סגסוגות ניקל נחושת (C70600 ו-C71500)הקימו היסטוריה ארוכה ומוצלחת במחלפי חום, מעבים ומערכות צנרת מקוררות במי ים. עבור תחנות כוח, ספינות, מתקני עיבוד כימיים ומפעלי התפלה, צינור מחליף החום הוא המרכיב הקריטי שקובע את אמינות ויעילות המערכת הכוללת.
מדריך זה מכסה כל דבר, החל מאיכות המים ותכנון מערכת היניקה ועד עמידות בפני קורוזיה, בחירת חומרים ונהלי תחזוקה עבורניקל נחושת 90/10 (UNS C70600)ו70/30 (UNS C71500)סגסוגות.
תפקידם של מחליפי חום במערכות ימיות
עבור הרוב המכריע של יישומי ציוד להעברת חום, חום מועבר בין שני זרמי נוזלים דרך קיר מוליך בעוד הזרמים נשארים נפרדים פיזית. קיר מוליך תרמית זה הואמחליפי חום מסוג צינור במעטפת-ו-סוג צינור, המהווים אחוז גדול מיחידות כאלה ב:
| תַעֲשִׂיָה | בַּקָשָׁה |
|---|---|
| ייצור חשמל | מעבים ראשיים, מערכות מי קירור |
| בניית ספינות | מעבים ראשיים ועזר, מצנני שמן |
| עיבוד כימי | מחליפי חום מעבדים, מצננים |
| הַתפָּלָה | קטעי התאוששות חום, מחממי מלח |
הצינור בעל הדופן הדק- יחסית, שנבחר בעיקר ליעילות העברת החום, חייב לתפקד היטב לאורך תקופות ארוכות בתנאי הפעלה קשים.סגסוגות ניקל נחושת הוכיחו את אמינותןבסביבות תובעניות אלו.
שיקולי איכות מים עבור צינורות ניקל נחושת
ניתוח מי ים סטנדרטי כולל טמפרטורה, מליחות, חמצן מומס ו-pH. עם זאת, לגורמים הבאים יש אהשפעה משמעותית על ביצועי סגסוגת נחושתויש לזהות:
| גוֹרֵם | השפעה על C70600 / C71500 |
|---|---|
| חמצן מומס | מועיל ליצירת סרטים |
| מימן גופרתי (H₂S) | קורוזיה מואצת, יוצרת סרט גופרתי שחור |
| אמוניה (NH₃) | יכול להזיק, במיוחד ל-C68700 |
| פסולת (מקלות, קונכיות, חצץ, חול) | גורם לחסימת צינור ושחיקה במורד הזרם |
| זחלים ימיים | חיבור ביולוגי במהלך זרימה נמוכה |
עיצוב מערכת היניקה: קו ההגנה הראשון
תכנון, תפעול ותחזוקה של מערכת צריכת מי הים יש אהשפעה עמוקה על ביצועי צינורות מחליף חום. כשלים בצינורות ממקומות פסולת הםכשלים במסךוצריך להכיר ככזה.
תצורת מסך הכנסה מומלצת
| סוג מסך | מַטָרָה | פתיחה אופיינית |
|---|---|---|
| בר גרייטס | הרחק פסולת גדולה (קופסאות, בולי עץ, דגים) | גָדוֹל |
| מסכי נסיעה | לסנן דגים, ציפורני סרטנים, קונכיות, שקיות | 1/2 אינץ' או פחות |
| מסכים נייחים (סל/אוטומטי) | הקרנה סופית לפני קופסת המים | 3/8 אינץ' |
דרישה קריטית:יש להגדיר את גודל צינור מחליף חום ל-aלפחות פי שניים מפתיחת המסך.
דוגמה למקרה ממתקן התפלה
במתקן אחד, מסך שבור (נפתח 3/8 אינץ') אפשר לסלעים, מסמר וחתיכות פלדה להיכנס לצרור הצינורות. הפסולת התמקמה בצינורות, והובילה לחדירת צינור במורד הלינה. המפעילים רשמו את אלה ככשלים בצינור, אבל הם היו באמתכשלים במסך.
