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I dati sulla resistenza alla corrosione per le flange in rame-nichel devono essere considerati in combinazione con specifici gradi di lega (ad esempio, Cu-Ni 90/10, 70/30), il tipo di ambiente corrosivo, la concentrazione, la temperatura e le condizioni di stress. I seguenti sono dati misurati e riferimenti standard del settore basati su tipiche condizioni operative:
1. Dati sulla resistenza alla corrosione in ambienti di acqua di mare e spray salino
1. Velocità di corrosione per immersione statica in acqua di mare
Lega Cu-Ni 90/10: In cloruro di sodio al 3,5% (acqua di mare simulata), la velocità di corrosione a 25°C è <0,005 mm/anno; in acqua di mare contenente 200 ppm di solfuri, la velocità di corrosione aumenta a 0,01–0,02 mm/anno (fonte dati: test standard ASTM G48).
Lega Cu-Ni 70/30: Nelle stesse condizioni, la velocità di corrosione è inferiore, con una velocità di corrosione statica in acqua di mare di <0,003 mm/anno a 25°C e una resistenza superiore al pitting rispetto alla lega 90/10 (a causa del maggiore contenuto di nichel).
Per confronto, l'acciaio inossidabile 316L ha una velocità di corrosione di circa 0,01–0,03 mm/anno in acqua di mare statica, ma è soggetto a corrosione da erosione in acqua di mare corrente (velocità del flusso >3 m/s), mentre la lega rame-nichel mantiene una velocità di corrosione di <0,05 mm/anno anche a una velocità del flusso di 5 m/s.
2. Corrosione atmosferica marina da spray salino
In un test allo spray salino al 5% NaCl (standard GB/T 10125, 35°C, spruzzo continuo), dopo 1.000 ore di test, lo spessore dello strato di ossido superficiale della lega Cu-Ni 70/30 era <5 μm, and the weight loss rate was <0.1 gm², which outperforms carbon steel (weight 10–20 m²) ordinary brass5–10 m²).
II. Resistenza alla corrosione in mezzi acidi
1. Ambiente con acido solforico diluito
Lega Cu-Ni 90/10: In una soluzione di acido solforico al 10%, la velocità di corrosione a 25°C è di circa 0,1–0,2 mm/anno; quando la temperatura sale a 60°C, la velocità di corrosione aumenta bruscamente a 0,5–1,0 mm/anno; quando la concentrazione di acido solforico supera il 20%, la velocità di corrosione supera 1,5 mm/anno (fonte dati: test di corrosione NACE TM0187).
Per confronto: l'Hastelloy C-276 mostra una velocità di corrosione di <0,05 mm/anno in acido solforico al 10% a 60°C, superando significativamente la lega Cu-Ni.
2. Ambiente con acido cloridrico
Le leghe rame-nichel mostrano una scarsa resistenza alla corrosione in acido cloridrico: con acido cloridrico al 5% e 25°C, la velocità di corrosione del Cu-Ni 70/30 è di circa 0,5–1,0 mm/anno e il rischio di corrosione per vaiolatura aumenta con l'aumentare della concentrazione di ioni cloruro; quando la temperatura supera i 50°C, la velocità di corrosione può superare i 2,0 mm/anno, quindi è severamente vietato l'uso in tubazioni con mezzo acido cloridrico.
III. Mezzi alcalini e ambienti speciali
1. Soluzione di idrossido di sodio (NaOH)
In una soluzione di NaOH al 10% a 25°C, la velocità di corrosione del Cu-Ni 90/10 è <0,01 mm/anno, dimostrando un'eccellente resistenza agli alcali; tuttavia, quando la concentrazione supera il 30% o la temperatura supera gli 80°C, la velocità di corrosione aumenta a 0,1–0,2 mm/anno e può verificarsi la tensocorrosione (SCC).
Per confronto: le leghe di titanio non mostrano corrosione in nessuna concentrazione di soluzione di NaOH e sono più adatte a condizioni fortemente alcaline.
