June 18, 2025
ข้อมูลความต้านทานการกัดกร่อนสำหรับหน้าแปลนทองแดงนิกเกิลจะต้องได้รับการพิจารณาร่วมกับเกรดอัลลอยด์เฉพาะ (เช่น Cu-Ni 90/10, 70/30), ประเภทกลางการกัดกร่อน, ความเข้มข้น, อุณหภูมิและเงื่อนไขความเครียด ข้อมูลต่อไปนี้เป็นข้อมูลที่วัดได้และการอ้างอิงมาตรฐานอุตสาหกรรมตามเงื่อนไขการดำเนินงานทั่วไป:
1. ข้อมูลความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมสเปรย์น้ำทะเลและเกลือ
1. อัตราการกัดกร่อนของน้ำทะเลแบบคงที่
โลหะผสม Cu-Ni 90/10: ใน 3.5% โซเดียมคลอไรด์ (น้ำทะเลจำลอง), อัตราการกัดกร่อนที่ 25 ° C คือ <0.005 มม./ปี; ในน้ำทะเลที่มีซัลไฟด์ 200 ppm อัตราการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นเป็น 0.01–0.02 มม./ปี (แหล่งข้อมูล: การทดสอบมาตรฐาน ASTM G48)
โลหะผสม Cu-Ni 70/30: ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันอัตราการกัดกร่อนต่ำกว่าโดยมีอัตราการกัดกร่อนน้ำทะเลคงที่ <0.003 มม./ปีที่ 25 ° C และความต้านทานต่อหลุมที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับโลหะผสม 90/10 (เนื่องจากปริมาณนิกเกิลที่สูงขึ้น)
สำหรับการเปรียบเทียบสแตนเลส 316L มีอัตราการกัดกร่อนประมาณ 0.01–0.03 มม./ปีในน้ำทะเลคงที่ แต่มีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนการกัดกร่อนในน้ำทะเลที่ไหล (อัตราการไหล> 3 m/s) ในขณะที่โลหะผสมทองแดงนิกาย
2. การกัดกร่อนสเปรย์เกลือในบรรยากาศทางทะเล
ในการทดสอบสเปรย์เกลือ NaCl 5% (มาตรฐาน GB/T 10125, 35 ° C, สเปรย์อย่างต่อเนื่อง) หลังจากการทดสอบ 1,000 ชั่วโมงความหนาของฟิล์มออกไซด์ของพื้นผิวของ Cu-Ni 70/30 โลหะผสมคือ <5 μmและน้ำหนักลดน้ำหนัก 10-20- g/m²)
ii. ความต้านทานการกัดกร่อนในสื่อที่เป็นกรด
1. สภาพแวดล้อมของกรดซัลฟูริกเจือจาง
โลหะผสม Cu-Ni 90/10: ในสารละลายกรดซัลฟิวริก 10% อัตราการกัดกร่อนที่ 25 ° C ประมาณ 0.1–0.2 มม./ปี; เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 60 ° C อัตราการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็น 0.5–1.0 มม./ปี เมื่อความเข้มข้นของกรดซัลฟูริกเกิน 20%อัตราการกัดกร่อนเกินกว่า 1.5 มม./ปี (แหล่งข้อมูล: NACE TM0187 การทดสอบการกัดกร่อน)
สำหรับการเปรียบเทียบ: Hastelloy C-276 แสดงอัตราการกัดกร่อน <0.05 มม./ปีในกรดซัลฟูริก 10% ที่ 60 ° C ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าโลหะผสม Cu-Ni อย่างมีนัยสำคัญ
2. สภาพแวดล้อมของกรดไฮโดรคลอริก
โลหะผสมทองแดงนิกเกิลแสดงความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่ดีในกรดไฮโดรคลอริก: ที่กรดไฮโดรคลอริก 5% และ 25 ° C อัตราการกัดกร่อนของ Cu-Ni 70/30 อยู่ที่ประมาณ 0.5-1.0 มม./ปีและความเสี่ยงของการกัดกร่อน เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 50 ° C อัตราการกัดกร่อนอาจเกิน 2.0 มม./ปีดังนั้นจึงเป็นสิ่งต้องห้ามอย่างเคร่งครัดสำหรับใช้ในท่อปานกลางกรดไฮโดรคลอริก
iii. สื่ออัลคาไลน์และสภาพแวดล้อมพิเศษ
1. สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)
ในสารละลาย 10% NaOH ที่ 25 ° C อัตราการกัดกร่อนของ Cu-Ni 90/10 คือ <0.01 มม./ปีแสดงให้เห็นถึงความต้านทานอัลคาไลที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตามเมื่อความเข้มข้นเกินกว่า 30% หรืออุณหภูมิเกิน 80 ° C อัตราการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.1–0.2 มม./ปีและการแตกร้าวของการกัดกร่อนของความเครียด (SCC) อาจเกิดขึ้น
สำหรับการเปรียบเทียบ: โลหะผสมไทเทเนียมไม่แสดงการกัดกร่อนในความเข้มข้นของสารละลาย NaOH และเหมาะสำหรับสภาวะอัลคาไลน์อย่างยิ่ง
2. แอมโมเนีย (NH₃) สื่อ
