Aktualności

1Ograniczenia wydajności w środowiskach o wysokiej temperaturze
Wytrzymałość znacznie maleje wraz ze wzrostem temperatury:Stopy miedzi i niklu (takie jak Cu-Ni 70/30) ulegają zmniejszeniu wytrzymałości na rozciąganie z 450 MPa do poniżej 300 MPa przy temperaturach przekraczających 300°CW przeciwieństwie do tego stopy na bazie niklu (takie jak Inconel 625) mogą być stosowane przez długi czas w temperaturze 650°C,ograniczające zastosowanie brzyt miedziano-niklowych w wysokociepłowych rurociągach parowych, grzejników rafinerii i podobnych scenariuszy.
Ryzyko utleniania i wydalania cynku w wysokich temperaturach: Stopy miedzi i niklu w warunkach atmosferycznych powyżej 400°C tworzą luźną warstwę tlenku miedzi (CuO), co prowadzi do korozji powierzchni.Stopy miedziano-niklowe zawierające cynk (takie jak niektóre zmodyfikowane stopy Cu-Ni-Zn) mogą podlegać korozji przez wydalanie cynku w wysokich temperaturachW przeciwieństwie do tego, stal nierdzewna 310S (o wysokiej odporności na temperaturę 1150°C) oferuje znaczące zalety w takich środowiskach.
II. Początkowe koszty i ograniczenia zasobów
Koszty materiałów są znacznie wyższe niż w przypadku zwykłych metali:Stopy miedziano-niklowe (takie jak Cu-Ni 90/10) kosztują około 5×8 razy więcej niż stal węglowa i 3×4 razy więcej niż stal nierdzewna 304.Przykładowo brwi DN100 PN16 cena jednostkowa brwi miedziano-niklowej wynosi około 2000 juanów, podczas gdy brwi ze stali węglowej wynosi tylko 300 juanów.wywieranie presji na początkowe koszty zamówień publicznych w przypadku projektów wrażliwych na budżet.
Niedobór zasobów miedzi i zmienność cen: Jako zasób strategiczny miedź podlega znacznym wahaniom cen ze względu na dynamikę globalnej podaży i popytu (w ciągu ostatnich pięciu latCeny miedzi na londyńskiej giełdzie metalowej wahały się między 25, 000 i 100 000 juanów za tonę), co może prowadzić do niekontrolowanych kosztów projektu; natomiastMateriały takie jak stal węglowa i stal nierdzewna mają bardziej stabilne łańcuchy dostaw i wykazują mniejsze wahania cen.
III. Niedobory odporności na korozję w określonych nośnikach
Niewystarczająca odporność na korozję w silnych środowiskach kwasowych i alkalicznych: Stopy miedzianikowo-niklowe podlegają szybkiej korozji w rozcieńczonym kwasie siarkowym (> 5%), kwasie azotowej (> 10%),lub kaustycznego alkalizmu (pH > 12)Na przykład w jednostkach neutralizacji kwasu i bazy w przemyśle chemicznym bardziej nadaje się stal nierdzewna 316L (odporna na kwas azotowy) lub Hastelloy (odporna na kwas siarkowy),podczas gdy brzytki miedziano-niklowe mogą rozwinąć się w ciągu kilku miesięcy.
słabe odporność na korozję amoniaku: stopy miedzi i niklu podlegają krakingowi korozyjnemu pod wpływem naprężenia (SCC), gdy są narażone na działanie gazu amoniaku (NH3) lub soli amonu,i są zabronione w zakładach syntezy amoniaku i systemach chłodzenia w chłodniW przeciwieństwie do tego, płaszcze ze stali węglowej i brązu aluminiowego mogą być bezpiecznie stosowane w środowiskach zawierających amoniak.
4Niewystarczające właściwości mechaniczne w ekstremalnych warunkach
Ograniczenia wytrzymałości w warunkach wysokiego ciśnienia:Wytrzymałość wytrzymałości stopów miedzi i niklu (około 150-250 MPa) jest niższa niż w przypadku stali podwójnej (powyżej 450 MPa) i stopów na bazie niklu (powyżej 500 MPa)W rurociągach pod wysokim ciśnieniem (np. w przewozie gazu ziemnego przy 10 MPa lub wyższym), brzytki miedziano-niklowe wymagają zwiększonej grubości ścian, aby spełnić wymagania dotyczące wytrzymałości,co prowadzi do dalszego wzrostu masy i kosztów, natomiast płaszcze stalowe typu duplex mogą zmniejszać wymiary ze względu na zalety wytrzymałości materiału.
Ograniczenia wytrzymałości w niskich temperaturach: chociaż stopy miedzi i niklu zachowują wytrzymałość w temperaturze -196°C (temperatura LNG), ich wytrzymałość uderzeniowa zmniejsza się w niższych temperaturach (np.-269°C w środowiskach ciekłego helu)Stopy na bazie niklu (np. Inconel 625) zachowują właściwości w temperaturze -270°C i są bardziej odpowiednie do instalacji badawczych o ekstremalnie niskiej temperaturze.
