Kā 70-30 kuproniķeļa erozijas{0}}noturība pret koroziju ir salīdzināma ar PTFE liela ātruma jūras ūdenī?

Sālsūdens pārvietošana, īpaši, ja tajā ir suspendētas smiltis vai čaumalu fragmenti, siltummaiņa caurulē darbojas kā šķidra smilšu strūkla. Divi materiāli, ko parasti izmanto jūras ūdens apgādē--70-30 vara-niķelis un PTFE, reaģē uz šo mehānisko ļaunprātīgu izmantošanu diezgan atšķirīgi. Izaicinājums ir vairāk nekā tikai izturība pret koroziju. Faktiskā cīņa ir pret degradāciju liela ātruma daļiņu trieciena dēļ.

Rezultāts var šķist pretrunīgs, salīdzinot 70–30 vara niķeļa un PTFE erozijas korozijas jūras ūdens salīdzinājumu. Tā kā PTFE ir ķīmiski inerts attiecībā pret jūras ūdeni, savukārt vara sakausējumi joprojām ir elektroķīmiski aktīvi metāli. Bet abrazīvās liela ātruma plūsmas apstākļos izturīgāks metālisks sakausējums dažkārt var izturēt ilgāk par mīkstāku polimēru, kad erozija kļūst par dominējošo atteices veidu.

Jūras ūdens sistēmas erozija{0}}Korozija
Erozija{0}}korozija ir kombinēta mehāniska un elektroķīmiska parādība.

Šķidruma ātruma ietekme
Palielinoties jūras ūdens ātrumam,

Turbulence pasliktinās

Plāni robežslāņi

Daļiņu trieciena enerģijas palielināšanās

virsmas nodilums paātrinās

Izmantojot suspendētās cietās vielas, materiāls tiek fiziski noņemts no caurules sienas ar šķidruma plūsmu.

Smiltis kā abrazīvs līdzeklis
Smalkas smilšu daļiņas var izraisīt:

Virsmas griešana

Sloksnes plēve

Mikrogriešana

Atkārtots trieciena nogurums

Smagums atšķiras atkarībā no:

Daļiņu koncentrācija

Daļiņu izmēri

Daļiņu cietība

Daļiņas forma

Straumes ātrums

Kvarca daļiņas ir ļoti naidīgas to asuma, cietības un leņķiskās ģeometrijas dēļ.

Kā 70-30 Cupronickel aizsargā sevi
70-30 vara un niķeļa sakausējums ir aptuveni:

70% vara

30% niķeļa

Ilgu laiku šis sakausējums ir izmantots jūras siltummaiņos, jo veidojas aizsargājošs oksīda pārklājums.

Paš{0}}dziedinošais oksīda slānis
Sakausējums attīstās jūras ūdens ietekmē:

Vara oksīda pārklājums, kas stingri pielīp

Šis oksīda pārklājums veido aizsargslāni pret turpmākiem bojājumiem.

Metāls ir pārklāts ar pašdziedinošu{0}}keramisku apvalku. Vienīgā polimēra aizsardzība ir tā slidenums.

Pretestība pie liela plūsmas ātruma
Tīrā jūras ūdenī oksīda plēve var būt stabila pie ātrumiem:

3-4 m/sek

Šajā diapazonā:

Filmas noņemšana joprojām ir ierobežota

Virszemes uzbrukums joprojām tiek kontrolēts

Aizsargkārta vienmēr tiek reformēta

Ja oksīda plēvi nedaudz traucē nobrāzums, atklātais metāls ātri atkārtoti oksidējas un atjauno aizsardzību.

Sakausējuma izturība (mehāniska)
Apakšā esošais vara-niķeļa materiāls nodrošina arī mehānisku elastību.

Sakausējums ir

Elastība

Grūti

Izturīgs pret plaisām

Trieciena enerģijas absorbcijas spēja

Šī mehāniskā izturība palīdz novērst katastrofālus virsmas bojājumus pat turbulentas plūsmas apstākļos.

PTFE reakcija uz abrazīvu jūras ūdeni
Atšķirība no PTFE ir tāda, ka tas nav metāls un nepaļaujas uz elektroķīmisko aizsardzību.

Pilnīgas ķīmiskās inerces PTFE ir:

Korozijas izturība pret jūras ūdeni

Nav jutīgs pret hlorīda iedarbību

Izturīgs pret ķīmisko bioloģisko piesārņojumu

Stabils sālsūdenī.

Nav korozijas procesa, un tāpēc nav oksīda plēves, kas sadalītos.

Tīra mehāniska berze
PTFE atteices process ir praktiski tikai mehānisks.

Polimēru virsmu var pakļaut:

skrambām

Virsmas erozija

Daļiņu erozija

Progresīvs materiāla zudums

PTFE ir apmēram tikpat ciets kā cilvēka nags, tāpēc pie liela plūsmas ātruma to var sabojāt atkārtoti triecieni ar smiltīm.

PTFE ātruma ierobežojumi
PTFE nav metālisku sakausējumu cietības, un tā drošais darbības ātrums abrazīvajā darbībā ir ievērojami mazāks.

Tīra ūdens plūsma pret smilšu plūsmu
PTFE labi darbojas tīrā jūras ūdenī ar mērenas plūsmas apstākļiem.

Tomēr smilšu vircas pakalpojumam:

Praktiskās ātruma robežas var samazināties līdz aptuveni 1-2 m/s

Ārpus šī diapazona:

Nodiluma rādītāji var strauji palielināties

Virsma var būt atšķaidīta.

Ilgtermiņa-strukturālās integritātes pasliktināšanās

Pieļaujamā robeža ir ļoti atkarīga no suspendēto vielu koncentrācijas un agresivitātes.

Daļiņu raksturlielumu nozīme
PTFE erozija ir daudz lielāka, ja daļiņas ir:

Apaļš nav leņķisks

Liels, nav labi

Ciets, nevis mīksts

Lai gan gludas dūņas zemā koncentrācijā var radīt ļoti nelielus bojājumus, asas silīcija dioksīda daļiņas var izšķīdināt polimēru daudz spēcīgāk.

Kāpēc 70-30 Cupronickel dažreiz ir izturīgāks par PTFE
Apsverot tīru ķīmisko korozijas līdzekli, parasti priekšroka tiek dota PTFE.

Tomēr salīdzinājums ir atšķirīgs abrazīvu jūras ūdens apstākļu gadījumā.

Inerce un cietība
70-30 Cu-Ni priekšrocības

Paaugstināta virsmas cietība

Pašdziedināšanās ar oksīdu aizsardzību

Labāka noturība pret daļiņu griešanu

PTFE nodrošina:

Kopējā ķīmiskā imunitāte

Zemas berzes virsmu uzvedība

Nav elektro{0}}ķīmiskas noārdīšanās

Bet tās traucējošais trūkums erozīvā servisā ir maigums.

PTFE vienīgā aizsardzība ir berze
Ieguvums ir tāds, ka PTFE ir zems berzes koeficients.

Slidenā virsma var:

Samazināt daļiņu saķeri

Samazināta slīdēšanas berze

Izkliedēt kādu trieciena enerģijas pārnesi

Tomēr šī priekšrocība var nebūt pietiekama, lai kompensētu materiāla samazināto cietību spēcīgas abrazīvās plūsmas ietekmē.

Katra materiāla tipiskie pielietojumi
Optimālā materiāla izvēle ir atkarīga no tā, vai korozija vai erozija ir galvenais pielietojuma faktors.

Kur spīd 70-30 Cupronickel
Cupronickel turpina ļoti labi darboties:

Kondensatori izmantošanai jūrā

Saldēšanas iekārtas, jūras

Augstas plūsmas sālsūdens cauruļvadi

Smilšu izturīgu siltummaiņu serviss

īpaši, ja plūsmas ātrums ir liels, bet ķīmija ir nedaudz tipiska.

Kur spīd PTFE
PTFE ir izcils šādās jomās:

Ļoti kodīgu ķīmisku vielu jūras ūdens maisījumi

Hlorēšanas sistēmas

Jūras ūdeņu paskābināšanās

Biopiesārņojuma kontroles sistēmas

ar nosacījumu, ka ir ierobežots suspendēto abrazīvo vielu daudzums.

Sistēmas dizaina ietekme
Materiāla veiktspēja ir arī ļoti atkarīga no siltummaiņa formas un hidrauliskās konstrukcijas.

Plūsmas kontrole
Erozijas samazināšana var ietvert:

Plūsmas ātruma samazināšana

Ar gludākiem elkoņiem

Pēkšņu virziena maiņas novēršana

Smilšu separatora uzstādīšana

Hibrīda dizaina stratēģijas
Dažas sistēmas materiālus sajauc apzināti:

PTFE ķīmiski agresīvā vidē

Cu-Ni abrazīvu augstas plūsmas zonās

Tādā veidā var selektīvi izmantot katras vielas priekšrocības.

Kopsavilkums
70-30 vara niķeļa pār PTFE novērtējums ātrgaitas jūras ūdenī ir klasisks inženierijas kompromiss starp ķīmisko inerci pret mehānisko izturību. PTFE ir pilnībā izturīgs pret jūras ūdens izraisītu koroziju, lai gan tā salīdzinoši mīkstā virsma var tikt ļoti erozija, ja tiek pakļauta ātrai -smilšu plūsmai. Praksē šādos apstākļos ātrums ir ierobežots līdz varbūt 1-2 m s-1.

Un otrādi, 70-30 vara-niķelis pasargā sevi ar izturīgu, pašatjaunojošu vara oksīda pārklājumu, kas var izturēt sālsūdens ātrumu 3–4 m/s tīrā režīmā un turpina atgūties pēc vidējiem abrazīviem bojājumiem. Šis aizsargpārklājums kopā ar sakausējuma stingrību un mehānisko elastību var nodrošināt ilgāku kalpošanas laiku ārkārtīgi erozīvās jūras vides apstākļos.

Tādējādi, intensīvi izmantojot smilšainu jūras ūdeni, grūtākais metālu sakausējums kopumā var būt izturīgāks nekā ķīmiski labāks polimērs. Galu galā materiālu izvēle jūras termiskajām sistēmām ir cīņa starp divām dažādām stiprajām pusēm: metāla spēju sevi dziedēt un izturēt fizisku sitienu, un polimēra spēju vienkārši neievērot ķīmiju.