Всеки кораб, от пристанищен влекач до голям-океански круизен кораб, зависи от непрекъснат поток от морска вода, за да отстрани отпадъчната топлина от двигателите и бордовите генератори. Топлообменниците, отговорни за преноса на тази топлина в океана, трябва да издържат на постоянно излагане на солена вода, морски организми и променливи работни условия, без да корозират или запушват. В повечето морски охладителни системи тази взискателна задача се справя с доказана сплав: 90-10 медно-никелова.
Дългогодишният-успех намеден никел 90-10 охлаждане на морски двигателсистемите идва от уникалната способност на сплавта да издържа на корозия от морска вода, като същевременно естествено обезсърчава биологичното замърсяване вътре в тръбите на обменника.
Разбиране на 90-10 медно-никелова сплав
Състав и металургичен дизайн
90-10 медно-никелова сплав се състои основно от:
90% мед
10% никел
Сплавта също така съдържа критични незначителни добавки от:
Приблизително 1,5% желязо
Приблизително 1% манган
Тези малки легиращи добавки играят основна роля за подобряване на характеристиките на морската вода.
Желязото спомага за стабилизирането на защитния оксиден слой, който се образува върху повърхността на тръбата, докато манганът допринася за здравината и устойчивостта на корозия при условия на течаща морска вода.
Без тези добавки сплавта не би постигнала същата дългосрочна -трайност в морската експлоатация.
Как работят системите за охлаждане на морски двигатели
Морската вода като радиатор
При типична морска система за охлаждане, морската вода тече през тръбите на корпус-и-тръбен топлообменник, докато затворен-кръг на прясна вода от двигателя минава около страната на корпуса.
Процесът работи по следния начин:
Горещата охлаждаща течност на двигателя влиза в корпуса на топлообменника
Студената морска вода преминава през тръбите
Пренос на топлина през стената на тръбата
Морската вода пренася отпадната топлина зад борда
Това разположение предотвратява навлизането на корозивна морска вода директно в блока на двигателя, като същевременно позволява ефективно охлаждане.
Тъй като морската вода остава ограничена до страната на тръбата, материалът на тръбата се превръща в основната бариера между морската среда и задвижващата система на кораба.
Образуване на защитен оксиден филм
Самовъзстановяващ се{0}}повърхностен слой
Една от определящите характеристики намеден никел 90-10 охлаждане на морски двигателоборудване е способността на сплавта да развие тънък, плътно прилепнал защитен повърхностен филм, когато е изложен на чиста, течаща морска вода.
Медно{0}}никеловите тръби образуват своя собствена жива защитна обвивка, докато работата продължава.
Този кафеникаво-зелен оксиден слой:
Намалява общата корозия
Потиска pitting атаката
Ограничава разграждането на повърхността
Предпазва от излагане на морска вода
Стабилизира дългосрочната-работа на тръбата
Защитният филм е изключително тънък, но много ефективен при подходящи условия на работа.
За разлика от покритията, които могат да се обелят или напукат, оксидният слой непрекъснато се регенерира по време на нормална експлоатация.
Устойчивост на биообрастване
Естествено поведение против{0}}обрастване
Морските охладителни системи постоянно се сблъскват с биологично замърсяване от:
Раковини
Миди
Слоеве слуз
водорасли
Морски бактерии
Силното замърсяване намалява ефективността на топлообмена и ограничава потока на морска вода през обменните тръби.
Мед-никеловите сплави притежават ценна естествена устойчивост на биозамърсяване, тъй като медните йони, освободени на повърхността, възпират прикрепването на морските организми.
В резултат на това:
Запушването на тръбата се развива по-бавно
Честотата на почистване е намалена
Преносът на топлина остава по-стабилен
Съпротивлението на потока остава по-ниско с времето
Тази характеристика против-замърсяване направи сплавите на мед-никел особено привлекателни за дългосрочни-морски операции.
Устойчивост на корозия и ерозия
Стабилност в течаща морска вода
90-10 медно-никел демонстрира отлична устойчивост на:
Обща корозия в морската вода
Локализиран питинг
Атака на пукнатини
Ударна корозия
Амоняк, произведен от морски организми
Слоят -стабилизиран с желязо оксид също подобрява устойчивостта на ерозия при условия на течаща морска вода.
Типичните препоръчителни скорости на тръбата за морска вода попадат в рамките на:
v≈1−2,5 m/sv \\приблизително 1-2,5\\ \\mathrm{m/s}v≈1−2,5 m/s
В рамките на този работен диапазон, защитното фолио остава стабилно, като същевременно поддържа добра ефективност на топлопренос.
Значение на условията на потока
Стагнацията може да повреди сплавта
Въпреки че мед-никелът се представя изключително добре в движеща се морска вода, продължителният застой създава риск.
Когато морската вода остане неподвижна за продължителни периоди от време:
Развиват се промени в концентрацията на кислород
Натрупват се депозити
Защитните филми дестабилизират
Може да започне локализиран питинг
Поради тази причина морските охладителни системи обикновено са проектирани да поддържат редовна циркулация, когато е възможно.
Правилните процедури за поставяне също са важни по време на продължително спиране на кораба.
Бележка за въвеждане в експлоатация
Първоначалното образуване на филм е критично
Новоинсталираните 90-10 медно-никелови обменника изискват подходящ период за пускане в експлоатация, за да се установи правилно защитният оксиден слой.
По време на този начален етап:
Чистата морска вода трябва да циркулира непрекъснато
Скоростта на потока трябва да остане в препоръчителния диапазон
Замърсената пристанищна вода в идеалния случай трябва да се избягва
Излагането на сулфидно замърсяване трябва да бъде сведено до минимум
Първоначалният процес на образуване на оксиден филм е от съществено значение за постигане на максимална дългосрочна -устойчивост на корозия.
Ако защитният слой се образува при лоши водни условия, може да настъпи преждевременна локализирана атака, преди филмът да се стабилизира напълно.
Защо 90-10 медно-никел остава широко използван
Балансиране на надеждност и експлоатационен живот
Алтернативни материали като титан и неръждаема стомана понякога се използват в морски топлообменници, но 90-10 медно-никел продължава да предлага няколко практически предимства:
Доказана дългосрочна-професионална история
Отлична устойчивост на корозия в морска вода
Естествена устойчивост на замърсяване
Добра топлопроводимост
Разумни производствени разходи
Надеждни механични свойства
За много системи за охлаждане на морски двигатели сплавта остава един от най-балансираните и надеждни налични решения.
Заключение
90-10 медно-никел се превърна в глобален стандарт за охлаждане на корабни двигатели поради забележителната си способност да издържа на продължително излагане на морска вода, като същевременно издържа както на корозия, така и на биологично замърсяване. Внимателно балансираният състав на сплавта, включително критични добавки на желязо и манган, позволява естествено образуване на стабилен защитен оксиден слой по време на работа.
Този тънък повърхностен филм предпазва от обща корозия, питинг и ерозия, докато съдържанието на мед обезсърчава прикрепването на морски организми, които иначе биха запушили тръбите на обменника. Правилният поток на морската вода и внимателното пускане в експлоатация остават от съществено значение, тъй като сплавта зависи от здравословна, течаща среда, за да поддържа своята защитна химия на повърхността.
В морските задвижващи системи по света 90-10 медно-никел продължава да служи като тих и надежден изпълнител срещу безмилостното разяждащо предизвикателство на морската вода. В много отношения надеждната работа на корабните двигатели в крайна сметка разчита на невидимия защитен филм, образуван по протежение на вътрешната повърхност на специално конструирана тръба от сплав.
