C70600 frente a C71500 para servicio de agua de mar

Cuando diseña un sistema de refrigeración de agua de mar o un intercambiador de calor marino, verá ambosASTM B111 C70600yASTM B111 C71500en listas de materiales aprobados. Ambos resisten la corrosión del agua de mar. Pero no son lo mismo cuando aumenta la velocidad del flujo o la temperatura. Elija el grado incorrecto y sus tubos pueden fallar en cuestión de meses, no de años.

A continuación se muestra una comparación técnica centrada en dos límites críticos: la velocidad del flujo de agua de mar y la temperatura de trabajo.

C70600 (níquel de cobre 90/10) tiene una velocidad máxima recomendada del agua de mar de 2,5 a 3,0 metros por segundo.Por encima de este rango, la película protectora de óxido sobre la superficie del tubo se rompe. Una vez que desaparece la película, el metal desnudo se erosiona rápidamente.

Límites de velocidad para C70600 en diferentes condiciones:

C71500 (cobre-níquel 70/30) puede manejar velocidades de agua de mar de hasta 4,0 a 4,5 metros por segundo.El mayor contenido de níquel crea una película protectora más fuerte y adherente que resiste la erosión mecánica.

Límites de velocidad para C71500 en diferentes condiciones:

La baja velocidad es segura para ambos grados. La alta velocidad erosiona la película protectora y luego devora el metal.El mecanismo se llama corrosión por impacto o corrosión por erosión. Cuando el agua de mar golpea el tubo a alta velocidad, elimina la capa protectora de óxido. El metal fresco está expuesto. El ciclo se repite y se forma un hoyo o surco.

Patrón de corrosión por rango de velocidad:

La corrosión por impacto es la pérdida de metal causada por un fluido a alta velocidad que corta la película protectora de óxido.Ocurre en las entradas de los tubos, en las curvas y en los cambios repentinos de diámetro donde el flujo es turbulento. La película protectora del cobre-níquel tiene solo unas micras de espesor. El agua a alta velocidad actúa como un chorro de arena, eliminando la película repetidamente. El metal de debajo se erosiona formando hoyos en forma de herradura.

Lugares donde la corrosión por impacto comienza primero:

Extremos de entrada del tubo (0 a 300 mm desde la entrada de agua)

Lado aguas arriba de los soportes del tubo

Flexiones y codos

Uniones de placas tubulares

Áreas justo después de las bombas

C70600 es seguro hasta 60 grados (140 grados F) en servicio de agua de mar.Por encima de esta temperatura, la velocidad de corrosión aumenta considerablemente. La película protectora se vuelve menos estable. Los ataques por picaduras y localizados se vuelven más probables.

Límites de temperatura para C70600:

Manténgase por debajo de 60 grados para C70600. Más caliente que eso, pase a C71500 o cambie el material por completo.

C71500 puede soportar agua de mar hasta 80 grados (176 grados F) antes de que la corrosión se convierta en un problema grave.El mayor contenido de níquel proporciona una mejor estabilidad de la película a temperaturas elevadas. Algunas aplicaciones llegan a 90 grados con tratamiento con sulfato ferroso y estrecha vigilancia.

Límites de temperatura para C71500:

Por cada aumento de 10 grados en la temperatura, la tasa de corrosión aproximadamente se duplica.Este es el efecto Arrhenius. Un tubo que dura 30 años a 30 grados durará sólo de 3 a 5 años a 70 grados, incluso con la misma química del agua.

Tasa de corrosión relativa estimada por temperatura:

Utilice C70600 para condiciones normales: velocidad inferior a 2,5 m/s y temperatura inferior a 60 grados. Cambie a C71500 cuando se exceda cualquiera de los límites.No hay una respuesta única, pero aquí hay una tabla de decisiones sencilla.

Matriz de decisión para C70600 frente a C71500 según la velocidad y la temperatura:

P1: ¿Qué es la corrosión por impacto y por qué ocurre en los tubos de cobre y níquel?

La corrosión por impacto es la pérdida de metal causada por un fluido a alta velocidad que corta la película protectora de óxido.La película que protege los tubos de cobre níquel tiene sólo unas pocas micras de espesor. Cuando el agua de mar se mueve a más de 2,5 a 3,0 m/s, erosiona físicamente esta película. El metal fresco queda expuesto, se oxida y el ciclo se repite. El resultado es un hoyo en forma de herradura en la entrada del tubo u otras áreas de alta velocidad. Este es el modo de falla más común para los tubos C70600.

P2: ¿Cómo se calcula la velocidad máxima permitida para el tubo C70600?

