أخبار

يتم استخدام شظايا النحاس والنيكل على نطاق واسع في الهندسة البحرية والصناعة الكيميائية وبناء السفن ومعالجة مياه البحر. تكمن مزايا منتجاتها في المقام الأول في مقاومة التآكل ،الخصائص الميكانيكية، قابلية المعالجة، والفعالية من حيث التكلفة بشكل عام، كما هو مفصل أدناه:
1مقاومة ممتازة لمياه البحر والكلوريد
المقاومة للتآكل الشامل لمياه البحر: تتكون سبائك النحاس والنيكل (مثل Cu-Ni 90/10 و 70/30) من طبقة كثيفة من فيلم تسخير أكسيد النحاس (Cu2O) على سطحها عند التعرض لمياه البحر,منع دخول أيونات الكلوريد بفعالية مع معدل التآكل السنوي عادة <0.05 ملم ، أقل بكثير من الصلب الكربوني (0.1 ∼0.5 ملم / سنة) والصلب المقاوم للصدأ العادي (0.05 ∼0.2 ملم / سنة).مثلاً، في أنظمة أنابيب مياه البحر للسفن ، يمكن أن تعمل شرائح النحاس والنيكل في اتصال مباشر مع مياه البحر لأكثر من 20 عامًا دون استبدال ، في حين أن شرائح الفولاذ الكربوني ،حتى مع طلاءات مقاومة للتآكل، قد تطور ثقوب خلال خمس سنوات.
المقاومة للتآكل من خلال التجويف وتآكل الإجهاد: لا تظهر سبائك النحاس والنيكل أي تآكل من خلال التأكل في بيئات أيون الكلوريد (قدرة التأكل > + 0.2 فولت مقابلSCE) ومقاومة للتشوه التآكل الإجهادي الناجم عن الكلوريد (SCC)بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، الذي قد يفشل بسبب تآكل الشقوق في بيئات مياه البحر ، فإن تآكل أسطح الختم للشريحة النحاسية - النيكل ضئيل.
المقاومة للكبريتيدات والتلوث البيولوجي: يمتلك أيونات النحاس خصائص مضادة للبكتيريا الطبيعية ، مما يمنع التعلق بالكائنات الحية الدقيقة (مثل البراغيث والطحالب) في مياه البحر ويقلل من التلوث البيولوجي.بالإضافة إلى، في بيئات النفط والغاز التي تحتوي على H2S ، من غير المرجح أن تخضع سبائك النحاس والنيكل للكراك الجهادي الكبريتيني (SSC) ،حيث أن الصلب الكربوني والصلب منخفض السبائك يتطلبون معالجة إضافية لمنع التآكل في مثل هذه البيئات.
II. خصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة درجات الحرارة
توازن القوة والصلابة: سبائك النحاس والنيكل لها قوة سحب تبلغ 300~450 MPa ومعدلات إطالة تزيد عن 30٪ ، مما يجمع بين القوة العالية وقوة الصدمة. على سبيل المثال ،تحتفظ شرائح Cu-Ni 70/30 بقوة جيدة عند -196 °C، مما يجعلها مناسبة لأنظمة مياه البحر منخفضة درجة الحرارة في محطات استقبال الغاز الطبيعي المسال (LNG) ؛ على النقيض من ذلك ،الصلب الكربوني يميل إلى أن يصبح هشًا في درجات الحرارة المنخفضة ويتطلب معالجة تطبيعية.
الاستقرار في البيئات ذات درجات الحرارة المتوسطة: يمكن استخدام سبائك النحاس والنيكل لفترة طويلة في درجات حرارة من 200 إلى 300 درجة مئوية مع انخفاض القوة أقل من 10٪ ،مما يجعلها مناسبة للتطبيقات مثل مبادلات الحرارة وأنابيب تسخين مياه البحرعلى النقيض من ذلك، يمكن أن يعاني الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي من تآكل بين الحبيبات بسبب هطول الكربيد عند درجات حرارة تزيد عن 300 درجة مئوية، في حين أن سبائك النحاس والنيكل لا تشكل هذا الخطر.
