Каква е устойчивостта на-корозия на 70-30 Cupronickel в сравнение с PTFE в морска вода с висока скорост?
Остави съобщение
Движещата се солена вода, особено когато носи суспендиран пясък или фрагменти от черупки, функционира като течен пясъкоструен апарат в топлообменна тръба. Два материала, които обикновено се използват в услугите за морска вода--70-30 медно-никел и PTFE, реагират по съвсем различен начин на тази механична злоупотреба. Предизвикателството е нещо повече от устойчивост на корозия. Действителната борба е срещу деградацията, дължаща се на въздействието на частици с висока скорост.
Резултатът може да изглежда противоречив при сравнението 70-30 купроникел срещу PTFE ерозия корозия морска вода. Тъй като PTFE е химически инертен към морската вода, докато медните сплави все още са електрохимично активни метали. Но при абразивни обстоятелства с висока скорост на потока, по-твърдата метална сплав може понякога да издържи по-дълго от по-мекия полимер, когато ерозията стане доминиращ начин на повреда.
Ерозия на системата за морска вода-Корозия
Ерозията-корозията е комбинирано механично и електрохимично явление.
Ефект на скоростта на течността
С увеличаването на скоростта на морската вода,
Турбуленцията се влошава
Тънки гранични слоеве
Увеличаване на енергията на удара на частиците
повърхностното износване се ускорява
При суспендирани твърди вещества материалът се отстранява физически от стената на тръбата от потока течност.
Пясък като абразивен агент
Частиците фин пясък могат да причинят:
Повърхностно издълбаване
Лента филм
Микрорязане
Повтаряща се умора от удар
Тежестта варира в зависимост от:
Концентрация на частици
Размери на частиците
Твърдост на частиците
Форма на частицата
Скорост на потока
Кварцовите частици са силно враждебни поради тяхната острота, твърдост и ъглова геометрия.
Как 70-30 Cupronickel се предпазва
70-30 медно-никелова сплав е приблизително:
70% мед
30% никел
Дълго време тази сплав се използва за морски топлообменници поради образуването на защитно оксидно покритие.
Самовъзстановяващият се{0}}оксиден слой
Сплавта се развива при излагане на морска вода:
Покритие от меден оксид, прилепващо здраво
Това оксидно покритие образува защитен слой срещу по-нататъшно увреждане.
Металът е покрит със самовъзстановяваща се керамична обвивка. Единствената защита на полимера е неговата хлъзгавост.
Съпротивление при висока скорост на потока
В чиста морска вода оксидният филм може да бъде стабилен при скорости от порядъка на:
3-4 м/сек
В този диапазон:
Премахването на филм все още е ограничено
Повърхностната атака все още е под контрол
Защитният слой винаги се реформира
Ако оксидният филм е леко нарушен от абразия, откритият метал бързо се реоксидира и възстановява защитата.
Издръжливост на сплавта (механична)
Основният материал от мед-никел отдолу осигурява и механична устойчивост.
Сплавта е
Гъвкавост
трудно
Устойчив на напукване
Капацитет за поглъщане на енергия на удара
Тази механична якост помага за предотвратяване на катастрофални повреди на повърхността дори при условия на турбулентен поток.
PTFE реакция към абразивна морска вода
Разликата с PTFE е, че не е метал и не разчита на електрохимична защита.
Пълна химическа инертност PTFE е:
Устойчивост на корозия на морска вода
Не е податлив на нападение от хлорид
Устойчив на химическо биообрастване
Устойчив в солена вода.
Няма процес на корозия и следователно няма оксиден филм, който да се разруши.
Чисто механично триене
За PTFE процесът на повреда е почти изключително механичен.
Полимерната повърхност може да бъде подложена на:
ожулвания
Ерозия на повърхността
Ерозия на частици
Прогресивна загуба на материал
PTFE е твърд колкото човешки нокът, следователно при висока скорост на потока може да се повреди от многократни удари с пясък.
Граници на скоростта на PTFE
PTFE няма твърдостта на металните сплави и неговата безопасна работна скорост при абразивно обслужване е значително по-ниска.
Поток на чиста вода срещу поток, натоварен с пясък
PTFE се представя добре в чиста морска вода с условия на умерен поток.