No existe una fórmula simple, pero existen pautas de la industria basadas en el diámetro interior del tubo y la calidad del agua.Una regla común: velocidad máxima (m/s)=2.5 para agua de mar limpia, reducida a 1,5-2,0 si hay arena o escombros. Algunos ingenieros utilizan la ecuación empírica basada en el contenido de níquel, pero para C70600 (10 % Ni) el límite de seguridad está bien establecido en 2,5 m/s. En caso de duda consulte con la Asociación de Fomento del Cobre o con su proveedor.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre erosión y ataque por impacto?

La erosión es el desgaste mecánico de partículas sólidas. El impacto es la ruptura de la película debido únicamente a la velocidad del fluido.La erosión ocurre cuando arena, limo o escombros golpean la pared del tubo. Parecen surcos lisos y pulidos. El impacto ocurre incluso en agua de mar limpia cuando la velocidad es demasiado alta. Produce hoyos en forma de herradura. Ambos dañan los tubos C70600, pero el impacto es más común en los sistemas de agua de mar filtrada.

P4: ¿Puede el C70600 soportar una mayor velocidad en agua de mar limpia que en agua de mar cargada de arena?

Sí, los límites de velocidad son mucho más bajos cuando hay arena.En agua de mar limpia, el C70600 puede manejar 2,5 m/s. Agregue incluso una pequeña cantidad de arena (0,1% en peso) y la velocidad segura caerá a 1,5 m/s o menos. La arena actúa como herramientas de corte dentro del tubo. C70600 no es una aleación dura. Se erosionará rápidamente. C71500 funciona mejor pero aún sufre. Si tiene arena, considere el titanio o un sistema revestido de goma.

P5: ¿Qué película protectora se forma sobre C70600 y C71500 en el agua de mar?

En la superficie del tubo se forma una capa fina y adherente de óxido de níquel-hierro.Para C70600, la película contiene principalmente óxido de cobre con pequeñas cantidades de níquel y hierro. Para C71500, el mayor contenido de níquel produce una película con más óxido de níquel, que es más dura y resistente a la erosión. Esta película se forma a los pocos días de la exposición al agua de mar. Una vez establecido, bloquea una mayor corrosión. El problema es que el agua a alta velocidad elimina esta película más rápido de lo que se reforma.

P6: ¿Cómo cambia la temperatura la velocidad de corrosión de los tubos de cobre y níquel?

La tasa de corrosión aproximadamente se duplica por cada aumento de 10 grados en la temperatura.Ésta es la relación de Arrhenius. Por ejemplo, si el C70600 se corroe a 0,025 mm/año a 20 grados, a 60 grados la tasa es de aproximadamente 0,4 mm/año. Eso es 16 veces más rápido. La temperatura también afecta la estabilidad de la película. A altas temperaturas, la película protectora se forma de forma diferente y es más fácil de quitar. Es por eso que la mayoría de las especificaciones limitan el C70600 a 60 grados en servicio con agua de mar.

Cada lote de tubos pasa por 5 controles antes del envío:

Química→ El espectrómetro confirma Ni 9-11%, Fe 1,0-1,8% (ASTM E1473)

Fortaleza→ Prueba de tracción hasta el descanso. Debe alcanzar un mínimo de 310 MPa (ASTM E8)

Defectos→ Una sonda de corrientes de Foucault pasa por cada tubo. Cualquier señal=rechazada (ASTM E243)

Ductilidad→ Aplana un anillo hasta formar una pared 3x. No se permiten grietas (ASTM B968)

Fugas→ Presión hidrostática 3000 psi, mantener durante 10 segundos (ASTM B111)

Obtiene un informe de prueba del molino con cada pedido. Inspección de terceros (SGS, BV, Lloyds) disponible.

Tapas de plástico en ambos extremos.

Papel VCI entre capas de tubos.

Envoltura retráctil alrededor de cada paquete

Flejes de acero para asegurar el paquete.

Caja de madera para longitudes de corte pequeñas o tamaños frágiles

Paquete de acero + palet de madera para tubos estándar de 6-12 m

Etiqueta impermeable con grado, diámetro exterior, pared, número de calor, cantidad

Desde la materia prima hasta el tubo terminado en una sola planta:

Fusión(3 hornos, 5 toneladas cada uno) → convierte cobre + níquel + hierro en una aleación líquida

Fundición(2 líneas) → vierte líquido en un tocho sólido, de 80 a 220 mm de diámetro

Extrusión(Prensa de 3500 toneladas) → perfora el tocho en una carcasa de tubo hueco

dibujo en frio(8 bancos) → pasa la carcasa a través de los troqueles para reducir el diámetro exterior y la pared

Recocido(4 hornos) → calienta el tubo a 600 grados para ablandar después del estirado

Alisado y corte(3 líneas) → endereza el tubo y lo corta a medida

Pruebas(2 máquinas de corrientes parásitas) → 100% de inspección

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