עמידות בפני קורוזיה של סגסוגות ניקל נחושת
יצירת סרט מוצר קורוזיה
עמידות בפני קורוזיה שלC70600וחומר C71500במי ים תלוי לחלוטין בסרט מוצר הקורוזיה המגן שנוצר על פני השטח לאחר הרטבתו.
| זמן לאחר ההפעלה | מפלס נחושת בשפכים |
|---|---|
| 10 דקות | ירד פי 10 |
| שעה אחת | ירד פי 100 |
| 3 חודשים | זהה לצריכה (סרט בוגר) |
מציאת מפתח:האופי המגן של הסרט ממשיך לגדול14 שנות חשיפה. זה אחראי עלחיי שירות של 20+ שניםמסגסוגת C71500 במעבים על סיפונה ובמפעלי חוף.
קצב היווצרות סרט מוצר קורוזיה על סגסוגת C70600 במי ים
שיעורי קורוזיה של סגסוגת C70600 בחשיפה לטווח ארוך- למי ים
הרכב כימי של סגסוגות ניקל נחושת
| אֵלֵמֶנט | C70600 (90/10) | C71500 (70/30) | C71640 | C72200 |
|---|---|---|---|---|
| ניקל (ני) | 9.0 - 11.0 | 29.0 - 33.0 | 29.0 - 32.0 | 15.0 - 18.0 |
| Chromium (Cr) | - | - | - | 0.3 - 0.7 |
| ברזל (Fe) | 1.0 - 1.8 | 0.4 - 1.0 | 1.7 - 2.3 | 0.5 - 1.0 |
| מנגן (Mn) | 1.0 מקסימום | 1.0 מקסימום | 1.5 - 2.5 | 1.0 מקסימום |
| נחושת (Cu) | לְאַזֵן | לְאַזֵן | לְאַזֵן | לְאַזֵן |
השפעות מהירות על קורוזיה
קצב הקורוזיה של סגסוגות נחושת מושפע ממהירות מי הים מעל גבול מסוים. ככל שהסרט מגן יותר, כך הוא גבוה יותרמהירות פריצה.
| סַגסוֹגֶת | מהירות עיצוב מרבית (מ/ש) |
|---|---|
| C12200 (נחושת) | 0.6 |
| C44300 (אדמירליות פליז) | 1.2 |
| C68700 (פליז אלומיניום) | 2.4 |
| C70600 (90/10 Cu-Ni) | 3.6 |
| C71500 (70/30 Cu-Ni) | 4.6 |
| C72200 | > 9.0 |
| מינימום למניעת שקיעת משקעים | 1.0 |
| מהירות עיצוב רגילה | 2.0 |
חָשׁוּב:קצבי זרימה נמוכים (מתחת ל-1 m/s) הםמזיק כמו קצב זרימה גבוה. ניתן לצפות לקורוזיה תחת-משקעים וכשלים בצינור בתוך 6-12 חודשים במהירויות מתחת ל-1 m/s.
אפקטים של חול וסחף
| מַצָב | השפעה על C70600 / C71500 |
|---|---|
| חול < 200 עמודים לדקה | לעיתים רחוקות פוגע בסרט מגן |
| חול 200-1000 עמודים לדקה | שוחק יותר ויותר |
| חול > 1000 עמודים לדקה | דורש C71640 או C72200 |
| משקעי סחף/בוץ | מוביל לקורוזיה תת-תתת של פיקדונות ו-MIC |
סדר העמידות בפני שחיקה בחול (הכי לפחות):C71640 > C72200 > C71500 > C70600 > C68700
אפקטים גלווניים
סגסוגות ניקל נחושת תואמות זו לזו מבחינה גלווניתבמי ים. עם זאת, נדרשת זהירות בעת חיבור עם חומרים אחרים.