Въпреки това, за услуга с пясъчна тор:
Практическите ограничения на скоростта могат да бъдат намалени до около 1-2 m/s
Извън този диапазон:
Степента на износване може да се увеличи бързо
Повърхността може да е изтънена.
Дългосрочно-влошаване на структурната цялост
Допустимата граница е силно зависима от концентрацията и агресивността на суспендираните твърди вещества.
Значение на характеристиките на частиците
Ерозията на PTFE е много по-голяма, ако частиците са:
Кръгла не ъглова
Голям, не добър
Твърд, не мек
Въпреки че гладката тиня при ниски концентрации може да причини много малко щети, острите частици силициев диоксид могат да разтворят полимера много по-силно.
Защо 70-30 Cupronickel понякога е по-издръжлив от PTFE
Когато се разглеждат чисти химически корозионни среди, PTFE обикновено е за предпочитане.
Сравнението обаче е различно в случай на абразивни условия на морска вода.
Инертност и твърдост
70-30 Cu-Ni предимства на
Повишена повърхностна твърдост
Оксидна защита, самовъзстановяване-
По-добра устойчивост на рязане на частици
PTFE осигурява:
Пълен химичен имунитет
Поведение на повърхности с ниско триене
Без електро{0}}химично разграждане
Но неговият недостатък в ерозивната услуга е мекотата.
Защитата на подметката на PTFE е триене
Предимството е, че PTFE има нисък коефициент на триене.
Хлъзгавата повърхност може да:
Намалете адхезията на частиците
Намалено триене при плъзгане
Разсейте част от трансфера на енергия на удара
Това предимство обаче може да не е достатъчно, за да компенсира намалената твърдост на материала при силен абразивен поток.
Типични приложения на всеки материал
Оптималният избор на материал зависи от това дали корозията или ерозията е основният фактор при приложението.
Където блести 70-30 мелхиор
Cupronickel продължава да се представя много добре в:
кондензатори за морска употреба
Хладилно оборудване военноморско
Тръбопровод за солена вода с голям поток
Услуга за обменник, устойчив на пясък
особено когато скоростта на потока е голяма, но химията е донякъде типична.
Където блести PTFE
PTFE е изключителен в следните области:
Морска вода смеси от силно корозивен химикал
Системи за хлориране
Подкисляване на морските води
Системи за контрол на биообрастването
при условие че суспендираните абразивни твърди вещества са ограничени.
Въздействието на дизайна на системата
Характеристиките на материала също са силно зависими от формата на топлообменника и хидравличната конструкция.
Контрол на потока
Намаляването на ерозията може да включва:
Намаляване на скоростта на потока
С по-гладки лакти
Премахване на резки промени в посоката
Монтаж на пясъкоотделител
Стратегии за хибриден дизайн
Някои системи смесват материали по съзнателен начин:
PTFE в химически агресивни среди
Cu-Ni в области с висок поток на абразиви
По този начин човек може избирателно да се възползва от всяко вещество.
Резюме
Оценката на 70-30 Cupronickel спрямо PTFE във високоскоростна морска вода е класически инженерен компромис между химическа инертност срещу механична издръжливост. PTFE е напълно устойчив на корозия от морска вода, въпреки че относително меката му повърхност може да бъде силно ерозирала, когато е подложена на бързо-движещ се поток, натоварен с пясък. На практика при такива условия скоростите са ограничени до може би 1-2 m s-1.
Обратно, 70-30 мед-никел се защитава със здраво, самовъзстановяващо се покритие от меден оксид, което може да понесе скорости на солена вода от 3-4 m/s при чиста работа и да продължи да се възстановява от умерени абразивни повреди. Това защитно покритие, заедно със здравината и механичната устойчивост на сплавта, може да позволи по-дълъг експлоатационен живот в изключително ерозивни морски условия.
По този начин, при тежка употреба на пясъчна морска вода, по-трудната метална сплав може да бъде по-издръжлива като цяло от химически превъзходния полимер. В крайна сметка изборът на материал за морски топлинни системи е битка между две различни силни страни: способността на метала да се самолекува и да понася физически удари и способността на полимера просто да пренебрегне химията.
