Kakšna je erozijsko-odpornost bakroniklja 70-30 v primerjavi s PTFE v morski vodi z visoko hitrostjo?

Gibajoča se slana voda, še posebej, če nosi lebdeči pesek ali delce školjk, deluje kot tekoči peskalnik v cevi izmenjevalnika toplote. Dva materiala, ki se običajno uporabljata pri servisiranju morske vode--70-30 baker-nikelj in PTFE se precej različno odzivata na to mehansko zlorabo. Izziv je več kot le odpornost proti koroziji. Dejanski boj je proti degradaciji zaradi udarca delcev z visoko hitrostjo.

Rezultat se lahko zdi protisloven v primerjavi 70-30 bakroniklja in PTFE erozije korozije morske vode. Ker je PTFE kemično inerten na morsko vodo, so bakrove zlitine še vedno elektrokemično aktivne kovine. Toda v okoliščinah abrazivnih visokohitrostnih tokov lahko močnejša kovinska zlitina včasih preživi dlje od mehkejšega polimera, ko erozija postane prevladujoč način okvare.

Erozija sistema morske vode-Korozija
Erozija-korozija je kombiniran mehanski in elektrokemični pojav.

Učinek hitrosti tekočine
Ko se hitrost morske vode poveča,

Turbulenca se stopnjuje

Tanke mejne plasti

Povečanje energije udarca delcev

obraba površine se pospeši

Pri suspendiranih trdnih snoveh material fizično odstrani s stene cevi tok tekočine.

Pesek kot abrazivno sredstvo
Delci drobnega peska lahko povzročijo:

Površinsko dolbenje

Strip film

Mikrorezovanje

Utrujenost zaradi udarcev se ponavlja

Resnost se razlikuje glede na:

Koncentracija delcev

Velikosti delcev

Trdota delcev

Oblika delca

Hitrost toka

Delci kremena so zelo sovražni zaradi svoje ostrine, trdote in kotne geometrije.

Kako se bakronikelj 70-30 ščiti
70-30 zlitina bakra in niklja je približno:

70% bakra

30 % niklja

Dolgo časa se ta zlitina uporablja za pomorske toplotne izmenjevalnike zaradi tvorbe zaščitne oksidne prevleke.

Samo{0}}okidna plast, ki se zdravi
Zlitina se razvije ob izpostavljenosti morski vodi:

Prevleka iz bakrovega oksida se trdno drži

Ta oksidna prevleka tvori zaščitno plast pred nadaljnjimi poškodbami.

Kovina je prekrita s samo{0}}keramično prevleko. Edina obramba polimera je njegova drsnost.

Odpornost pri visoki hitrosti toka
V čisti morski vodi je lahko oksidni film stabilen pri hitrostih reda:

3-4 m/s

V tem obsegu:

Odstranjevanje filma je še vedno omejeno

Površinski napad še pod nadzorom

Zaščitni sloj se vedno obnavlja

Če je oksidni film rahlo poškodovan zaradi abrazije, izpostavljena kovina hitro ponovno oksidira in ponovno vzpostavi zaščito.

Žilavost zlitine (mehanska)
Bakr{0}}nikljev osnovni material pod njim zagotavlja tudi mehansko odpornost.

Zlitina je

Prilagodljivost

Težko

Odporen na razpoke

Zmogljivost absorpcije energije udarca

Ta mehanska trdnost pomaga preprečiti katastrofalne poškodbe površine tudi v razmerah turbulentnega toka.

Reakcija PTFE na abrazivno morsko vodo
Razlika s PTFE je v tem, da ni kovina in ni odvisna od elektrokemične zaščite.

Popolna kemična inertnost PTFE je:

Odpornost proti koroziji na morsko vodo

Ni dovzeten za napad s kloridom

Odporen na kemično biološko obraščanje

Stabilen v slani vodi.

Ni procesa korozije in tako ni oksidnega filma, ki bi se razgradil.

Čisto mehansko drgnjenje
Pri PTFE je proces okvare praktično izključno mehanski.

Polimerna površina je lahko izpostavljena:

odrgnine

Erozija površine

Erozija delcev

Progresivna izguba materiala

PTFE je trd približno tako kot človeški noht, zato ga lahko pri visoki hitrosti pretoka poškodujejo ponavljajoči se udarci s peskom.

Omejitve hitrosti PTFE
PTFE nima trdote kovinskih zlitin in njegova varna delovna hitrost pri brušenju je bistveno manjša.

Pretok čiste vode proti pretoku s peskom
PTFE se dobro obnese v čisti morski vodi z zmernimi pogoji pretoka.