3أداء ممتاز للصناعة واللحام
خصائص التشكيل والمعالجة: تظهر سبائك النحاس والنيكل مرونة جيدة ويمكن تشكيلها عن طريق الانحناء البارد والتكوين الساخن وغيرها من العمليات. أثناء المعالجة ،لا يخضعون بسهولة لتصلب العمل (مؤشر تصلب العمل < 0).3) ، وتفوق كفاءة معالجة الصلب المزدوج والسبائك القائمة على النيكل.يمكن تصنيع شرائح النحاس والنيكل البحرية مباشرة إلى أدوات معقدة عن طريق الضغط الباردفي حين أن الصلب المزدوج يتطلب مكافحة التشوه لمنع التشقق.
قابلية تكييف واسعة لللحام: يمكن لحام سبائك النحاس والنيكل باستخدام عمليات لحام قوس TIG و MIG واليدوية. لا يتطلب حرارة خاصة أو معالجة حرارية بعد الحام ،والمنطقة المتأثرة بالحرارة لا تظهر تآكلًا أو تآكلًا بين الحبيباتبالمقارنة مع السبائك القائمة على النيكل (مثل Inconel 625) ، التي تتطلب تحكمًا صارمًا في درجة حرارة الممر أثناء اللحام ، يتم تقليل صعوبة العملية بشكل كبير.
4. التوصيل الحراري والمزايا الاقتصادية
كفاءة التوصيل الحراري العالية: تصل كفاءة التوصيل الحراري لسبائك النحاس والنيكل إلى 1626 واط / ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((())))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تبديد الحرارة السريع أو تبادل الحرارةعلى سبيل المثال، المياه البحرية الباردة، مما يقلل من تركيز الإجهاد الحراري.
فعالية التكلفة وطول العمر: سبائك النحاس والنيكل أكثر تكلفة من الصلب الكربوني والصلب المقاوم للصدأ العادي ولكن أرخص من السبائك القائمة على النيكل (على سبيل المثال ،إنكونيل 625 أغلى بثلاثة إلى خمسة أضعاففي الهندسة البحرية ، ميزة تكلفة دورة الحياة (LCC) من شرائح النحاس والنيكل كبيرة منصة بحرية معينة تستخدم شرائح Cu-Ni 90/10 كان لها تكلفة أولية أعلى بنسبة 30٪ من 316L، ولكن تكاليف التشغيل والصيانة على مدى 20 عاما انخفضت بنسبة 60٪ مما أدى إلى انخفاض التكاليف العامة.
5. خصائص القيمة المضافة للمحيط ومقاومة الطقس
لا يوجد خطر للإفراج عن المعادن الثقيلة: معدل إفراج أيونات النحاس في سبائك النحاس والنيكل منخفض للغاية (< 0.01 ملغ / لتر) ،تلبية معايير تصريف مياه البحر ومناسبة لمشاريع الهندسة البحرية مع متطلبات بيئية صارمةومع ذلك، قد تطلق بعض أجهزة الفولاذ المقاوم للصدأ أيونات النيكل عند التعرض لمياه البحر لفترة طويلة، مما يشكل مخاطر بيئية.
مقاومة للتآكل الجوي والتلوث: تتكون سبائك النحاس والنيكل من بطينة نحاسية زرقاء خضراء (كلوريد النحاس الأساسي) على سطحها في الغلاف الجوي البحري ، مما يمنع التآكل بشكل أكبر ،مما يجعلها مناسبة للأنابيب المكشوفة الساحلية· السطوح السلسة لها أيضا خصائص مضادة للبكتيريا، والحد من مقاومة التدفق الناجمة عن التلوث وخفض تواتر الصيانة.
ملخص
أصبحت شرائح النحاس والنيكل، مع مزاياها الأساسية من مقاومة تآكل مياه البحر + خصائص ميكانيكية متوازنة + سهولة المعالجة، أصبحت المادة المفضلة للهندسة البحرية.السفن، والمصانع الكيميائية الساحلية. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني ، فهي طويلة الأمد في بيئات أيون الكلوريد والفعالية التكلفية العامة ملحوظة بشكل خاص.بالمقارنة مع سبائك النيكل، فإنها توفر مزايا اقتصادية أكبر في درجات الحرارة المعتدلة، سيناريوهات التآكل غير المتطرفة. عند اختيار المواد، عوامل مثل مقاومة التآكل المتوسطة، درجة الحرارة، الضغط،والمتطلبات البيئية يجب أن تنظر في الاستفادة الكاملة من مزاياها المتوازنة في مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية.