C70600 vs C71500 pour le service d'eau de mer

Lorsque vous concevez un système de refroidissement à l'eau de mer ou un échangeur de chaleur marin, vous verrez à la foisASTM B111 C70600etASTM B111 C71500sur les listes de matériaux approuvés. Les deux résistent à la corrosion de l’eau de mer. Mais ils ne sont pas les mêmes lorsque la vitesse d’écoulement augmente ou que la température augmente. Choisissez le mauvais grade et vos tubes risquent de tomber en panne en quelques mois, pas en années.

Vous trouverez ci-dessous une comparaison technique axée sur deux limites critiques : la vitesse d'écoulement de l'eau de mer et la température de travail.

Le C70600 (cuivre-nickel 90/10) a une vitesse maximale recommandée de l'eau de mer de 2,5 à 3,0 mètres par seconde.Au-dessus de cette plage, le film protecteur d’oxyde sur la surface du tube se décompose. Une fois le film parti, le métal nu s’érode rapidement.

Limites de vitesse pour le C70600 dans différentes conditions :

Le C71500 (cuivre-nickel 70/30) peut gérer des vitesses d’eau de mer allant jusqu’à 4,0 à 4,5 mètres par seconde.La teneur plus élevée en nickel crée un film protecteur plus solide et plus adhérent qui résiste à l'érosion mécanique.

Limites de vitesse pour le C71500 dans différentes conditions :

Une faible vitesse est sans danger pour les deux qualités. La vitesse élevée érode le film protecteur, puis ronge le métal.Le mécanisme est appelé corrosion par impaction ou corrosion par érosion. Lorsque l’eau de mer atteint le tube à grande vitesse, elle enlève la couche protectrice d’oxyde. Du métal frais est exposé. Le cycle se répète et un creux ou un sillon se forme.

Modèle de corrosion par plage de vitesse :

La corrosion par impaction est une perte de métal causée par un fluide à grande vitesse coupant le film d'oxyde protecteur.Cela se produit au niveau des entrées de tubes, des coudes et des changements brusques de diamètre là où l'écoulement est turbulent. Le film protecteur sur le cuivre-nickel n’a qu’une épaisseur de quelques microns. L'eau à grande vitesse agit comme une sableuse, enlevant le film à plusieurs reprises. Le métal en dessous s’érode en creux en forme de fer à cheval.

Emplacements où la corrosion par impaction commence en premier :

Extrémités d'entrée du tube (0 à 300 mm de l'entrée d'eau)

Côté amont des supports de tubes

Courbes et coudes

Joints de plaques tubulaires

Zones juste après les pompes

Le C70600 est sans danger jusqu'à 60 degrés (140 degrés F) en service d'eau de mer.Au-dessus de cette température, la vitesse de corrosion augmente fortement. Le film protecteur devient moins stable. Les piqûres et les attaques localisées deviennent plus probables.

Limites de température pour le C70600 :

Restez en dessous de 60 degrés pour le C70600. Plus chaud que cela, passez au C71500 ou changez complètement de matériau.

Le C71500 peut gérer l'eau de mer jusqu'à 80 degrés (176 degrés F) avant que la corrosion ne devienne un problème sérieux.La teneur plus élevée en nickel donne une meilleure stabilité du film à température élevée. Certaines applications poussent jusqu'à 90 degrés avec un traitement au sulfate ferreux et une surveillance étroite.

Limites de température pour le C71500 :

Pour chaque augmentation de température de 10 degrés, le taux de corrosion double environ.C'est l'effet Arrhénius. Un tube qui dure 30 ans à 30 degrés ne durera que 3 à 5 ans à 70 degrés, même avec la même chimie de l'eau.

Taux de corrosion relatif estimé en fonction de la température :

Utilisez le C70600 pour des conditions normales : vitesse inférieure à 2,5 m/s et température inférieure à 60 degrés. Basculez vers C71500 lorsque l’une ou l’autre limite est dépassée.Il n’y a pas de réponse unique, mais voici un simple tableau de décision.

Matrice de décision pour le C70600 par rapport au C71500 basée sur la vitesse et la température :

Q1 : Qu'est-ce que la corrosion par impaction et pourquoi se produit-elle sur les tubes en cuivre-nickel ?

La corrosion par impact est une perte de métal causée par un fluide à grande vitesse coupant le film d'oxyde protecteur.Le film qui protège les tubes en cuivre-nickel n’a que quelques microns d’épaisseur. Lorsque l’eau de mer se déplace à une vitesse supérieure à 2,5 à 3,0 m/s, elle érode physiquement ce film. Le métal frais est exposé, s'oxyde et le cycle se répète. Le résultat est une fosse en forme de fer à cheval à l'entrée du tube ou dans d'autres zones à grande vitesse. Il s'agit du mode de défaillance le plus courant pour les tubes C70600.

Q2 : Comment calculez-vous la vitesse maximale autorisée pour le tube C70600 ?

Il n’existe pas de formule simple, mais il existe des lignes directrices industrielles basées sur le diamètre intérieur des tubes et la qualité de l’eau.Une règle courante : vitesse maximale (m/s)=2.5 pour de l'eau de mer propre, réduite à 1,5-2,0 en cas de présence de sable ou de débris. Certains ingénieurs utilisent l'équation empirique basée sur la teneur en nickel, mais pour le C70600 (10 % Ni), la limite de sécurité est bien établie à 2,5 m/s. En cas de doute, consultez la Copper Development Association ou votre fournisseur.

Q3 : Quelle est la différence entre l’érosion et l’attaque par impaction ?

L'érosion est une usure mécanique causée par des particules solides. L'impaction est une rupture du film due uniquement à la vitesse du fluide.L'érosion se produit lorsque du sable, du limon ou des débris heurtent la paroi du tube. Cela ressemble à des rainures lisses et polies. L'impaction se produit même dans l'eau de mer propre lorsque la vitesse est trop élevée. Il produit des fosses en forme de fer à cheval. Les deux endommagent les tubes C70600, mais l'impaction est plus fréquent dans les systèmes d'eau de mer filtrée.

Q4 : Le C70600 peut-il gérer une vitesse plus élevée dans l’eau de mer propre par rapport à l’eau de mer chargée de sable ?

Oui, les limites de vitesse sont beaucoup plus basses en présence de sable.Dans l'eau de mer propre, le C70600 peut gérer 2,5 m/s. Ajoutez même une petite quantité de sable (0,1 % en poids) et la vitesse de sécurité chute à 1,5 m/s ou moins. Le sable agit comme un outil de coupe à l’intérieur du tube. Le C70600 n'est pas un alliage dur. Il va s'éroder rapidement. Le C71500 fait mieux mais souffre toujours. Si vous avez du sable, pensez au titane ou à un système doublé de caoutchouc.

Q5 : Quel film protecteur se forme sur les C70600 et C71500 dans l'eau de mer ?

Une fine couche adhérente d'oxyde de nickel et de fer se forme à la surface du tube.Pour le C70600, le film contient principalement de l'oxyde de cuivre avec de petites quantités de nickel et de fer. Pour le C71500, la teneur plus élevée en nickel produit un film contenant plus d'oxyde de nickel, qui est plus dur et plus résistant à l'érosion. Ce film se forme quelques jours après l’exposition à l’eau de mer. Une fois établi, il bloque la poursuite de la corrosion. Le problème est que l’eau à grande vitesse élimine ce film plus rapidement qu’il ne se reforme.

Q6 : Comment la température modifie-t-elle le taux de corrosion des tubes en cuivre-nickel ?

Le taux de corrosion double environ pour chaque augmentation de température de 10 degrés.C'est la relation d'Arrhenius. Par exemple, si le C70600 se corrode à raison de 0,025 mm/an à 20 degrés, à 60 degrés, le taux est d'environ 0,4 mm/an. C'est 16 fois plus rapide. La température affecte également la stabilité du film. À haute température, le film protecteur se forme différemment et s’enlève plus facilement. C'est pourquoi la plupart des spécifications limitent le C70600 à 60 degrés en service dans l'eau de mer.

Chaque lot de tubes subit 5 contrôles avant expédition :

Chimie→ Le spectromètre confirme Ni 9-11%, Fe 1,0-1,8% (ASTM E1473)

Force→ Tirer le test jusqu'à la rupture. Doit atteindre 310 MPa minimum (ASTM E8)

Défauts→ Une sonde à courants de Foucault traverse chaque tube. Tout signal=rejeté (ASTM E243)

Ductilité→ Aplatir un anneau sur un mur 3x. Aucune fissure autorisée (ASTM B968)

Fuites→ Pression hydrostatique 3 000 psi, maintenir pendant 10 secondes (ASTM B111)

Vous recevez un rapport de test d'usine avec chaque commande. Inspection tierce (SGS, BV, Lloyds) disponible.

Bouchons en plastique aux deux extrémités

Papier VCI entre les couches de tubes

Film rétractable autour de chaque paquet

Cerclage en acier pour sécuriser le paquet

Caisse en bois pour petites longueurs coupées ou tailles fragiles

Faisceau acier + palette bois pour tubes standards 6-12m

Étiquette étanche avec grade, OD, mur, numéro de chaleur, quantité

De la matière première au tube fini dans une seule usine :

Fusion(3 fours de 5 tonnes chacun) → transforme le cuivre + le nickel + le fer en alliage liquide

Fonderie(2 lignes) → verse le liquide dans une billette solide, de 80 à 220 mm de diamètre

Extrusion(Presse de 3 500 tonnes) → poinçonne la billette dans une coque de tube creux

Étirage à froid(8 bancs) → tire la coque à travers les matrices pour rétrécir le diamètre extérieur et le mur

Recuit(4 fours) → chauffe le tube à 600 degrés pour le ramollir après l'étirage

Lissage et coupe(3 lignes) → rend le tube droit et le coupe à longueur

Essai(2 machines à courants de Foucault) → contrôle à 100%

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