Kaip 70-30 vario nikelio erozijai{0}}atsparumas korozijai lyginamas su PTFE didelio greičio jūros vandenyje?

Judantis sūrus vanduo, ypač kai jame yra pakibęs smėlis arba kriauklių skeveldros, šilumokaičio vamzdyje veikia kaip skystas smėliasrovis. Dvi medžiagos, paprastai naudojamos jūros vandens tiekimui--70–30 vario-nikelio ir PTFE, gana skirtingai reaguoja į šį mechaninį pažeidimą. Iššūkis yra ne tik atsparumas korozijai. Tikroji kova yra su degradacija dėl didelio greičio dalelių poveikio.

Rezultatas gali pasirodyti prieštaringas palyginus 70–30 vario nikelio ir PTFE erozijos korozijos jūros vandens. Kadangi PTFE yra chemiškai inertiškas jūros vandeniui, o vario lydiniai vis dar yra elektrochemiškai aktyvūs metalai. Tačiau esant abrazyviniam didelio greičio srautui, kietesnis metalų lydinys kartais gali atlaikyti minkštesnį polimerą, kai erozija tampa dominuojančiu gedimo būdu.

Jūros vandens sistemos erozija{0}}korozija
Erozija{0}}korozija yra kombinuotas mechaninis ir elektrocheminis reiškinys.

Skysčio greičio poveikis
Didėjant jūros vandens greičiui,

Turbulencija blogėja

Ploni ribiniai sluoksniai

Dalelių smūgio energijos padidėjimas

pagreitėja paviršiaus susidėvėjimas

Su skendinčiomis kietosiomis medžiagomis medžiaga fiziškai pašalinama iš vamzdžio sienelės skysčio srautu.

Smėlis kaip abrazyvinė priemonė
Smulkaus smėlio dalelės gali sukelti:

Paviršiaus įpjovimas

Juostinė plėvelė

Mikropjovimas

Smūgio nuovargis kartojasi

Sunkumas skiriasi:

Dalelių koncentracija

Dalelių dydžiai

Dalelių kietumas

Dalelės forma

Srauto greitis

Kvarco dalelės yra labai priešiškos dėl savo aštrumo, kietumo ir kampinės geometrijos.

Kaip 70-30 Cupronickel apsaugo save
70-30 vario ir nikelio lydinys yra maždaug:

70% vario

30% nikelio

Ilgą laiką šis lydinys buvo naudojamas jūriniuose šilumokaičiuose, nes susidaro apsauginė oksido danga.

Savaiminio{0}}oksido sluoksnis
Lydinys vystosi veikiant jūros vandeniui:

Tvirtai prilipusi vario oksido danga

Ši oksido danga sudaro apsauginį sluoksnį nuo tolesnio pažeidimo.

Metalas padengtas savaime{0}}gyjančia keramine oda. Vienintelė polimero apsauga yra jo slidumas.

Atsparumas esant dideliam srauto greičiui
Švariame jūros vandenyje oksido plėvelė gali būti stabili esant tokiam greičiui:

3-4 m/sek

Šiame diapazone:

Filmo pašalinimas vis dar apribotas

Paviršiaus ataka vis dar kontroliuojama

Apsauginis sluoksnis nuolat atnaujinamas

Jei oksido plėvelė šiek tiek pažeidžiama dėl dilimo, atviras metalas greitai oksiduojasi ir atkuria apsaugą.

Lydinio atsparumas (mechaninis)
Apatinė vario{0}}nikelio medžiaga taip pat suteikia mechaninį atsparumą.

Lydinys yra

Lankstumas

Sunku

Atsparus įtrūkimams

Smūgio energijos sugerties pajėgumas

Šis mechaninis stiprumas padeda išvengti katastrofiškų paviršiaus pažeidimų net ir turbulentiško srauto sąlygomis.

PTFE reakcija į abrazyvinį jūros vandenį
Skirtumas nuo PTFE yra tas, kad jis nėra metalas ir nesiremia elektrochemine apsauga.

Visiško cheminio inertiškumo PTFE yra:

Atsparumas korozijai jūros vandeniui

Neatsparus chloridui

Atsparus cheminiam biologiniam užteršimui

Stabilus sūriame vandenyje.

Nėra korozijos proceso, todėl oksido plėvelė nesuyra.

Grynas mechaninis trynimas
PTFE atveju gedimo procesas yra beveik tik mechaninis.

Polimero paviršius gali būti paveiktas:

įbrėžimai

Paviršiaus erozija

Dalelių erozija

Laipsniškas medžiagos praradimas

PTFE yra maždaug toks pat kietas kaip žmogaus nagas, todėl esant dideliam srauto greičiui jį gali pažeisti pakartotinis smūgis smėliu.

PTFE greičio ribos
PTFE neturi metalų lydinių kietumo, o jo saugus veikimo greitis šlifavimo metu yra daug mažesnis.

Švaraus vandens srautas prieš smėlio srautą
PTFE gerai veikia švariame jūros vandenyje su vidutinio srauto sąlygomis.

Tačiau smėlio srutų paslaugai:

Praktinės greičio ribos gali sumažėti iki maždaug 1–2 m/s

Už šio diapazono ribų:

Susidėvėjimo rodikliai gali greitai padidėti

Paviršius gali būti plonesnis.

Ilgalaikis{0}}struktūrinio vientisumo pablogėjimas

Leidžiama riba labai priklauso nuo skendinčių kietųjų dalelių koncentracijos ir agresyvumo.

Dalelių charakteristikų reikšmė
PTFE erozija yra daug didesnė, jei dalelės yra:

Apvalus ne kampinis

Didelis, neblogas

Tvirtas ne minkštas

Nors žemos koncentracijos lygus dumblas gali padaryti labai mažai žalos, aštrios silicio dioksido dalelės gali daug smarkiau ištirpdyti polimerą.

Kodėl 70-30 Cupronickel kartais yra patvaresnis nei PTFE
Kalbant apie gryną cheminę korozijos terpę, paprastai pirmenybė teikiama PTFE.

Tačiau abrazyvinio jūros vandens sąlygų palyginimas skiriasi.

Inertiškumas ir kietumas
70-30 Cu-Ni pranašumų

Padidėjęs paviršiaus kietumas

Apsauga nuo oksidacijos savaime{0}}gyja

Geresnis atsparumas dalelių pjovimui

PTFE suteikia:

Visiškas cheminis imunitetas

Mažos trinties paviršių elgsena

Nėra elektro{0}}cheminio skaidymosi

Tačiau erozinio aptarnavimo trūkumas yra minkštumas.

Vienintelė PTFE apsauga yra trintis
Privalumas yra tas, kad PTFE turi mažą trinties koeficientą.

Slidus paviršius gali:

Sumažinti dalelių sukibimą

Sumažinta slydimo trintis

Išsklaidykite tam tikrą smūgio energijos perdavimą

Tačiau šio pranašumo gali nepakakti, kad būtų galima kompensuoti sumažėjusį medžiagos kietumą esant stipriam abrazyviniam srautui.

Tipiniai kiekvienos medžiagos panaudojimo būdai
Optimalus medžiagos pasirinkimas priklauso nuo to, ar pagrindinis veiksnys yra korozija ar erozija.

Kur šviečia 70-30 Cupronickel
Cupronickel ir toliau puikiai veikia:

jūriniai kondensatoriai

Šaldymo įranga, laivynas

Didelio srauto sūraus vandens vamzdynas

Smėliui atsparių šilumokaičių servisas

ypač kai srauto greitis didelis, bet chemija šiek tiek tipiška.

Kur šviečia PTFE
PTFE yra išskirtinis šiose srityse:

Labai ėsdinančių cheminių medžiagų jūros vandens mišiniai

Chloravimo sistemos

Jūrų vandenų rūgštėjimas

Biologinio užteršimo kontrolės sistemos

su sąlyga, kad suspenduotų abrazyvinių kietųjų medžiagų kiekis yra ribotas.

Sistemos projektavimo įtaka
Medžiagos savybės taip pat labai priklauso nuo šilumokaičio formos ir hidraulinės konstrukcijos.

Srauto kontrolė
Erozijos mažinimas gali apimti:

Srauto greičio mažinimas

Su lygesnėmis alkūnėmis

Staigių krypties pasikeitimų pašalinimas

Smėlio separatoriaus montavimas

Hibridinio dizaino strategijos
Kai kuriose sistemose medžiagos maišomos apgalvotai:

PTFE chemiškai agresyvioje aplinkoje

Cu-Ni didelio abrazyvų srauto srityse

Tokiu būdu galima pasirinktinai pasinaudoti kiekviena medžiaga.

Santrauka
70-30 vario nikelio, palyginti su PTFE, įvertinimas didelio greičio jūros vandenyje yra klasikinis inžinerinis cheminio inertiškumo ir mechaninio patvarumo kompromisas. PTFE yra visiškai atsparus jūros vandens korozijai, nors jo gana minkštas paviršius gali būti labai eroduotas, kai jį veikia greitai -smėlėtas srautas. Praktiškai tokiomis sąlygomis greičiai ribojami iki 1–2 m s-1.

Ir atvirkščiai, 70{1}}30 vario-nikelis apsisaugo tvirta, savaime gyjančia vario oksido danga, kuri švariai eksploatuojant gali atlaikyti 3–4 m/s sūraus vandens greitį ir toliau atsigauti po vidutinio sunkumo abrazyvinio pažeidimo. Ši apsauginė danga kartu su lydinio tvirtumu ir mechaniniu atsparumu gali užtikrinti ilgesnį tarnavimo laiką itin erozuojančiose jūrinėse aplinkose.

Taigi, intensyviai naudojant smėlio jūros vandenį, sudėtingesnis metalų lydinys gali būti apskritai patvaresnis nei chemiškai pranašesnis polimeras. Galų gale, jūrinių šiluminių sistemų medžiagų parinkimas yra dviejų skirtingų stipriųjų pusių kova: metalo gebėjimas išgydyti save ir atlaikyti fizinį plakimą ir polimero gebėjimas tiesiog nepaisyti chemijos.