O que é tubo de cobre e níquel CuNi 70/30
CuNi 70/30 é uma liga forjada de cobre e níquel contendo aproximadamente 70% de cobre e 30% de níquel, padronizada como UNS C71500 na ASTM B111/B111M. Na prática europeia está escrito CuNi30Mn1Fe ou CuNi30Fe1Mn, e a designação chinesa é BFe30-1-1 no sistema nacional de designação de ligas de cobre. Ele foi desenvolvido para serviços de água do mar onde o cupro-níquel 90/10 atinge seus limites: alta velocidade de fluxo, água carregada de areia, água portuária poluída e sistemas onde o fluido contém sulfeto residual ou amônia.
A liga depende do mesmo mecanismo protetor de filme de óxido que 90/10, mas o maior teor de níquel torna esse filme mais estável e mais tolerante a perturbações, de modo que a parede sobrevive por mais tempo onde a água é agressiva. O prêmio de preço acima de 90/10 é justificado sempre que o custo de retubagem de um condensador excede a diferença de custo do metal.
Composição Química de UNS C71500
| Elemento | Exigência |
|---|---|
| Níquel (Ni) | 29,0 a 33,0% |
| Ferro (Fe) | 0,4 a 1,0% |
| Manganês (Mn) | 1,0% no máximo |
| Zinco (Zn) | 0,50% no máximo |
| Carbono (C) | 0,05% no máximo |
| Chumbo (Pb) | 0,02% no máximo |
| Enxofre (S) | 0,02% no máximo |
| Fósforo (P) | 0,02% no máximo |
| Cobre (Cu) | Restante |
Os elementos residuais que não os listados são mantidos em 0,50% no total. Carbono, enxofre e fósforo são mantidos baixos porque formam inclusões que atuam como pontos de iniciação para corrosão localizada na água do mar, e a faixa de ferro é estreita porque o ferro controla a durabilidade da película protetora na entrada do tubo.
Propriedades Mecânicas
| Temperamento | Tamanho do grão | Resistência à tração, mínima | Rendimento com extensão de 0,5%, mínimo |
|---|---|---|---|
| OS025 recozido | 0,025 mm nominais | 414 MPa (60 ksi) | 172 MPa (25 ksi) |
| OS035 recozido | 0,035 mm nominais | 372 MPa (54 ksi) | Especificado pela especificação do produto |
Os dados de serviço típicos para a liga incluem uma faixa de resistência à tração de 350 a 550 MPa com alongamento de 20 a 40%, dependendo da têmpera, e uma capacidade de temperatura projetada de até cerca de 371°C na condição recozida sem perda de tenacidade em temperatura criogênica. A liga mantém boa ductilidade em baixas temperaturas, por isso também aparece em sistemas de gás liquefeito e água do mar fria.
Tamanhos, Formas de Entrega e Inspeção
| Diâmetro externo | Espessura da parede | Aplicação típica |
|---|---|---|
| 12,70 mm (1/2 pol.) | 0,9 a 1,65mm | Pequenos refrigeradores de água do mar |
| 15,88 mm (5/8 pol.) | 1,24 a 1,65 mm | Condensadores de estação de energia |
| 19,05 mm (3/4 pol.) | 1,24 a 2,11mm | Trocadores de calor de dessalinização |
| 25,40 mm (1 pol.) | 1,65 a 2,77 mm | Tubulação de água salgada e grandes trocadores |
| 38,10 a 76,20 mm | 2,0 a 3,0mm | Coletores de tubulação, risers, sistemas de navios |
Os tubos e tubulações são fornecidos recozidos em um tamanho de grão controlado para expansão e flexão do rolo, ou em têmperas trefiladas onde a rigidez é desejada. São produzidos comprimentos retos aleatórios e fixos de até 12 m, tubos dobrados em U- e tubos enrolados de pequeno diâmetro. Os testes seguem ASTM B111/B111M com testes de tensão, achatamento, alargamento e expansão, além de exame de correntes parasitas de acordo com ASTM E243 e testes de prova hidrostática ou pneumática quando especificado.
