Медно-никелевые сплавы (C70600 и C71500)имеют долгую и успешную историю в области теплообменников, конденсаторов и трубопроводных систем с охлаждением морской водой. Для электростанций, судов, химических перерабатывающих предприятий и опреснительных установок трубка теплообменника является важнейшим компонентом, определяющим общую надежность и эффективность системы.
В этом руководстве рассматривается все: от качества воды и конструкции водозаборной системы до коррозионной стойкости, выбора материалов и процедур технического обслуживания.медь-никель 90/10 (UNS C70600)и70/30 (УНС С71500)сплавы.
Роль теплообменников в морских системах
В подавляющем большинстве случаев применения теплообменного оборудования тепло передается между двумя потоками жидкости через проводящую стенку, в то время как потоки остаются физически разделенными. Эта теплопроводящая стена являетсятрубчатые теплообменники-и-трубчатого типа, которые составляют большой процент таких единиц в:
| Промышленность | Приложение |
|---|---|
| Производство электроэнергии | Главные конденсаторы, системы водяного охлаждения |
| Судостроение | Главный и вспомогательный конденсаторы, маслоохладители |
| Химическая обработка | Технологические теплообменники, охладители |
| Опреснение | Секции рекуперации тепла, подогреватели рассола |
Относительно тонкостенная-трубка, выбранная в первую очередь из-за эффективности теплопередачи, должна хорошо работать в течение длительного времени в сложных условиях эксплуатации.Медно-никелевые сплавы доказали свою надежность.в этих требовательных условиях.
Вопросы качества воды при использовании медно-никелевых трубок
Стандартные анализы морской воды включают температуру, соленость, растворенный кислород и pH. Однако следующие факторы имеютзначительное влияние на характеристики медного сплаваи должны быть идентифицированы:
| Фактор | Влияние на C70600/C71500 |
|---|---|
| Растворенный кислород | Полезен для формирования пленки. |
| Сероводород (H₂S) | Ускоренная коррозия, образует черную сульфидную пленку. |
| Аммиак (NH₃) | Может нанести вред, особенно C68700. |
| Мусор (палки, ракушки, гравий, песок) | Вызывает закупорку трубок и эрозию ниже по течению. |
| Морские личинки | Насадка для биообрастания при низком расходе |
Проектирование системы впуска: первая линия защиты
Проектирование, эксплуатация и техническое обслуживание системы забора морской воды имеютглубокое влияние на производительность трубок теплообменника. Повреждения трубок из-за скопления мусорасбои экранаи должно быть признано таковым.
Рекомендуемая конфигурация впускного экрана
| Тип экрана | Цель | Типичное открытие |
|---|---|---|
| Барные решетки | Не допускайте попадания крупного мусора (коробки, бревна, рыба) | Большой |
| Передвижные экраны | Отсеивайте рыбу, крабовые клешни, панцири, пакеты. | 1/2 дюйма или меньше |
| Стационарные грохоты (корзинные/автоматические) | Финальная проверка перед водяной камерой | 3/8 дюйма |
Критическое требование:Размер трубки теплообменника должен быть установлен наминимум в два раза больше открытия экрана.
Пример случая из опреснительной установки
На одном объекте из-за разбитого экрана (отверстие 3/8 дюйма) в пучок труб попали камни, гвозди и куски стали. Обломки застряли в трубах, что привело кпроникновение труб за ложементами. Операторы записали это как отказы трубок, но на самом деле это былисбои экрана.
Коррозионная стойкость медно-никелевых сплавов
Образование пленки продуктов коррозии
Коррозионная стойкостьC70600иМатериал C71500в морской воде полностью зависит от защитной пленки продуктов коррозии, образующейся на поверхности после ее смачивания.
| Время после запуска | Уровень меди в сточных водах |
|---|---|
| 10 минут | Уменьшено в 10 раз |
| 1 час | Уменьшено в 100 раз |
| 3 месяца | То же, что и прием (фильм для взрослых) |
Ключевой вывод:Защитная природа пленки продолжает усиливаться за счет14 лет воздействия. Это отвечает заСрок службы 20+ летсплава С71500 в судовых конденсаторах и береговых установках.
