1: Kokia yra pagrindinė vario nikelio 90/10 vamzdžio (UNS C70600) metalurginė sudėtis ir kaip ši kompozicija konkrečiai prisideda prie jo veiksmingumo naudojant jūros vandenį?
Vario nikelis 90/10, standartizuotas kaip UNS C70600, turi vardinę sudėtį: 88,7% Cu, 10% Ni, 1,3% Fe ir 0,05% Mn. Ši tiksli legiravimo formulė nėra savavališka, bet sukurta taip, kad būtų sukurta tvirta, vienos fazės (alfa) tirpalo struktūra.
10 % nikelio yra pagrindinis veiksnys, didinantis lydinio bendrą atsparumą korozijai, pašalinant jį nuo gryno vario savybių. Dar svarbiau, kad 1,3 % geležies yra apgalvotas, optimizuotas priedas. Kai lydinys yra veikiamas deguonies prisotinto jūros vandens, susidaro plona, apsauginė ir savaime{4}}atsitaisanti paviršiaus oksido plėvelė. Ši plėvelė yra ne tik vario oksidas (Cu₂O), bet sudėtingas, prilipęs sluoksnis, kuriame geležis pirmiausia oksiduojasi ir įsijungia į Cu2O matricą, smarkiai ją sustiprindama. Ši geležimi{7}}prisodrinta plėvelė užtikrina išskirtinį atsparumą smūgiams ir erozijai{8}}korozijai, kurios yra dažni jūros vandens vamzdynų gedimo būdai, kai yra didelis greitis arba turbulentinis srautas. Manganas prisideda prie deoksidacijos gamybos metu ir pagerina apdirbamumą karštu būdu. Dėl šio sinergetinio derinio vamzdžių medžiaga pasižymi išskirtiniu atsparumu jūros vandens korozijai, dideliu atsparumu makroužterštumui (baravykai, midijos), geru lankstumu ir šilumos laidumu, todėl tai yra pasaulinis jūros vandens aušinimo ir gaisrinio vandens sistemų standartas.
2: Kokie yra kritiniai aspektai ir geriausia praktika suvirinant vario nikelio 90/10 vamzdžius, ypač susijusius su užpildo metalo parinkimu ir po-suvirinimo terminiu apdorojimu?
Suvirinant C70600 vamzdį reikia griežtai laikytis procedūrų, kurios skiriasi nuo tų, kurios naudojamos anglies ar nerūdijančio plieno atveju, siekiant išsaugoti atsparumą korozijai.
Užpildo metalo pasirinkimas: Pagrindinė taisyklė yra naudoti užpildą, kurio atsparumas korozijai yra toks pat arba didesnis. Pramonės standartas yra ERCuNi (AWS A5.6 klasifikacija), kurio sudėtis labai atitinka netauriųjų metalų sudėtį, dažnai su šiek tiek didesniu geležies ir mangano kiekiu (pvz., 66,5 % Cu, 30 % Ni, 1,5 % Fe, 1,5 % Mn), siekiant kompensuoti elementų nuostolius suvirinimo metu ir užtikrinti, kad katodinis suvirinimo metalas išliktų pagrindinis metalas. Naudojant netinkamą užpildą, pvz., bronzos (alavo -pagrindo) lydinį, susidarys galvaninė pora ir greitai selektyvi suvirinimo arba karščio{10}}paveiktos zonos korozija (HAZ).
Suvirinimo praktika ir švara: norint pašalinti tvirtą paviršiaus oksidą, būtina kruopščiai nuvalyti suvirinimo jungtį specialiu nerūdijančio plieno šepečiu. Dujinis volframo lankinis suvirinimas (GTAW/TIG) yra tinkamiausias šaknies ir dažnai užpildymo procesas, naudojant 100 % argono apsaugines ir atramines dujas, kad būtų išvengta oksidacijos. Šilumos tiekimas turi būti kontroliuojamas, kad būtų išvengta per didelio grūdų augimo HAZ.
Po-suvirinimo terminis apdorojimas (PWHT): dėl to negalima-derėtis dėl visiško atsparumo korozijai atkūrimo. Suvirinimo procesas gali sukelti nikelio -turtingų fazių nusodinimą HAZ grūdelių ribose, todėl šios zonos tampa anodinės ir jautrios vietiniam poveikiui. Norint iš naujo ištirpinti šias fazes ir atkurti vienalytę vienfazę struktūrą, reikalingas visiškas tirpalo atkaitinimo terminis apdorojimas (kaitinimas iki 1100 -1150 laipsnių F / 590-620 laipsnių, po kurio greitai gesinamas). Didelėse sistemose vietinis indukcinis šildymas ir kontroliuojamas gesinimas yra standartinė lauko praktika. PWHT praleidimas yra pagrindinė CuNi 90/10 vamzdynų sistemų priešlaikinių duobių ir suvirinimo linijų korozijos gedimų priežastis.
3: Kaip projektuojant ir montuojant CuNi 90/10 vamzdynų sistemą atsižvelgiama į galvaninę koroziją, ypač jungiant prie kitų medžiagų, pvz., plieninių flanšų ar titano vamzdžių lakštų?
Galvaninė korozija yra pagrindinis dizaino aspektas, nes CuNi 90/10 yra elektrochemiškai kilnus, palyginti su daugeliu įprastų konstrukcinių medžiagų.
Galvaninė serija jūros vandenyje: praktiškoje galvaninėje serijoje, skirta tekėti jūros vandeniui, CuNi 90/10 yra vidutiniškai kilnioje padėtyje. Jis yra katodinis anglies plienui, ketui ir aliuminiui, bet anodinis pasyvesniems lydiniams, tokiems kaip titanas, aukštos -klasės nerūdijantis plienas (6Mo, super dupleksas) ir nikelio lydiniai. Šis pozicionavimas diktuoja ryšio strategijas.
Prijungimas prie ne tokių tauriųjų medžiagų (pvz., plieninių flanšų): kai CuNi 90/10 vamzdis suvirinamas arba prisukamas prie anglinio plieno komponentų, plienas veiks kaip aukojamas anodas ir pirmiausia koroduoja. Norėdami tai sušvelninti:
Izoliaciniai rinkiniai: naudokite visą{0}}veidą izoliuojančių tarpiklių rinkinius, izoliacines varžtų įvores ir poveržles, kad elektriškai atskirtumėte du metalus.
Apsauginės dangos: plieninį komponentą užtepkite tvirtomis, švenčių-neturinčiomis dangomis (pvz., epoksidine derva), kuri tęsiasi gerokai už sankryžos. Svarbu, kad niekada nedenkite tik tauraus CuNi vamzdžio, nes taip susidarytų mažas atviras anodas (plienas), prijungtas prie didelio katodo (padengto CuNi), pagreitinantis plieno korozijos greitį.
Katodinė apsauga: integruoti plieninį komponentą į sistemos katodinės apsaugos (aukotojo anodo arba įtampančios srovės) schemą.
Prijungimas prie tauresnių medžiagų (pvz., titano vamzdžių lakštų): pagal šį scenarijų CuNi 90/10 vamzdis tampa anodu. Tai paprastai yra ne tokia rimta, bet vis tiek reikia valdyti, išlaikant didelį paviršiaus ploto santykį (CuNi plotas turėtų būti daug didesnis nei titano plotas) ir užtikrinti, kad CuNi vamzdis būtų švarus ir be nuosėdų, kad būtų išlaikyta jo apsauginė plėvelė.
4: Kokie yra standartiniai CuNi 90/10 vamzdžių gamybos procesai ir kuo besiūliai (ASTM B466) ir suvirinti (ASTM B467) gaminiai skiriasi savo pritaikymu ir kvalifikacija?
CuNi 90/10 vamzdis gaminamas pagal du pagrindinius ASTM standartus, apibrėžiančius jo gamybos būdą ir įtakojančius jo tinkamumą įvairioms paslaugoms.
Besiūlis vamzdis (ASTM B466): šis vamzdis gaminamas išspaudžiant arba praduriant kietą ruošinį, po to sukalant arba ištraukiant iki galutinio dydžio. Išilginės suvirinimo siūlės nebuvimas yra pagrindinis jos pranašumas, užtikrinantis vienalytes mechanines savybes ir vienodą atsparumą korozijai per visą perimetrą. Besiūliai vamzdžiai yra neginčijamas pasirinkimas:
Aukšto -slėgio įrenginiai (pvz., laivo gaisriniai vamzdynai, hidraulinės linijos).
Kritinės, didelio{0}}patikimumo sistemos, kuriose suvirinimo vientisumas kelia susirūpinimą.
Taikymas, kuriame yra didelis ciklinis įtempis arba temperatūra.
Karinio jūrų laivyno ir karinės specifikacijos, kurios dažnai reikalauja vientiso gaminio.