Vendar pa za storitve s peščeno gnojevko:

Praktične omejitve hitrosti se lahko zmanjšajo na približno 1-2 m/s

Zunaj tega obsega:

Stopnje obrabe se lahko hitro povečajo

Površina je lahko stanjšana.

Dolgotrajno poslabšanje-strukturne celovitosti

Dovoljena meja je zelo odvisna od koncentracije in agresivnosti suspendiranih trdnih snovi.

Pomen značilnosti delcev
Erozija PTFE je veliko večja, če so delci:

Okrogla ne oglata

Velik, ne dober

Trdna ne mehka

Čeprav gladek mulj pri nizkih koncentracijah lahko povzroči zelo malo škode, lahko ostri delci silicijevega dioksida polimer raztopijo veliko močneje.

Zakaj je bakronikelj 70-30 včasih bolj vzdržljiv kot PTFE
Ko razmišljamo o čistih kemičnih korozijskih medijih, je na splošno prednost PTFE.

Vendar pa je primerjava drugačna v primeru abrazivnih pogojev morske vode.

Inertnost in trdota
70-30 Cu-Ni prednosti

Povečana trdota površine

Oksidna zaščita, samo{0}}celjenje

Boljša odpornost na rezanje delcev

PTFE zagotavlja:

Popolna kemična odpornost

Obnašanje površin z nizkim trenjem

Brez elektro-kemične razgradnje

Toda njegova glavna napaka pri erozivni službi je mehkoba.

Zaščita podplata PTFE je trenje
Prednost je, da ima PTFE nizek koeficient trenja.

Spolzka površina bi lahko:

Zmanjšajte oprijem delcev

Zmanjšano drsno trenje

Razprši nekaj prenosa energije udarca

Vendar pa ta prednost morda ne bo zadostovala za kompenzacijo zmanjšane trdote materiala pod močnim abrazivnim tokom.

Tipične uporabe vsakega materiala
Optimalna izbira materiala je odvisna od tega, ali je glavni dejavnik pri uporabi korozija ali erozija.

Kje sije 70-30 Cupronickel
Cupronickel je še naprej zelo uspešen v:

kondenzatorji za pomorsko uporabo

Hladilna oprema, naval

Cevi za slano vodo z visokim pretokom

Storitev menjalnika, odpornega na pesek

še posebej, če je hitrost pretoka velika, vendar je kemija nekoliko tipična.

Kjer PTFE sije
PTFE je izjemen na naslednjih področjih:

Mešanice zelo korozivnih kemikalij v morski vodi

Sistemi za kloriranje

Zakisljevanje morskih voda

Sistemi za nadzor bioobraščanja

pod pogojem, da so suspendirane abrazivne trdne snovi omejene.

Vpliv zasnove sistema
Učinkovitost materiala je močno odvisna tudi od oblike izmenjevalnika in hidravlične zasnove.

Nadzor pretoka
Zmanjšanje erozije lahko vključuje:

Zmanjšanje hitrosti pretoka

Z bolj gladkimi komolci

Odprava nenadnih sprememb smeri

Namestitev separatorja peska

Hibridne strategije oblikovanja
Nekateri sistemi premišljeno mešajo materiale:

PTFE v kemično agresivnih okoljih

Cu-Ni v območjih visokega pretoka abrazivov

Tako lahko selektivno izkoristimo vsako snov.

Povzetek
Vrednotenje 70-30 kupronikla v primerjavi s PTFE v morski vodi pri visoki hitrosti je klasičen inženirski kompromis med kemično inertnostjo in mehansko vzdržljivostjo. PTFE je popolnoma odporen proti koroziji zaradi morske vode, čeprav je njegova razmeroma mehka površina lahko zelo erodirana, ko je izpostavljena hitremu-premikajočemu se toku s peskom. V praksi so v takih pogojih hitrosti omejene na morda 1-2 m s-1.

Nasprotno pa se 70-30 bakrov-nikelj ščiti z robustno, samozdravljivo prevleko iz bakrovega oksida, ki lahko prenese hitrost slane vode 3–4 m/s pri čisti uporabi in se še naprej obnavlja po zmernih abrazivnih poškodbah. Ta zaščitni premaz, skupaj z žilavostjo in mehansko odpornostjo zlitine, lahko omogoči daljšo življenjsko dobo v izjemno erozivnih pomorskih okoljih.

Tako je lahko pri močni uporabi peščene morske vode težja kovinska zlitina bolj vzdržljiva kot kemično boljši polimer. Na koncu je izbira materiala za pomorske toplotne sisteme bitka med dvema različnima močema: zmožnostjo kovine, da se samozdravi in ​​prenese fizične udarce, ter zmožnostjo polimera, da preprosto ne upošteva kemije.