Скорость образования пленки продуктов коррозии на сплаве С70600 в морской воде
Скорость коррозии сплава C70600 при длительном-воздействии морской воды
Химический состав медно-никелевых сплавов
| Элемент | C70600 (90/10) | C71500 (70/30) | C71640 | C72200 |
|---|---|---|---|---|
| Никель (Ni) | 9.0 - 11.0 | 29.0 - 33.0 | 29.0 - 32.0 | 15.0 - 18.0 |
| Хром (Cr) | - | - | - | 0.3 - 0.7 |
| Железо (Fe) | 1.0 - 1.8 | 0.4 - 1.0 | 1.7 - 2.3 | 0.5 - 1.0 |
| Марганец (Mn) | 1,0 макс. | 1,0 макс. | 1.5 - 2.5 | 1,0 макс. |
| Медь (Cu) | Баланс | Баланс | Баланс | Баланс |
Влияние скорости на коррозию
На скорость коррозии медных сплавов влияет скорость морской воды, превышающая определенный предел. Чем защитнее пленка, тем вышескорость отрыва.
| Сплав | Максимальная расчетная скорость (м/с) |
|---|---|
| C12200 (медь) | 0.6 |
| C44300 (Адмиралтейская латунь) | 1.2 |
| C68700 (Алюминий Латунь) | 2.4 |
| C70600 (90/10 Cu-Ni) | 3.6 |
| C71500 (70/30 Cu{{3}Ni) | 4.6 |
| C72200 | > 9.0 |
| Минимум для предотвращения отложения осадка | 1.0 |
| Нормальная расчетная скорость | 2.0 |
Важный:Низкие скорости потока (ниже 1 м/с)так же разрушительно, как и высокие скорости потока. Коррозию под-отложениями и отказы труб можно ожидать в течение 6–12 месяцев при скоростях ниже 1 м/с.
Эффекты песка и ила
| Состояние | Влияние на C70600/C71500 |
|---|---|
| Песок < 200 частей на миллион | Редко повреждает защитную пленку. |
| Песок 200-1000 частей на миллион | Все более абразивный |
| Песок > 1000 частей на миллион | Требуется C71640 или C72200. |
| Отложения ила/грязи | Приводит к недостаточной-коррозии и MIC |
Порядок стойкости к истиранию песком (от большей к меньшей):C71640 > C72200 > C71500 > C70600 > C68700
Гальванические эффекты
Медно-никелевые сплавы гальванически совместимы друг с другом.в морской воде. Однако при соединении с другими материалами необходима осторожность.
| Пара | Скорость коррозии C70600 (мкм/год) | Скорость коррозии других сплавов (мкм/год) |
|---|---|---|
| Отсоединенный C70600 | 31 | - |
| C70600 + Углеродистая сталь | 3 | 787 |
| C70600 + Титан | 208 | 2 |
| C71500 + Углеродистая сталь | 3 | 711 |
| C71500 + Титан | 107 | 2 |
Последствия загрязнения (сероводород / H₂S)
Загрязненные охлаждающие воды, содержащиесероводород (H₂S)вызвали преждевременный выход из строя трубок конденсатора. Основными источниками сульфида являются:
Сульфатредуцирующие бактериидействие на природный сульфат в морской воде в анаэробных условиях (в илах, илах или отложениях отложений)
Гниение органических соединений серыот разложения растений и животных во время длительных периодов простоя
| Состояние | Скорость коррозии |
|---|---|
| Полное отсутствие кислорода | Низкий (даже при высоком H₂S) |
| Газированная чистая морская вода | Умеренный |
| Аэрированный + H₂S (переходной) | Очень высокий |
Эффекты хлора
| Концентрация хлора | Влияние на сплавы Cu-Ni |
|---|---|
| 0.2 - 0.5 стр/мин (непрерывно) | Контролирует биообрастание, не оказывает вредного воздействия на коррозию |
| 1,5 частей на миллион (прерывистый) | Небольшое снижение скорости коррозии |
| Остаточный хлор > 0,2 ppm (сточные воды) | Ограничено правилами EPA |
Устойчивость к морскому биообрастанию
Медно-никелевые сплавы уже давно получили признание за свою устойчивость к морским загрязнениям.Исследования показывают:
Загрязнение – этоне наблюдаетсяна сплавах, содержащих 80% меди и более
Только начальное загрязнениеотмечено на C71500
Начальная и постоянная скорости водывыше 1 м/сможет защитить большинство сплавов от биообрастания
| Сплав | Устойчивость к биообрастанию | Частота механической очистки |
|---|---|---|
| C70600 (90/10) | Отлично (немного лучше) | Каждые 3-4 месяца |
| C71500 (70/30) | Хороший | Каждые 2-3 месяца |
| Титан | Poor (requires >скорость 1,2 м/с или хлорирование) | 12 раз за 120 дней |
Рекомендации по выбору материалов
Выбор трубок
| Состояние | Рекомендуемый сплав |
|---|---|
| Чистая морская вода, нормальная скорость (менее или равна 3,6 м/с) | C70600 (90/10) |
| Более высокие скорости, турбулентность, увлеченные твердые частицы | C71500 (70/30), C71640 или C72200 |
| Большие цистерны с ковшами | C71640 |
| Загрязненная морская вода (H₂S, аммиак) | C71500 (предпочтительно) |
Выбор трубной решетки
| Трубный сплав | Рекомендуемый сплав трубных решеток |
|---|---|
| C70600 | C70600 |
| C71500 / C71640 | C71500 |
Выбор водяной камеры
| Материал | Рекомендация |
|---|---|
| Углеродистая сталь (с покрытием) | Требуеткатодная защита(гальванические аноды или подаваемый ток) |
| Ni-Стойкий чугун | Лучшая коррозионная стойкость, чем у стали, но обеспечивает гальваническую защиту труб. |
| Твердый C70600/C71500 | Широко используется на судах и опреснительных установках. |
Часто задаваемые вопросы
1. В чем разница между UNS C70600 и UNS C71500 для трубок конденсатора?
