C70600 vs C71500 per il servizio dell'acqua di mare

Quando progetti un sistema di raffreddamento ad acqua di mare o uno scambiatore di calore marino, vedrai entrambiASTM B111 C70600EASTM B111 C71500sugli elenchi dei materiali approvati. Entrambi resistono alla corrosione dell'acqua di mare. Ma non sono la stessa cosa quando la velocità del flusso aumenta o la temperatura aumenta. Scegli il grado sbagliato e i tuoi tubi potrebbero guastarsi nel giro di mesi, non anni.

Di seguito un confronto tecnico focalizzato su due limiti critici: velocità del flusso dell'acqua di mare e temperatura di esercizio.

C70600 (rame-nichel 90/10) ha una velocità massima consigliata dell'acqua di mare compresa tra 2,5 e 3,0 metri al secondo.Al di sopra di questo intervallo la pellicola protettiva di ossido sulla superficie del tubo si rompe. Una volta scomparsa la pellicola, il metallo nudo si erode rapidamente.

Limiti di velocità per C70600 in diverse condizioni:

C71500 (nichel rame 70/30) può gestire velocità dell'acqua di mare fino a 4,0 - 4,5 metri al secondo.Il maggiore contenuto di nichel crea una pellicola protettiva più forte e aderente che resiste all'erosione meccanica.

Limiti di velocità per C71500 in diverse condizioni:

La bassa velocità è sicura per entrambi i gradi. L'alta velocità erode la pellicola protettiva e poi consuma il metallo.Il meccanismo è chiamato corrosione da impatto o corrosione da erosione. Quando l'acqua di mare colpisce il tubo ad alta velocità, rimuove lo strato protettivo di ossido. Il metallo fresco è esposto. Il ciclo si ripete e si forma una fossa o un solco.

Schema di corrosione per intervallo di velocità:

La corrosione da impatto è la perdita di metallo causata dal fluido ad alta velocità che taglia via la pellicola protettiva di ossido.Succede agli ingressi dei tubi, alle curve e ai cambiamenti improvvisi di diametro dove il flusso è turbolento. La pellicola protettiva sul nichel-rame ha uno spessore di soli micron. L'acqua ad alta velocità agisce come una sabbiatrice, rimuovendo ripetutamente la pellicola. Il metallo sottostante si erode formando fosse a forma di ferro di cavallo.

Luoghi in cui inizia per prima la corrosione da impatto:

Estremità di ingresso del tubo (da 0 a 300 mm dall'ingresso dell'acqua)

Lato a monte dei supporti dei tubi

Pieghe e gomiti

Giunti di piastre tubiere

Aree subito dopo le pompe

C70600 è sicuro fino a 60 gradi (140 gradi F) nel servizio con acqua di mare.Al di sopra di questa temperatura, la velocità di corrosione aumenta notevolmente. La pellicola protettiva diventa meno stabile. La vaiolatura e l'attacco localizzato diventano più probabili.

Limiti di temperatura per C70600:

Rimani sotto i 60 gradi per C70600. Ancora più interessante, passa a C71500 o cambia completamente materiale.

C71500 può gestire l'acqua di mare fino a 80 gradi (176 gradi F) prima che la corrosione diventi un serio problema.Il maggiore contenuto di nichel conferisce una migliore stabilità del film a temperature elevate. Alcune applicazioni spingono a 90 gradi con trattamento con solfato ferroso e stretto monitoraggio.

Limiti di temperatura per C71500:

Per ogni aumento di 10 gradi della temperatura, il tasso di corrosione raddoppia all’incirca.Questo è l'effetto Arrhenius. Un tubo che dura 30 anni a 30 gradi durerà solo 3-5 anni a 70 gradi, anche con la stessa chimica dell'acqua.

Tasso di corrosione relativo stimato in base alla temperatura:

Utilizzare C70600 per condizioni normali: velocità inferiore a 2,5 m/s e temperatura inferiore a 60 gradi. Passare a C71500 quando viene superato uno dei limiti.Non esiste una risposta unica, ma ecco una semplice tabella decisionale.

Matrice decisionale per C70600 vs C71500 in base a velocità e temperatura:

D1: Cos'è la corrosione da impatto e perché si verifica sui tubi in rame-nichel?

La corrosione da impatto è la perdita di metallo causata dal fluido ad alta velocità che taglia via la pellicola protettiva di ossido.La pellicola che protegge i tubi rame-nichel ha uno spessore di pochi micron. Quando l’acqua di mare si muove più velocemente di 2,5-3,0 m/s, erode fisicamente questa pellicola. Il metallo fresco viene esposto, si ossida e il ciclo si ripete. Il risultato è una fossa a forma di ferro di cavallo all'ingresso del tubo o in altre aree ad alta velocità. Questa è la modalità di guasto più comune per i tubi C70600.

Q2: Come si calcola la velocità massima consentita per il tubo C70600?