2. Mezzo ammoniaca (NH₃)
Le leghe rame-nichel mostrano una resistenza alla corrosione estremamente scarsa in ambienti contenenti ammoniaca: quando la concentrazione di ammoniaca supera i 50 ppm e la temperatura supera i 20°C, la SCC può verificarsi anche senza stress. Un esempio tipico è la rottura delle flange in rame-nichel negli impianti di sintesi dell'ammoniaca entro pochi mesi (fonte dati: Linee guida sulla tensocorrosione ASME BPVC Sezione VIII-3).
4. Dati sulla resistenza alla corrosione localizzata
1. Potenziale di pitting (E_b)
Attraverso test di polarizzazione potenziale dinamica, il potenziale di pitting del Cu-Ni 70/30 in una soluzione di NaCl al 3,5% è di circa +0,2 V (vs. SCE), superiore all'acciaio inossidabile 304 (-0,1 V), ma inferiore all'acciaio inossidabile 316L (+0,3 V), indicando che la sua resistenza alla corrosione per vaiolatura è superiore a quella dell'acciaio inossidabile ordinario. Tuttavia, in ambienti contenenti cloruri, la finitura superficiale deve ancora essere controllata (rugosità Ra < 1,6 μm può ridurre il rischio di corrosione per vaiolatura).
2. Temperatura critica di corrosione interstiziale (CCT)
La CCT del Cu-Ni 90/10 in una soluzione di NaCl al 3,5% è di circa 40°C, il che significa che quando la temperatura supera i 40°C e sono presenti fessure (come nelle aree di contatto delle guarnizioni delle flange), può verificarsi corrosione interstiziale, con velocità di corrosione superiori a 0,5 mm/anno; al contrario, la CCT dell'acciaio duplex 2205 è >70°C, dimostrando una resistenza superiore alla corrosione interstiziale.
5. Dati sull'ossidazione ad alta temperatura e sulla resistenza alla corrosione a lungo termine
A 300°C in aria secca, la velocità di ossidazione del Cu-Ni 70/30 è di circa 0,02 mm/anno, con la formazione di uno strato di ossido composito denso CuO-NiO sulla superficie; quando la temperatura sale a 400°C, la velocità di ossidazione aumenta a 0,1 mm/anno e lo strato di ossido inizia a staccarsi; rispetto all'acciaio inossidabile 310S (velocità di ossidazione a 800°C è 0,05 mm/anno), la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura della lega rame-nichel è significativamente insufficiente.
Note sull'applicazione dei dati
Fattori di deviazione dei dati: le velocità di corrosione effettive sono influenzate da fattori quali la velocità del mezzo, il contenuto di ossigeno disciolto, i microrganismi (ad esempio, i batteri SRB) e la contaminazione superficiale. Ad esempio, in acqua di mare contenente batteri solfato-riduttori, la velocità di corrosione della lega rame-nichel può aumentare di 2–3 volte.
Riferimenti standard: i dati di cui sopra si basano su test statici di laboratorio. Per le applicazioni ingegneristiche, è necessario condurre valutazioni delle condizioni operative dinamiche in conformità con standard come NACE MR0175 (industria petrolifera e del gas) e ASTM B151 (standard per leghe rame-nichel).
Raccomandazioni sul margine di sicurezza: in acqua di mare e mezzi leggermente acidi, l'indennità di corrosione di progetto per le flange in rame-nichel è tipicamente di 0,5-1,0 mm (calcolata per una durata di servizio di 20 anni). In ambienti in cui possono essere presenti ammoniaca o alte temperature, i materiali rame-nichel dovrebbero essere evitati.

Come dimostrano dati specifici, le flange in rame-nichel si comportano in modo eccellente in acqua di mare, soluzioni saline neutre e ambienti debolmente alcalini. Tuttavia, presentano notevoli carenze nella resistenza alla corrosione in scenari con acidi forti, ammoniaca e alte temperature. Quando si selezionano i materiali, è essenziale abbinare con precisione i parametri di processo con i dati di corrosione dei materiali.