5Specjalne wymagania dotyczące przetwarzania i utrzymania
Proces spawania wymaga wysokiej kompatybilności z materiałami spawalniczymi: podczas spawania stopów miedzi i niklu należy użyć specjalistycznego drutu spawalniczego miedzi i niklu (np. ERCuNi).W przypadku błędnego użycia materiałów spawalniczych ze stali nierdzewnejW przeciwnym razie, płaszcze ze stali węglowej mogą być spawane przy użyciu standardowych elektrod E43.które mają mniejsze wymagania procesowe.
Koszty obróbki powierzchni i czyszczenia: Flanki miedziano-niklowe wymagają po przetworzeniu obróbki pasywacyjnej w celu zwiększenia odporności na korozję, podczas gdy flanki ze stali nierdzewnej mogą być stosowane bezpośrednio.W środowiskach naftowych i gazowych zawierających siarkę, powierzchnie miedziano-niklowe mogą tworzyć czarny siarczan miedzi (CuS), który nie wpływa na materiał podstawowy, ale wymaga regularnego czyszczenia mechanicznego, zwiększając obciążenie pracą konserwacyjną.
6Ograniczenie masy i instalacji
Wysoka gęstość prowadzi do ciśnienia obciążenia instalacyjnego: gęstość stopu miedzi-niklu wynosi około 8,9 g/cm3, co jest 1,14 razy większa niż gęstość stali węglowej (7,8 g/cm3) i 3.3 razy większa niż stopu aluminium (2W dużych rurociągach morskich lub podwyższonych stojakach rurowych stosowanie flans miedziano-niklowych może wymagać dodatkowego wzmocnienia konstrukcji nośnych, zwiększając koszty inżynieryjne.
Ryzyko korozji galwanicznej podczas łączenia różnych metali: Gdy stopy miedzi i niklu wchodzą w bezpośredni kontakt z metalami, takimi jak stal węglowa lub aluminium, obecność elektrolitu (np.woda morska) może tworzyć parę galwanicznąPrzykładowo przy podłączaniu brzytki miedziano-niklowej do rurociągu ze stali węglowej,należy zainstalować uszczelki izolacyjne lub stosować ochronę anodową, zwiększając złożoność instalacji.
7. Ograniczenia środowiskowe i szczególne scenariusze
Kwestie związane z wrażliwością ekologiczną związane z uwalnianiem jonów miedzi: w scenariuszach o rygorystycznych wymaganiach dotyczących stężenia jonów miedzi (np. unijne normy wody pitnej wymagają Cu < 2 mg/l),takie jak akwakultura słodkowodna i oczyszczanie wody pitnejW niektórych projektach jednak nadal preferowane są materiały wolne od miedzi (np. żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, żelaza, ż.g., plastikowe kołnierze PVDF) w celu uniknięcia potencjalnych zagrożeń.
Przepuszczalność magnetyczna wpływa na działanie urządzeń specjalnych: stopy miedziano-niklowe mają przepuszczalność magnetyczną zbliżoną do 1 (słabe właściwości magnetyczne),ale w scenariuszach wymagających materiałów niemagnetycznych, takie jak precyzyjne magnesowe uszczelnienia płynów i nadprzewodzące magnesy, austenitowa stal nierdzewna (przepuszczalność magnetyczna ≈ 1) lub stopy tytanu (niemagnetyczne),i płaszcze miedziano-niklowe nie mogą spełniać tych wymogów.
Podsumowanie
Niepowtarzalną wadą płaszczyzn miedziano-niklowych jest ich ograniczona przydatność do scenariuszy wykraczających poza równowagę między odpornością na korozję a właściwościami mechanicznymi:w trudnych warunkach, takich jak wysokie temperaturyW przypadku silnych kwasów, wysokiego ciśnienia lub ekstremalnie niskich temperatur, ich wydajność jest przewyższana przez stopy na bazie niklu, stali dupleks i inne materiały.zastosowania lekkie, lub środowiska z wykorzystaniem specjalnych nośników (takich jak amoniak, silne kwasy lub zasadowe), stali węglowej, stali nierdzewnej lub materiałów niemetalicznych oferują większe zalety.konieczne jest rozważenie korozyjności warunków eksploatacji, parametry temperatury i ciśnienia, budżet i harmonogram, a także wymagania środowiskowe.Należy zachować równowagę pomiędzy "przywilejami odporności na korozję" a "ograniczeniami zastosowania" płaszczyzn miedziano-niklowychW razie potrzeby można zastosować rozwiązania kompozytowe (takie jak brzytki miedziano-niklowe w połączeniu z powłokami odpornymi na korozję) w celu usunięcia wszelkich braków.