UNS C70600 (медь-никель 90/10)содержит 90% меди и 10% никеля, что обеспечивает превосходную устойчивость к биообрастанию.UNS C71500 (медь-никель 70/30)содержит 70% меди и 30% никеля, что обеспечивает более высокую прочность и лучшую устойчивость к ударной коррозии при более высоких скоростях морской воды.
2. Какова максимальная расчетная скорость для трубок теплообменника ASTM B111 C70600?
ДляАСТМ Б111 К70600труб, работающих в морской воде, максимальная расчетная скорость составляет3,6 метра в секунду(приблизительно 12 футов в секунду). Превышение этого значения может привести к ударной атаке.
3. Требует ли материал C71500 термообработки после-сварки при изготовлении конденсатора?
Нет.Материал C71500 does not require post-weld heat treatment when welded using conventional methods such as GTAW/TIG with ERCuNi filler metal.
4. Какова типичная скорость коррозии меди-никеля 70/30 в чистой морской воде?
Типичная скорость коррозии длямедь-никель 70/30в чистой проточной морской воде0.0025 - 0.025 мм в год, что делает его пригодным для большинства морских применений, требующих срока службы 20+ лет.
5. Как плотность C71500 влияет на расчет веса теплообменника?
c71500 плотностьсоставляет 8,94 г/см³. Это важно для расчета общего веса теплообменника при транспортировке, проектирования структурных опор и планирования логистики.
6. Можно ли использовать трубки sb111 c71500 в загрязненной морской воде, содержащей сероводород?
сб111 с71500 (70/30)предпочтительнее 90/10 для загрязненной морской воды, содержащей H₂S, хотя и не является полностью защищенным. Если защитная пленка созрела, кратковременное-воздействие допустимо.
7. Какова минимальная скорость воды для предотвращения отложения отложений в медно-никелевых трубках?
Минимальная скорость воды для предотвращения отложения отложений и коррозии под-отложениями длямедная труба c70600является1,0 метра в секунду. Ниже этого уровня отказов можно ожидать в течение 6-12 месяцев.
8. Почему сплав трубной решетки не должен быть более благородным, чем сплав трубок для конденсаторов asme sb466 c715?
Дляasme sb466 c715В конденсаторах трубная решетка, более благородная, чем трубка, создает гальваническую пару, в которой менее благородная трубка становится анодом, ускоряя коррозию на конце трубки, где она встречается с трубной решеткой.
9. Каков диапазон температур отжига медно-никелевого сплава холодной-обработки UNS C71500?
ДляМедно-никелевый сплав UNS C71500, диапазон температур отжига для восстановления пластичности после холодной обработки составляет700 - 825 градус.
10. Насколько обрабатываемость медно-никелевой стали 70/30 сравнима с обрабатываемостью свободной-латуни при производстве фланцев?
Обрабатываемость медно-никелевого сплава 70/30рейтинг составляет 20 % от бесплатной-резки латуни, что означает, что для нее требуются более медленные скорости и более мощные инструменты. C71500 немного сложнее обрабатывать, чем C70600, из-за более высокого содержания никеля.
11. Какой тип сварки рекомендуется приваривать трубы теплообменника C70600 к трубным решеткам?
Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW/TIG)с присадочным металлом ERcuNi (AWS A5.7) – рекомендуемый метод сварки.Трубки C70600к трубным решеткам из медных сплавов.
12. Доступны ли отчеты-проверок третьей стороны для трубок конденсатора C71500?
Да. Отчеты сторонних-проверочных проверок (SGS, BV, ABS, DNV) дляКонденсаторные трубки C71500доступны по запросу клиента, включая сертификаты заводских испытаний EN 10204 3.1.
Заводское оборудование
| Оборудование | Цель производства медно-никелевого сырья |
|---|---|
| Индукционная плавильная печь | Точный контрольc71500 химический состав |
| Машина непрерывного литья заготовок | Производство заготовок |
| Экструзионный пресс | Формирование полой оболочки |
| Холодная пилгерная мельница | Уменьшение диаметра трубы |
| Скамья для рисования | Окончательный размер и обработка поверхности |
| Печь отжига | Снятие напряжения (700-825 градусов для C70600/C71500) |
| Выпрямляющая машина | Точность размеров |
| Обрабатывающий центр с ЧПУ | Производство фланцев и фитингов |
| Оборудование неразрушающего контроля | Вихретоковый и ультразвуковой контроль |
Сертификаты