Suvirintas vamzdis (ASTM B467): jis gaminamas formuojant ir suvirinant juostelę arba plokštę, paprastai naudojant automatinį volframo inertinių dujų (TIG) arba plazminio lankinio suvirinimą (PAW). Tada suvirinimo siūlė apdorojama šaltai (pvz., tempiama arba valcuojama) ir visiškai termiškai{5}}apdorojama, kad jos struktūra būtų homogenizuota. Šiuolaikiniai suvirinti CuNi vamzdžiai siūlo puikią kokybę už mažesnę kainą, ypač didesnio skersmens (daugiau nei 6 colių) atveju.
Žemo ir vidutinio slėgio jūros vandens aušinimo linijos.
Didelio{0}}skersmens įleidimo ir išleidimo linijos elektrinėse ir gėlinimo įrenginiuose.
Ne-kritiniai, didelio tūrio
Kvalifikacija: abiejų tipų bandymai atliekami griežtai, įskaitant hidrostatinius, išlyginimo, flanšo ir neardomuosius elektrinius bandymus. Esant svarbioms paslaugoms galutinis vartotojas gali nurodyti papildomus bandymus, pvz., ultragarsinį patikrinimą (privaloma aptikti besiūlių vamzdžių sluoksnius ir suvirintų vamzdžių susiliejimo trūkumą) ir visą korozijos kupono bandymą.
5: Kokia konkreti eksploatavimo ir priežiūros praktika yra būtina norint užtikrinti ilgalaikį (25+ metų) CuNi 90/10 jūros vandens vamzdynų sistemos tarnavimo laiką?
Kad „CuNi 90/10“ tarnautų daug{0}} dešimtmečius, reikia tinkamai veikti nuo pat pirmos dienos ir tinkamai atlikti techninę priežiūrą.
Commissioning and Film Formation: The most critical period is the first few months of service. The protective oxide film requires clean, oxygenated water to form properly. Systems must be flushed with clean seawater and brought into service gradually. Avoiding stagnant conditions and ensuring a minimum flow velocity (typically >1 m/s) per šį laikotarpį yra labai svarbus norint sukurti stabilią apsauginę plėvelę. Užteršto vandens, kuriame yra sulfidų, poveikis eksploatacijos metu gali apnuodyti plėvelę ir dėl to visam laikui sumažėti atsparumas korozijai.
Veikimo parametrai:
Greitis: išlaikyti projektinį srauto greitį tarp 1-3,5 m/s. Greitis, mažesnis nei 0,6 m/s, leidžia susidaryti nuosėdoms ir žemai{5}}nuosėdoms; esant didesniam nei 4,5 m/s greičiui, kyla erozijos-korozijos pavojus.
Vėdinimas: įsitikinkite, kad jūros vandens šaltinis yra gerai{0}}prisotintas deguonimi. De-aeruotas arba sulfidais-užterštas vanduo suardo apsauginę plėvelę.
Temperatūra: Atsparus iki ~400 laipsnių F (204 laipsnių F) švariame vandenyje, ilgalaikis veikimas jūros vandenyje paprastai ribojamas iki 30 laipsnių (86 laipsnių F), kad būtų optimalus plėvelės stabilumas.
Techninės priežiūros praktika:
Valymas: jei būtinas mechaninis valymas (pvz., valymas šepečiu, valymas), naudokite ne-geležies įrankius (nailoną, bronzą), kad išvengtumėte geležies užteršimo. Reikėtų vengti abrazyvinio valymo, nes jis pažeidžia apsauginę plėvelę.
Padėjimo-procedūros: ilgesnį--tarnavimo laikotarpį (sausas-dokas) sistemą reikia kruopščiai nuplauti gėlu vandeniu, visiškai nusausinti ir palikti sausą. Galimas drėgnas klojimas-apdorotu vandeniu, tačiau reikia kruopštaus cheminės kontrolės, kad būtų išvengta duobių susidarymo.
Patikra: Reguliarus vidinis vaizdo patikrinimas gali stebėti, ar nesusikaupia nuosėdų ar vietinių atakų, ypač suvirinimo siūlėse, posūkiuose ir turbulencijos vietose. Ultragarsinis storio tyrimas fiksuotose, pažymėtose vietose pateikia duomenis apie bendruosius korozijos laipsnius.
Suprasdami ir valdydami šiuos veiksnius-nuo metalurgijos ir suvirinimo iki sistemų projektavimo ir vandens chemijos-inžinieriai gali visiškai išnaudoti įrodytą vario nikelio 90/10 vamzdžio patvarumą, todėl tai yra ekonomiškai{4}}efektyvus sprendimas per visą sudėtingų jūrinių ir atviroje jūroje esančių įrenginių gyvavimo ciklą.
