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Le flange in rame-nichel sono ampiamente utilizzate in ingegneria navale, industria chimica, costruzione navale e trattamento delle acque marine.proprietà meccaniche, la trasformabilità e la redditività complessiva, come illustrato di seguito:
1- Ottima resistenza all'acqua di mare e alla corrosione da cloruri
Resistenza alla corrosione completa dell'acqua di mare: le leghe di rame e nichel (come il Cu-Ni 90/10, 70/30) formano una densa strata di film di passivazione dell'ossido di rame (Cu2O) sulla loro superficie quando sono esposte all'acqua di mare,Prevenire efficacemente la penetrazione degli ioni clorurici, con un tasso di corrosione annuale tipicamente inferiore a 0,05 mm, molto inferiore a quello dell'acciaio al carbonio (0,1 mm/anno) e dell'acciaio inossidabile ordinario (0,05 mm/anno).Per esempio:, nei sistemi di tubazione delle acque marine delle navi, le flange in rame-nickel possono funzionare in contatto diretto con l'acqua di mare per oltre 20 anni senza sostituzione, mentre le flange in acciaio al carbonio,anche con rivestimenti resistenti alla corrosione, possono sviluppare perforazioni entro cinque anni.
Resistenza alla corrosione da foratura e alla corrosione da sollecitazione: le leghe rame-nickel non presentano praticamente alcuna corrosione da foratura in ambienti con ioni clorurici (potenziale di foratura > +0,2 V vs.SCE) e sono immuni al cracking da corrosione da stress indotto da cloruro (SCC)Rispetto all'acciaio inossidabile 316L, che può ancora fallire a causa della corrosione delle fessure in ambienti di acqua di mare, la corrosione delle superfici di tenuta delle flange in rame- nichel è trascurabile.
Resistenza al solfuro e alla contaminazione biologica: gli ioni di rame hanno proprietà antibatteriche naturali, inibendo l'attaccamento dei microrganismi (come i pernici e le alghe) nell'acqua di mare e riducendo la contaminazione biologica.In aggiunta, in ambienti di petrolio e gas contenenti H2S, è improbabile che le leghe rame-nickel subiscano la cracking sulfuro-stress (SSC),considerando che l'acciaio al carbonio e l'acciaio a bassa lega richiedono un ulteriore trattamento inibitore della corrosione in tali ambienti;.
II. Eccellenti proprietà meccaniche e resistenza alle temperature
Equilibrio tra resistenza e robustezza: le leghe rame-nichel hanno resistenza alla trazione di 300-450 MPa e un tasso di allungamento superiore al 30%, combinando elevata resistenza con robustezza agli urti.Le flange Cu-Ni 70/30 mantengono una buona robustezza a -196°C, rendendole idonee per sistemi di acqua di mare a bassa temperatura nei terminali di ricezione di gas naturale liquefatto (GNL);L'acciaio al carbonio tende a diventare fragile a basse temperature e richiede un trattamento di normalizzazione.
Stabilità in ambienti a temperatura media: le leghe rame-nichel possono essere utilizzate a lungo termine a temperature di 200°C con una riduzione della resistenza inferiore al 10%,rendendoli adatti ad applicazioni quali scambiatori di calore e tubi di riscaldamento dell'acqua di mareAl contrario, l'acciaio inossidabile austenitico può subire corrosione intergranulare a causa della precipitazione di carburo a temperature superiori a 300°C, mentre le leghe di rame e nichel non presentano questo rischio.
3- eccellenti prestazioni di lavorazione e saldatura
Proprietà di modellazione e lavorazione: le leghe rame-nichel presentano una buona plasticità e possono essere formate mediante piegatura a freddo, forgiatura a caldo e altri processi.non subiscono facilmente un indurimento da lavoro (indice di indurimento da lavoro < 0).3), e la loro efficienza di lavorazione supera quella dell'acciaio duplex e delle leghe a base di nichel.le flange di rame-nichel marine possono essere prodotte direttamente in accessori complessi mediante pressatura a freddo, mentre l'acciaio duplex richiede un controllo della deformazione per evitare la crepa.
Ampia adattabilità alla saldatura: le leghe rame-nickel possono essere saldate utilizzando processi di saldatura ad arco manuale TIG, MIG e non è necessario un speciale pre riscaldamento o trattamento termico post saldatura,e la zona colpita dal calore non presenta frattura o corrosione intergranulareRispetto alle leghe a base di nichel (come l'Inconel 625), che richiedono un controllo rigoroso della temperatura di interfase durante la saldatura, la difficoltà del processo è significativamente ridotta.
4Conduttività termica e vantaggi economici
elevata efficienza di conduzione termica: la conducibilità termica delle leghe rame-nickel raggiunge i 16­26 W/m·K, circa 1,5 volte quella dell'acciaio inossidabile 316L (16 W/m·K),rendendoli adatti ad applicazioni che richiedono una rapida dissipazione del calore o uno scambio termico (e.g., flange di raffreddamento dell'acqua di mare), riducendo così la concentrazione di stress termico.
Risparmio economico e durata di vita: le leghe rame-nichel sono più costose dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio inossidabile ordinario, ma più economiche delle leghe a base di nichel (ad esempio,Inconel 625 è 3-5 volte più costoso)Nel settore dell'ingegneria navale, il vantaggio del costo del ciclo di vita (LCC) delle flange in rame e nichel è significativo.una certa piattaforma offshore con flange di Cu-Ni 90/10 aveva un costo iniziale 30% superiore a 316L, ma i costi operativi e di manutenzione per 20 anni sono stati ridotti del 60%, con conseguente riduzione dei costi complessivi.
5. Caratteristiche a valore aggiunto per l'ambiente e la resistenza alle intemperie
Nessun rischio di rilascio di metalli pesanti: il tasso di rilascio di ioni di rame nelle leghe di rame e nichel è estremamente basso (< 0,01 mg/l),soddisfa le norme di scarico dell'acqua di mare e adatta a progetti di ingegneria navale con requisiti ambientali rigorosiTuttavia, alcune flange in acciaio inossidabile possono rilasciare ioni di nichel sotto esposizione prolungata all'acqua di mare, presentando rischi ecologici.
Resistenza alla corrosione atmosferica e all'inquinamento: le leghe rame-nickel formano una patina di rame blu-verde (cloruro di rame di base) sulle loro superfici nell'atmosfera marina, impedendo ulteriormente la corrosione,rendendoli adatti per le condotte esposte al litoraleLe loro superfici lisce hanno anche proprietà antibatteriche, riducendo la resistenza al flusso indotta dall'inquinamento e riducendo la frequenza della manutenzione.
Riassunto
Le flange in rame e nichel, con i loro principali vantaggi di “resistenza alla corrosione dell'acqua di mare, proprietà meccaniche equilibrate e facilità di lavorazione,” sono diventate il materiale preferito per l'ingegneria navale.navi, e impianti chimici costieri. Rispetto all'acciaio inossidabile e all'acciaio al carbonio, la loro durata a lungo termine in ambienti a ioni clorurici e la loro efficienza economica complessiva sono particolarmente notevoli.Rispetto alle leghe a base di nichel, offrono maggiori vantaggi economici in scenari di corrosione a temperature moderate e non estreme.e ambientali dovrebbero essere considerati per sfruttare appieno i loro vantaggi in termini di resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche.