Il tubo ricotto può essere espanso a rulli in una piastra tubiera con una coppia controllata e le curve a U- sono formate con un raggio che mantiene l'ovalità entro il limite indicato in ASTM B395. La saldatura utilizza TIG o MIG con riempitivo di rame-nichel corrispondente; l'apporto di calore è mantenuto moderato, il giunto è schermato per prevenirne l'ossidazione e qualsiasi grasso, inchiostro o lubrificante a base di grafite viene prima rimosso perché questi elementi infragiliscono il rame-nichel alla temperatura.
Durante lo stoccaggio e l'installazione, i tubi devono essere conservati nelle casse di legno originali o su paglioli di legno, lontano da scaffalature in acciaio e da pozzanghere di cloruri. Le estremità aperte dei tubi sono tappate e le piastre tubiere sono forate con lubrificante non-grafitico. Dopo l'assemblaggio, un leggero lavaggio con acqua rimuove i detriti prima che il sistema venga messo in servizio con acqua di mare.
Domande frequenti
D: Cosa significa la designazione CuNi10Fe1Mn?
È il nome ISO per una lega di rame contenente circa il 10% di nichel con aggiunte di circa l'1% di ferro e circa l'1% di manganese, che è lo stesso materiale dell'UNS C70600 e del grado cinese BFe10-1-1.
D: Quale versione deve essere ordinata per uno scambiatore a fascio tubiero-e-?
Ordinare il tubo ricotto O61 quando il tubo verrà espanso a rulli nella piastra tubiera o formato in curve a U-e il tubo trafilato leggero H55 solo per le unità diritte dove non segue alcuna formatura.
D: Quanto dura il tubo CuNi 90-10 nell'acqua di mare?
La durata dipende dalla velocità, dalla composizione chimica dell'acqua e dalla manutenzione, ma le unità ben-progettate in acqua di mare pulita normalmente funzionano per due decenni o più con il fascio tubiero originale e solo con la pulizia di routine.
D: CuNi 90-10 è resistente alla tensocorrosione?
SÌ. La lega ha una struttura mono-fase e non mostra la tensocorrosione da cloruri che colpisce gli acciai inossidabili austenitici, motivo per cui rimane la scelta tradizionale per i condensatori.
D: Come viene saldato il CuNi 90-10 all'acciaio o alla piastra tubiera?
Giunti diversi sono realizzati con un riempitivo a base di nichel-o rame-nichel utilizzando una procedura qualificata e, quando è coinvolto l'acciaio, il lato rame-nichel è solitamente il dettaglio saldato mentre i componenti in acciaio vengono mantenuti elettricamente isolati o rivestiti per limitare gli effetti galvanici.
D: Quale documentazione accompagna una spedizione di esportazione?
Un certificato di fabbrica con numero di calore, analisi chimica, risultati dei test meccanici, registrazioni dei test di corrente parassita e di pressione, oltre a registrazioni dimensionali e la lista di imballaggio abbinata alle etichette del pacchetto.