| זוּג | קצב קורוזיה של C70600 (מיקרומטר לשנה) | שיעור קורוזיה של סגסוגת אחרת (מיקרומטר לשנה) |
|---|---|---|
| C70600 לא מקושר | 31 | - |
| ג70600 + פלדת פחמן | 3 | 787 |
| ג70600 + טיטניום | 208 | 2 |
| ג71500 + פלדת פחמן | 3 | 711 |
| ג71500 + טיטניום | 107 | 2 |
השפעות הזיהום (מימן גופרתי / H₂S)
מי קירור מזוהמים המכיליםמימן גופרתי (H₂S)גרמו לכשלים מוקדמים בצינורות המעבה. המקורות העיקריים של גופרית הם:
חיידקים מפחיתי סולפטפועל על סולפט טבעי במי ים בתנאים אנאירוביים (בבוץ, סחף או משקעים)
ריקבון של תרכובות גופרית אורגניותמפני ריקבון של חומר צמחי ובעלי חיים במהלך תקופות כיבוי ממושכות
| מַצָב | קצב קורוזיה |
|---|---|
| היעדר מוחלט של חמצן | נמוך (אפילו ב-H₂S גבוה) |
| מי ים נקיים מאווררים | לְמַתֵן |
| מאוורר + H₂S (חולף) | גבוה מאוד |
השפעות של כלור
| ריכוז כלור | השפעה על סגסוגות Cu-Ni |
|---|---|
| 0.2 - 0.5 עמודים לדקה (רציף) | שולט בגידול ביולוגי, אין השפעה שלילית על קורוזיה |
| 1.5 עמודים לדקה (לסירוגין) | ירידה קלה בשיעור הקורוזיה |
| שאריות כלור > 0.2 ppm (קולחים) | מוגבל על ידי תקנות EPA |
עמידות ביולוגית ימית
סגסוגות ניקל נחושת הוכרו זה מכבר בעמידות אינהרנטית לעיבוי ימי.מחקרים מראים:
עיוות היאלא נצפהעל סגסוגות המכילות 80% נחושת או יותר
רק התעלפות מתחילהמצויין ב-C71500
מהירויות מים ראשוניות ורציפותמעל 1 m/sיכול לשמור על רוב הסגסוגות נקיות מזיהום ביולוגי
| סַגסוֹגֶת | עמידות ביולוגית | תדירות ניקוי מכני |
|---|---|---|
| C70600 (90/10) | מעולה (קצת מעולה) | כל 3-4 חודשים |
| C71500 (70/30) | טוֹב | כל 2-3 חודשים |
| טִיטָן | Poor (requires >מהירות של 1.2 מטר לשנייה או הכלרה) | 12 פעמים ב-120 ימים |
הנחיות לבחירת חומרים
בחירת צינורות
| מַצָב | סגסוגת מומלצת |
|---|---|
| מי ים נקיים, מהירויות רגילות (פחות או שווה ל-3.6 מ'/שניה) | C70600 (90/10) |
| מהירויות גבוהות יותר, מערבולות, מוצקים נגררים | C71500 (70/30), C71640 או C72200 |
| מיכליות גדולות עם פתחי סקופ | C71640 |
| מי ים מזוהמים (H₂S, אמוניה) | C71500 (מועדף) |
בחירת גיליונות צינור
| סגסוגת צינורות | סגסוגת צינורות מומלצת |
|---|---|
| C70600 | C70600 |
| C71500 / C71640 | C71500 |
בחירת קופסת מים
| חוֹמֶר | הַמלָצָה |
|---|---|
| פלדת פחמן (מצופה) | דורשהגנה קתודית(אנודות גלווניות או זרם מתרשם) |
| Ni-עמיד בפני ברזל יצוק | עמידות בפני קורוזיה טובה יותר מפלדה, אך מספקת הגנה גלוונית לצינורות |
| מוצק C70600 / C71500 | בשימוש נרחב בספינות ובמתקני התפלה |
שאלות נפוצות
1. מה ההבדל בין UNS C70600 ל-UNS C71500 עבור צינורות מעבה?
UNS C70600 (90/10 נחושת ניקל)מכיל 90% נחושת ו-10% ניקל, מה שמציע עמידות מעולה להדבקה ביולוגית.UNS C71500 (70/30 ניקל נחושת)מכיל 70% נחושת ו-30% ניקל, מספק חוזק גבוה יותר ועמידות טובה יותר בפני קורוזיה פגיעה במהירויות גבוהות יותר של מי ים.
2. מהי מהירות התכנון המקסימלית עבור צינורות מחליף חום ASTM B111 C70600?
עֲבוּרASTM B111 C70600צינורות בשירות מי ים, מהירות התכנון המקסימלית היא3.6 מטר לשנייה(כ-12 רגל לשנייה). חריגה זו עלולה לגרום להתקפת פגיעה.
3. האם חומר C71500 דורש טיפול בחום לאחר-ריתוך לייצור מעבה?
לֹא.חומר C71500אינו מצריך טיפול בחום לאחר-ריתוך כאשר הוא מרותך בשיטות קונבנציונליות כגון GTAW/TIG עם מתכת מילוי ERCuNi.
4. מהו שיעור הקורוזיה הטיפוסי של ניקל נחושת 70/30 במי ים נקיים?
שיעור הקורוזיה הטיפוסי עבורניקל נחושת 70/30במי ים זורמים נקיים הוא0.0025 - 0.025 מ"מ בשנה, מה שהופך אותו למתאים לרוב היישומים הימיים הדורשים 20+ שנות חיי שירות.
5. כיצד משפיעה הצפיפות של C71500 על חישובי משקל מחליף החום?
הצפיפות c71500הוא 8.94 גרם/ס"מ³. זה חיוני לחישוב משקל מחליף חום הכולל עבור משלוח, תכנון תמיכה מבנית ותכנון לוגיסטי.
6. האם ניתן להשתמש בצינורות sb111 c71500 במי ים מזוהמים המכילים מימן גופרתי?
sb111 c71500 (70/30)מועדף על פני 90/10 למי ים מזוהמים המכילים H₂S, אם כי הוא אינו חסין לחלוטין. אם הסרט המגן בוגר, חשיפה לטווח קצר- נסבלת.
7. מהי מהירות המים המינימלית למניעת שקיעת משקעים בצינורות ניקל נחושת?
מהירות המים המינימלית למניעת שקיעת משקעים וקורוזיה תת--תתצינור נחושת c70600הוא1.0 מטר לשנייה. מתחת לזה, ניתן לצפות לכשלים תוך 6-12 חודשים.
8. מדוע סגסוגת הצינורית לא תהיה אצילית יותר מסגסוגת הצינורות עבור מעבים asme sb466 c715?
עֲבוּרasme sb466 c715מעבים, יריעת צינור אצילית יותר מהצינור יוצר זוג גלווני שבו הצינור הפחות אצילי הופך לאנודה, ומאיץ קורוזיה בקצה הצינור שבו הוא פוגש את יריעת הצינור.
9. מהו טווח טמפרטורת החישול עבור-סגסוגת ניקל נחושת קרה UNS C71500?
עֲבוּרסגסוגת ניקל נחושת UNS C71500, טווח טמפרטורת החישול כדי לשחזר גמישות לאחר עבודה קרה הואתואר 700 - 825.
10. כיצד משתווה יכולת העיבוד של ניקל נחושת 70/30 לפליז חיתוך חופשי- לייצור אוגן?
היכולת עיבוד 70/30 ניקל נחושתהדירוג הוא 20% של פליז חיתוך-חינם, כלומר הוא דורש מהירויות איטיות יותר וכלי עבודה חזקים יותר. C71500 קשה מעט יותר לעיבוד מ-C70600 בשל תכולת הניקל הגבוהה יותר שלו.
11. איזה סוג ריתוך מומלץ עבור צינורות מחליף חום C70600 ליריעות שפופרות?
ריתוך קשת טונגסטן בגז (GTAW/TIG)עם מתכת מילוי ERCuNi (AWS A5.7) היא השיטה המומלצת לריתוךצינורות C70600לגליונות צינור מסגסוגת נחושת.
12. האם דוחות בדיקה של צד שלישי-זמינים עבור צינורות מעבה C71500?
כֵּן. דוחות בדיקה- של צד שלישי (SGS, BV, ABS, DNV) עבורצינורות קונדנסר C71500זמינים לפי בקשת הלקוח, כולל תעודות בדיקה של EN 10204 3.1 mill.
ציוד במפעל
| צִיוּד | מטרה לייצור ניקל נחושת |
|---|---|
| תנור התכה אינדוקציה | שליטה מדויקת בc71500 הרכב כימי |
| מכונת יציקה רציפה | הפקת בלט |
| לחץ שחול | היווצרות מעטפת חלולה |
| טחנת פילגר קרה | הפחתת קוטר הצינור |
| צייר ספסל | גודל סופי וגימור פני השטח |
| תנור חישול | הקלה במתח (700-825 מעלות עבור C70600/C71500) |
| מכונת יישור | דיוק מידות |
| מרכז עיבוד שבבי CNC | ייצור אוגן ואביזרים |
| ציוד NDT | זרם מערבולת ובדיקות אולטרסאונד |
תעודות