โลหะผสมทองแดงนิกเกิลมีความต้านทานการกัดกร่อนที่แย่มากในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนีย: เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเกินกว่า 50 ppm และอุณหภูมิเกิน 20 ° C SCC อาจเกิดขึ้นได้แม้จะไม่มีความเครียด ตัวอย่างทั่วไปคือการแตกร้าวของหน้าแปลนทองแดง-นิกเกลในพืชสังเคราะห์แอมโมเนียภายในไม่กี่เดือน (แหล่งข้อมูล: ASME BPVC ส่วน VIII-3 แนวทางการกัดกร่อนความเครียด)
4. ข้อมูลความต้านทานการกัดกร่อนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น
1. ศักยภาพในการเจาะ (e_b)
ผ่านการทดสอบโพลาไรเซชันที่มีศักยภาพแบบไดนามิกศักยภาพหลุมของ Cu-Ni 70/30 ในสารละลาย NaCl 3.5% อยู่ที่ประมาณ +0.2V (เทียบกับ SCE) สูงกว่าสแตนเลสสูงกว่า 304 (-0.1V) แต่ต่ำกว่าสแตนเลส 316L ( +0.3V) อย่างไรก็ตามในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์จะต้องมีการควบคุมพื้นผิว (ความขรุขระ RA <1.6 μmสามารถลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนหลุม)
2. อุณหภูมิวิกฤตการกัดกร่อนของรอยแยก (CCT)
CCT ของ Cu-Ni 90/10 ในสารละลาย NaCl 3.5% อยู่ที่ประมาณ 40 ° C ซึ่งหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 40 ° C และช่องว่างอยู่ (เช่นในพื้นที่สัมผัสปะเก็นหน้าแปลน) การกัดกร่อนของรอยแยกอาจเกิดขึ้น ในทางตรงกันข้าม CCT ของ Duplex Steel 2205 คือ> 70 ° C แสดงให้เห็นถึงความต้านทานที่เหนือกว่าต่อการกัดกร่อนของรอยแยก
5. การออกซิเดชั่นอุณหภูมิสูงและข้อมูลความต้านทานการกัดกร่อนระยะยาว
ที่ 300 ° C ในอากาศแห้งอัตราการเกิดออกซิเดชันของ Cu-Ni 70/30 อยู่ที่ประมาณ 0.02 มม./ปีโดยมีชั้นออกไซด์คอมโพสิตออกไซด์ Cuo-Nio หนาแน่นขึ้นบนพื้นผิว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึง 400 ° C อัตราการเกิดออกซิเดชันจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.1 มม./ปีและชั้นออกไซด์จะเริ่มลอกออก เมื่อเทียบกับสแตนเลส 310S (อัตราการเกิดออกซิเดชันที่ 800 ° C คือ 0.05 มม./ปี) ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันของอุณหภูมิสูงของโลหะผสมทองแดง-นิกเกลนั้นไม่เพียงพออย่างมีนัยสำคัญ
หมายเหตุแอปพลิเคชันข้อมูล
ปัจจัยการเบี่ยงเบนข้อมูล: อัตราการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นจริงได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นอัตราการไหลกลางปริมาณออกซิเจนที่ละลายในจุลินทรีย์ (เช่นแบคทีเรีย SRB) และการปนเปื้อนของพื้นผิว ตัวอย่างเช่นในน้ำทะเลที่มีแบคทีเรียลดซัลเฟตอัตราการกัดกร่อนของโลหะผสมทองแดง-นิกเกลอาจเพิ่มขึ้น 2-3 ครั้ง
การอ้างอิงมาตรฐาน: ข้อมูลข้างต้นขึ้นอยู่กับการทดสอบแบบคงที่ในห้องปฏิบัติการ สำหรับแอปพลิเคชันทางวิศวกรรมควรทำการประเมินสภาพการดำเนินงานแบบไดนามิกตามมาตรฐานเช่น NACE MR0175 (อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ) และ ASTM B151 (มาตรฐานโลหะผสมทองแดง-นิคเกล)
คำแนะนำด้านความปลอดภัย: ในน้ำทะเลและสื่อที่เป็นกรดเล็กน้อยค่าเผื่อการกัดกร่อนการออกแบบสำหรับหน้าแปลนทองแดงนิกายเนียร์มักจะเป็น 0.5-1.0 มม. (คำนวณสำหรับอายุการใช้งาน 20 ปี) ในสภาพแวดล้อมที่อาจมีแอมโมเนียหรืออุณหภูมิสูงควรหลีกเลี่ยงวัสดุทองแดงนิกเกิล
ดังที่แสดงโดยข้อมูลเฉพาะหน้าแปลนทองแดงนิกเกิลทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมในน้ำทะเลสารละลายเกลือที่เป็นกลางและสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างอ่อน ๆ อย่างไรก็ตามพวกเขามีข้อบกพร่องที่สำคัญในการต้านทานการกัดกร่อนในกรดที่แข็งแรงแอมโมเนียและสถานการณ์อุณหภูมิสูง เมื่อเลือกวัสดุมันเป็นสิ่งสำคัญในการจับคู่พารามิเตอร์กระบวนการอย่างแม่นยำกับข้อมูลการกัดกร่อนของวัสดุ