Độ ăn mòn-Khả năng chống ăn mòn của 70-30 Đồng niken so sánh với PTFE trong nước biển tốc độ cao như thế nào?

Nước mặn chuyển động, đặc biệt khi nó mang theo cát lơ lửng hoặc các mảnh vỏ sò, có chức năng như một máy phun cát lỏng bên trong ống trao đổi nhiệt. Hai vật liệu thường được sử dụng trong dịch vụ nước biển--70-30 đồng-niken và PTFE--phản ứng hoàn toàn khác với sự lạm dụng cơ học này. Thách thức không chỉ là khả năng chống ăn mòn. Cuộc chiến thực tế là chống lại sự xuống cấp do tác động của các hạt tốc độ cao.

Kết quả có thể xuất hiện mâu thuẫn khi so sánh sự ăn mòn của nước biển bằng đồng niken 70-30 và PTFE. Vì PTFE trơ về mặt hóa học với nước biển, trong khi hợp kim đồng vẫn là kim loại hoạt động điện hóa. Nhưng trong trường hợp dòng chảy có vận tốc cao bị mài mòn, hợp kim kim loại cứng hơn đôi khi có thể tồn tại lâu hơn polyme mềm hơn khi sự xói mòn trở thành dạng hư hỏng chủ yếu.

Xói mòn hệ thống nước biển-Ăn mòn
Xói mòn-ăn mòn là hiện tượng cơ học và điện hóa kết hợp.

Ảnh hưởng của vận tốc chất lỏng
Khi tốc độ của nước biển tăng lên,

Sự hỗn loạn đang trở nên tồi tệ hơn

Lớp ranh giới mỏng

Tăng năng lượng tác động của hạt

tốc độ mài mòn bề mặt tăng lên

Với chất rắn lơ lửng, vật liệu được loại bỏ khỏi thành ống bằng dòng chất lỏng.

Cát làm chất mài mòn
Các hạt cát mịn có thể gây ra:

Cắt bề mặt

Phim dải

cắt vi mô

Tác động mệt mỏi lặp đi lặp lại

Mức độ nghiêm trọng khác nhau trên:

Nồng độ của các hạt

Kích thước hạt

Độ cứng hạt

Hình dạng của hạt

Vận tốc dòng chảy

Các hạt thạch anh có tính thù địch cao do độ sắc nét, độ cứng và hình học góc cạnh của chúng.

70-30 Cupronickel tự bảo vệ mình như thế nào
Hợp kim đồng-niken 70-30 xấp xỉ:

70% đồng

30% niken

Trong một thời gian dài, hợp kim này đã được sử dụng cho các bộ trao đổi nhiệt hàng hải do hình thành lớp phủ oxit bảo vệ.

Lớp oxit-tự phục hồi
Hợp kim phát triển khi tiếp xúc với nước biển:

Lớp phủ oxit dạng đồng bám dính chắc chắn

Lớp phủ oxit này tạo thành một lớp bảo vệ chống lại thiệt hại thêm.

Kim loại được bao phủ bởi một lớp gốm-tự phục hồi. Khả năng bảo vệ duy nhất của polyme là tính trơn trượt của nó.

Sức cản ở tốc độ dòng chảy cao
Trong nước biển sạch, màng oxit có thể ổn định với vận tốc cỡ:

3-4 m/giây

Trong phạm vi này:

Việc loại bỏ phim vẫn bị hạn chế

Tấn công bề mặt vẫn trong tầm kiểm soát

Lớp bảo vệ luôn được cải tạo

Nếu màng oxit bị xáo trộn nhẹ do mài mòn, kim loại tiếp xúc sẽ nhanh chóng được oxy hóa lại và phục hồi khả năng bảo vệ.

Độ bền hợp kim (Cơ khí)
Vật liệu nền đồng{0}}niken bên dưới cũng mang lại khả năng đàn hồi cơ học.

Hợp kim là

Tính linh hoạt

Khó

Chống nứt

Khả năng hấp thụ năng lượng tác động

Độ bền cơ học này giúp ngăn ngừa hư hỏng bề mặt nghiêm trọng ngay cả trong điều kiện dòng chảy hỗn loạn.

Phản ứng của PTFE với nước biển mài mòn
Sự khác biệt với PTFE là nó không phải là kim loại và không dựa vào bảo vệ điện hóa.

Độ trơ hóa học hoàn toàn PTFE là:

Chống ăn mòn nước biển

Không dễ bị tấn công bởi clorua

Chống bám bẩn sinh học hóa học

Ổn định trong nước muối.

Không có quá trình ăn mòn và do đó không có màng oxit bị phá vỡ.

Sự cọ xát cơ học thuần túy
Đối với PTFE, quá trình hư hỏng hầu như chỉ xảy ra ở cơ học.

Bề mặt polyme có thể chịu được:

vết xước

Xói mòn bề mặt

Xói mòn các hạt

Sự mất mát dần dần của vật chất

PTFE cứng như móng tay con người, do đó ở tốc độ dòng chảy cao, nó có thể bị hỏng do va chạm nhiều lần với cát.

Giới hạn vận tốc PTFE
PTFE không có độ cứng như hợp kim kim loại và tốc độ vận hành an toàn của nó trong dịch vụ mài mòn thấp hơn đáng kể.

Dòng nước sạch và dòng chảy cát
PTFE hoạt động tốt trong nước biển sạch với điều kiện dòng chảy vừa phải.