Aplicações em ambientes de água salgada
Pacotes de trocadores de calor de dessalinização flash de vários-estágios e{1}}efeitos múltiplos.
Condensadores de superfície e aquecedores de água de alimentação em centrais elétricas costeiras.
Sistemas de água do mar a bordo, trocadores de calor de lastro e água de incêndio.
Circuitos de resfriamento de plataformas offshore e resfriadores de processo com sulfeto residual.
Trocadores de calor em refinarias e fábricas de produtos químicos que lidam com água salobra ou poluída.
Condensadores de ar condicionado marítimo e sistemas de refrigeração central.
Na água do mar corrente, a liga normalmente corrói a uma taxa abaixo de 0,003 mm por ano, e os limites de velocidade do projeto são mais altos do que 90/10, comumente considerados como cerca de 4,5 m/s para água do mar limpa, com uma redução onde sólidos estão presentes.
Trabalhando e juntando notas
CuNi 70/30 é facilmente conformado a frio, estampado profundamente e dobrado, e é usinado para obter um bom acabamento superficial, com superfícies polidas atingindo acabamentos finos quando necessário. A condutividade térmica é inferior a 90/10, portanto o calor da soldagem permanece próximo à junta; soldagem por arco de gás tungstênio e soldagem por arco de metal a gás com enchimento de cobre e níquel correspondente são os processos preferidos, e a soldagem com oxiacetileno não é recomendada. O alívio do estresse após trabalhos pesados a frio é aconselhável quando o ambiente é agressivo.
A limpeza controla o desempenho. Graxa, partículas de aço carbono e depósitos de óxido de ferro deixados no furo durante a fabricação quebram a película protetora e iniciam a corrosão, portanto o lado da água deve ser lavado e, para condensadores de usinas de energia, verificado quanto à película de carbono antes da unidade entrar em serviço. A dosagem de sulfato ferroso é uma decisão de sistema separada, tomada pelo operador da planta e não pelo fornecedor do tubo.
Perguntas frequentes
P: Quando deve ser escolhido 70/30 em vez de 90/10?
Escolha 70/30 quando a água é mais rápida que cerca de 3 m/s, carrega areia ou contém sulfeto ou amônia e quando o trocador é difícil ou caro de retubar. Para água do mar limpa em velocidade moderada, 90/10 é o grau mais econômico.
P: Quais são os nomes de classes equivalentes ao C71500?
A liga é designada CuNi30Mn1Fe nos padrões europeus, BFe30-1-1 na prática de designação chinesa e aparece como C71500 na ASTM B111/B111M. Todos descrevem a mesma família cobre-níquel com cerca de 30% de níquel.
P: Qual velocidade é permitida no serviço de água do mar?
Projetos de água do mar limpa geralmente permitem cerca de 4,5 m/s para 70/30, o que é superior ao limite usado para 90/10. Onde a água transporta sólidos suspensos, a velocidade e a geometria da entrada precisam ser revisadas em conjunto.
P: O tubo 70/30 é adequado para feixes curvados em U-?
Sim. Encomende um tubo recozido macio com um tamanho de grão nominal para que a curvatura se desenvolva sem rachar e verifique se o raio de curvatura é pelo menos duas vezes o diâmetro externo.
P: Qual é o desempenho da liga em altas temperaturas?
A liga recozida é usada até cerca de 371°C em trocadores de calor e serviços de processo e mantém sua tenacidade em temperatura criogênica, por isso é adequada para aplicações em água do mar fria e gás liquefeito, bem como em condensadores quentes.
P: O que causa a falha precoce do tubo de cobre e níquel?
As causas comuns são depósitos e fissuras resultantes de limpeza inadequada, conteúdo incorreto de ferro na liga, velocidade excessiva da água na entrada e contaminação por sulfeto ou amônia. Todos os quatro são controláveis por especificação, fabricação e tratamento de água.
