Tub de níquel de coure polit: finalitat i definició
UNS C70600 és l'aliatge de coure-níquel 90/10 que s'utilitza per a la majoria dels tubs d'intercanviador de calor i condensadors refrigerats per aigua de mar-. ASTM B111/B111M, adoptat per ASME com a SB111, és l'especificació rectora per al tub de condensador sense soldadura i el material de virola produïts en aquest aliatge. "Polit" descriu l'estat de la superfície lliurada: en comptes de l'òxid lleuger que deixa el recuit final, el tub es polit mecànicament o es recuit brillant per donar una superfície llisa i lliure d'òxids{10}} amb una rugositat controlada.
L'acabat superficial no és cosmètic en aquesta aplicació. Un forat més llis significa una capa límit més prima i una millor transferència de calor, menys llocs per a la formació de dipòsits i contaminació biològica, una neteja més fàcil i una millor visibilitat en la inspecció visual i de corrents de Foucault. Per als intercanviadors que manipulen fluxos de processos de grau-alimentari, farmacèutics o d'alta-puresa, una superfície polida també redueix el risc de contaminació del producte i de retenció de partícules.
Graus de coure níquel i la seva química
| Denominació comercial | Número UNS | Aspectes destacats de la composició | Min. extensible | Min. rendiment | Elongació |
|---|---|---|---|---|---|
| CuNi 90/10 | C70600 | Cu 88,6 min, Ni 9-11, Fe 1,0-1,8, Mn 1,0 màx, Pb 0,05 màx, Zn 1,0 màx. | uns 40 ksi (275 MPa) | uns 15 ksi (103 MPa) | 30 % |
| CuNi 90/10 millorat | C7060X | Resta de Cu, Ni 10-11, Fe 1,5-2,0, Mn 0,5-1,0, Pb 0,01 màxim, Zn 0,2 màxim | uns 40 ksi (275 MPa) | uns 15 ksi (103 MPa) | 30 % |
| CuNi 70/30 | C71500 | Cu 65,0 min, Ni 29-33, Fe 0,40-1,00, Mn 1,0 màx, Pb 0,05 màx, Zn 1,0 màx. | uns 52 ksi (360 MPa) | uns 18 ksi (125 MPa) | 45 % |
| CuNi 70/30 modificat | C71640 | Resta de Cu, Ni 29-32, Fe 1,7-2,3, Mn 1,5-2,5 | uns 63 ksi (435 MPa) | uns 25 ksi (172 MPa) | tal com s'especifica |
El grau 90/10 millorat (C7060X) existeix perquè les especificacions de canonades i intercanviadors escrites per als sistemes d'aigua de mar requereixen un control més estricte dels elements residuals i un rang de ferro garantit: el ferro és l'element que construeix la pel·lícula protectora que resisteix la corrosió de l'erosió a l'aigua de mar que flueix. Els mínims publicats similars s'apliquen a totes les formes de producte, i els requisits mecànics que realment s'apliquen a una comanda determinada són els que s'especifiquen a l'estàndard i el temperament adquirits.
Opcions d'acabat superficial
Recuit brillant: recuit final en una atmosfera protectora, donant una superfície neta, lleugerament reflectant, lliure d'òxid pesat, alhora que conserva el temperament suau necessari per a l'expansió.
Decapat i passivat: òxid eliminat químicament, amb un acabat mat-uniforme i brillant; estàndard per a tubs subministrats a servei general d'intercanviador.
Polit mecànic: polit abrasiu de la superfície exterior, i del forat quan sigui necessari, fins a una rugositat especificada per a un servei higiènic i netejable.
Acabat mirall: polit d'alta-rugositat-reducció per a aplicacions on el control o l'aspecte d'encrasses és important.
Greixats o secs: els tubs es poden subministrar secs o amb una pel·lícula inhibidora de la corrosió-per a un llarg trànsit marítim, amb la pel·lícula retirada abans de la instal·lació.
Qualsevol que sigui l'acabat escollit, els extrems del tub s'esborren, el forat es neteja de residus de poliment i els tubs es tapen o s'emboliquen perquè la superfície polida arribi al lloc sense danys.
Tractament tèrmic, resistència a la calor i dades físiques
El tub de coure-níquel només es tracta tèrmicament per a dues finalitats: recuit suau i alleujament de l'estrès. El recuit de recristal·lització es realitza sobre una àmplia banda de temperatura d'aproximadament 620 a 900 graus C, seleccionada segons el grau de treball en fred, el contingut de níquel i els elements d'aliatge menors; Les altes temperatures s'associen amb temps de forn curts i continus i temperatures més baixes amb temps estàtics més llargs. El recuit d'alleujament-d'estrès es realitza entre 280 i 500 graus C, i una atmosfera-sense oxigen o lleugerament reductora evita la necessitat d'un decapat pesat després.
La resistència en calent millora amb el níquel i amb les addicions de ferro i manganès. El grau 90/10 s'utilitza en equips a pressió fins a uns 300 graus C i el grau 70/30 fins a uns 350 graus C; per sobre d'aquests límits, la força de fluència i els límits de tensió de fluència cauen ràpidament. L'aliatge 90/10 té una densitat d'uns 8,94 g/cm³ i una conductivitat tèrmica d'aproximadament 40 W/(m·K), un ordre de magnitud per sota del coure pur - que els dissenyadors d'intercanviadors de propietats comercialitzen contra la resistència a la corrosió de l'aliatge.
Comportament a la corrosió i condicions de servei
Aigua de mar i aigua salobre: excel·lent resistència a la corrosió general, a la corrosió per picats i esquerdes; l'aliatge no és susceptible de dezincificació perquè no conté zinc més enllà d'un màxim residual.
Fissures per corrosió per tensió: alta resistència en entorns de clorur, però s'hauria d'alleujar l'estrès-del tub-format en fred que subsegüentment s'estressa en servei.
Velocitat: mantingueu la velocitat de disseny en la regió d'1,5-3 m/s per al tub 90/10; velocitats més altes demanen 70/30 o virolles d'entrada.
Fouling: l'alliberament d'ions de coure limita el creixement marí, reduint la freqüència de neteja; la neteja mecànica no ha de rascar la pel·lícula protectora.
Amoníac i compostos d'amoni: agressius per a tots els aliatges de coure, de manera que s'han de revisar els productes químics de neteja-laterals-de vapor.
Punts d'Inspecció i Qualitat
Examen de corrents de Foucault de la longitud completa per detectar defectes de costura, paret i superfície; prova hidrostàtica on la comanda ho requereixi.
Verificació de la rugositat superficial del tub polit amb el valor de rugositat acordat, mesurat en posicions definides al llarg de la longitud.
Comprovació dimensional del diàmetre exterior, paret, longitud i rectitud, a més de la perpendicularitat dels extrems.
Inspecció visual del forat amb un endoscopi en tubs de mostreig per confirmar que s'han eliminat els residus de poliment i les marques de dibuix.
Propietats químiques i mecàniques certificades, amb traçabilitat del nombre de calor, en el certificat d'assaig del material.
Preguntes freqüents
P: Què afegeix "polit" a un tub de coure-níquel?
Una superfície polida redueix la formació d'encrasses i dipòsits, millora lleugerament la transferència de calor i fa que la neteja i la inspecció siguin més efectives. S'especifica per a intercanviadors higiènics, d'alta-puresa i sensibles a la contaminació-.
P: El polit canvia les propietats mecàniques?
No. El poliment és una operació superficial. La química i els requisits de tracció, rendiment i allargament segueixen sent els de l'aliatge i tremp ordenats sota ASTM B111 o ASME SB111.
P: Quin grau de coure-níquel s'hauria de seleccionar per a l'aigua de mar?
90/10 (C70600) s'adapta al servei d'aigua de mar de velocitat moderada a un cost raonable, mentre que 70/30 (C71500) es tria per a velocitats més altes, aigua contaminada i temperatures més altes.
P: Es necessita alleujar l'estrès després de doblegar-se?
Per a corbes moderats en tub recuit, normalment no és necessari. Quan la formació ha produït un treball en fred important i el tub veurà aigua de mar calenta, el recuit-d'alleujament de l'estrès en el rang de 280-500 graus C és una bona pràctica.
P: Es pot soldar el tub polit?
Sí. Els aliatges de coure-níquel es solden bé amb metall d'aportació coincident, i les formes soldades de l'aliatge estan cobertes per les seves pròpies especificacions. La superfície polida s'ha de netejar localment abans de soldar.
P: Com s'ha d'emmagatzemar el tub polit al lloc?
Assecat, a l'interior sempre que sigui possible, amb els taps finals al seu lloc i els farcells recolzats per evitar que s'inclini. L'aigua estancada i la sorra són les principals causes de danys a la superfície abans de la instal·lació.