Tuy nhiên, đối với dịch vụ bùn cát:

Giới hạn vận tốc thực tế có thể giảm xuống khoảng 1-2 m/s

Ngoài phạm vi này:

Tỷ lệ hao mòn có thể tăng nhanh

Bề mặt có thể được làm mỏng.

Sự suy giảm tính toàn vẹn cấu trúc lâu dài

Giới hạn cho phép phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ và tính xâm thực của chất rắn lơ lửng.

Ý nghĩa của đặc tính hạt
Sự ăn mòn của PTFE sẽ lớn hơn nhiều nếu các hạt:

Tròn không góc cạnh

Lớn, không ổn

Cứng không mềm

Mặc dù bùn mịn ở nồng độ thấp có thể gây ra rất ít thiệt hại nhưng các hạt silica sắc nhọn có thể hòa tan polyme mạnh hơn nhiều.

Tại sao 70-30 Cupronickel đôi khi bền hơn PTFE
Khi xem xét môi trường ăn mòn hóa học thuần túy, PTFE thường được ưa chuộng hơn.

Tuy nhiên, sự so sánh không giống nhau trong trường hợp điều kiện nước biển bị mài mòn.

Tính trơ và độ cứng
70-30 Ưu điểm của Cu-Ni

Tăng độ cứng bề mặt

Tự bảo vệ bằng oxit-tự phục hồi

Khả năng phục hồi tốt hơn để cắt hạt

PTFE cung cấp:

Tổng miễn dịch hóa học

Hành vi của bề mặt ma sát thấp

Không có sự suy thoái điện{0}}hóa học

Nhưng nhược điểm đáng lo ngại nhất của nó trong dịch vụ ăn mòn là độ mềm.

Bảo vệ duy nhất của PTFE là ma sát
Ưu điểm là PTFE có hệ số ma sát thấp.

Bề mặt trơn trượt có thể:

Giảm độ bám dính của hạt

Giảm ma sát trượt

Làm tiêu tan một số tác động truyền năng lượng

Tuy nhiên, lợi thế này có thể không đủ để bù đắp cho độ cứng giảm của vật liệu dưới dòng chảy mài mòn mạnh.

Ứng dụng tiêu biểu của từng loại vật liệu
Sự lựa chọn tối ưu của vật liệu phụ thuộc vào việc ăn mòn hay xói mòn là yếu tố chính trong ứng dụng.

Nơi 70-30 đồng niken tỏa sáng
Cupronickel tiếp tục hoạt động rất tốt trong:

bình ngưng dùng cho hàng hải

Thiết bị lạnh, hải quân

Đường ống nước mặn dòng chảy cao

Dịch vụ trao đổi chịu cát

đặc biệt khi tốc độ dòng chảy lớn nhưng tính chất hóa học có phần điển hình.

Nơi PTFE tỏa sáng
PTFE nổi bật trong các lĩnh vực sau:

Hỗn hợp nước biển của hóa chất có tính ăn mòn cao

Hệ thống clo hóa

Axit hóa nước biển

Hệ thống kiểm soát bám bẩn sinh học

với điều kiện là chất rắn lơ lửng có tính mài mòn bị hạn chế.

Tác động của thiết kế hệ thống
Hiệu suất vật liệu cũng phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng bộ trao đổi nhiệt và thiết kế thủy lực.

Kiểm soát dòng chảy
Giảm xói mòn có thể bao gồm:

Giảm tốc độ dòng chảy

Với khuỷu tay mượt mà hơn

Loại bỏ sự thay đổi hướng đột ngột

Lắp đặt máy tách cát

Chiến lược thiết kế lai
Một số hệ thống trộn vật liệu một cách có chủ ý:

PTFE trong môi trường có tính xâm thực về mặt hóa học

Cu-Ni ở khu vực có chất mài mòn cao

Bằng cách này người ta có thể tận dụng có chọn lọc từng chất.

Bản tóm tắt
Việc đánh giá 70-30 cupronickel so với PTFE trong nước biển tốc độ cao là sự đánh đổi kỹ thuật cổ điển giữa độ trơ hóa học và độ bền cơ học. PTFE hoàn toàn có khả năng chống lại sự ăn mòn của nước biển, mặc dù bề mặt tương đối mềm của nó có thể bị xói mòn mạnh khi chịu dòng chảy có nhiều cát và-chuyển động nhanh. Trong thực tế, dưới những điều kiện như vậy, vận tốc bị giới hạn ở khoảng 1-2 m/s.

Ngược lại, 70-30 đồng{2}}niken tự bảo vệ mình bằng lớp phủ oxit dạng đồng mạnh mẽ, tự phục hồi, có thể chịu được vận tốc nước mặn 3-4 m/s trong điều kiện sạch và tiếp tục phục hồi sau hư hỏng do mài mòn vừa phải. Lớp phủ bảo vệ này, cùng với độ bền và khả năng phục hồi cơ học của hợp kim, có thể mang lại tuổi thọ lâu hơn trong môi trường hàng hải có tính ăn mòn cực cao.

Do đó, trong điều kiện sử dụng nước biển nhiều cát, hợp kim kim loại cứng hơn có thể bền hơn về tổng thể so với polyme có tính chất hóa học cao hơn. Cuối cùng, việc lựa chọn vật liệu cho hệ thống nhiệt hàng hải là cuộc chiến giữa hai thế mạnh khác nhau: khả năng tự phục hồi và chịu tác động vật lý của kim loại, và khả năng của polymer đơn giản là không quan tâm đến hóa học.