Non esiste una formula semplice, ma esistono linee guida di settore basate sul diametro interno del tubo e sulla qualità dell'acqua.Una regola comune: velocità massima (m/s)=2.5 per acqua di mare pulita, ridotta a 1,5-2,0 se sono presenti sabbia o detriti. Alcuni ingegneri utilizzano l'equazione empirica basata sul contenuto di nichel, ma per C70600 (10% Ni) il limite di sicurezza è ben stabilito pari a 2,5 m/s. In caso di dubbi, consultare la Copper Development Association o il proprio fornitore.

Q3: Qual è la differenza tra erosione e attacco ad impatto?

L'erosione è l'usura meccanica causata da particelle solide. L'impatto è la rottura del film dovuta solo alla velocità del fluido.L'erosione si verifica quando sabbia, limo o detriti colpiscono la parete del tubo. Sembrano scanalature lisce e lucide. L'impatto avviene anche in acqua di mare pulita quando la velocità è troppo elevata. Produce fosse a forma di ferro di cavallo. Entrambi danneggiano i tubi C70600, ma l'impatto è più comune nei sistemi con acqua di mare filtrata.

D4: Il C70600 è in grado di gestire velocità più elevate in acqua di mare pulita rispetto a acqua di mare carica di sabbia?

Sì, i limiti di velocità sono molto più bassi quando è presente la sabbia.In acqua di mare pulita, C70600 può gestire 2,5 m/s. Aggiungere anche una piccola quantità di sabbia (0,1% in peso) e la velocità di sicurezza scende a 1,5 m/s o meno. La sabbia agisce come uno strumento da taglio all'interno del tubo. C70600 non è una lega dura. Si eroderà rapidamente. C71500 fa meglio ma soffre ancora. Se hai sabbia, considera il titanio o un sistema rivestito in gomma.

Q5: Quale pellicola protettiva si forma su C70600 e C71500 nell'acqua di mare?

Sulla superficie del tubo si forma un sottile strato aderente di ossido di nichel-ferro.Per C70600, la pellicola contiene principalmente ossido di rame con piccole quantità di nichel e ferro. Per C71500, il maggiore contenuto di nichel produce una pellicola con più ossido di nichel, che è più dura e resistente all'erosione. Questo film si forma entro pochi giorni dall'esposizione all'acqua di mare. Una volta stabilito, blocca ulteriore corrosione. Il problema è che l'acqua ad alta velocità rimuove questa pellicola più velocemente di quanto si riforma.

D6: In che modo la temperatura modifica il tasso di corrosione dei tubi in rame-nichel?

Il tasso di corrosione raddoppia all’incirca per ogni aumento di 10 gradi della temperatura.Questa è la relazione di Arrhenius. Ad esempio, se C70600 si corrode a 0,025 mm/anno a 20 gradi, a 60 gradi la velocità è di circa 0,4 mm/anno. Questo è 16 volte più veloce. Anche la temperatura influisce sulla stabilità del film. Ad alta temperatura la pellicola protettiva si forma diversamente ed è più facile da rimuovere. Questo è il motivo per cui la maggior parte delle specifiche limitano il C70600 a 60 gradi nel servizio con acqua di mare.

Ogni lotto di tubi viene sottoposto a 5 controlli prima della spedizione:

Chimica→ Lo spettrometro conferma Ni 9-11%, Fe 1,0-1,8% (ASTM E1473)

Forza→ Prova di trazione fino alla rottura. Deve raggiungere un minimo di 310 MPa (ASTM E8)

Screpolatura→ La sonda a correnti parassite attraversa ogni tubo. Qualsiasi segnale=rifiutato (ASTM E243)

Duttilità→ Appiattire un anello sul muro 3x. Non sono ammesse crepe (ASTM B968)

Perdite→ Pressione idrostatica 3000 psi, mantenuta per 10 secondi (ASTM B111)

Riceverai un rapporto di prova del mulino con ogni ordine. Disponibile ispezione di terze parti (SGS, BV, Lloyds).

Tappi in plastica su entrambe le estremità

Carta VCI tra gli strati del tubo

Pellicola termoretraibile attorno a ciascun fascio

Reggette in acciaio per fissare il pacco

Custodia in legno per lunghezze di taglio piccole o dimensioni fragili

Fascio in acciaio + pallet in legno per tubi standard da 6-12 m

Etichetta impermeabile con grado, diametro esterno, parete, numero di colata, quantità

Dalla materia prima al tubo finito in un unico stabilimento:

Fusione(3 forni, 5 tonnellate ciascuno) → trasforma rame + nichel + ferro in lega liquida

Colata(2 linee) → versa il liquido nella billetta solida, diametro 80-220 mm

Estrusione(pressa da 3500 tonnellate) → perfora la billetta nel guscio del tubo cavo

Trafilatura a freddo(8 banchi) → tira il guscio attraverso gli stampi per ridurre il diametro esterno e la parete

Ricottura(4 forni) → riscalda il tubo a 600 gradi per ammorbidirlo dopo la trafilatura

Raddrizzamento e taglio(3 linee) → raddrizza il tubo e lo taglia a misura

Test(2 macchine a correnti parassite) → ispezione al 100%.

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