Koperen buizen in maritieme omgevingen: EN 12451 en ASTM B111

Waarom koper geschikt is voor zeewaterplicht

Koper en zijn legeringen staan ​​bovenaan de lijst met zeewatermaterialen, omdat het corrosieproduct dat ze vormen hechtend en beschermend is in plaats van schilferig. Een dunne koperoxidelaag bouwt zich op het bevochtigde oppervlak op en vertraagt ​​verdere aanvallen. Daarom gaan buizenbundels van koperlegeringen die in zeewater worden gebruikt routinematig langer mee dan veel alternatieve materialen. Diezelfde oppervlaktefilm is bestand tegen de vestiging van zeepokken, mosselen en algen, waardoor de vervuilingsschade wordt verminderd die de thermische weerstand in andere buismaterialen verhoogt.

De selectie van maritieme buizen wordt normaal gesproken uitgedrukt als een standaardkwaliteit in plaats van als een algemene materiaalnaam. EN 12451 heeft betrekking op naadloze ronde buizen van koper en koperlegeringen voor warmtewisselaars, ASTM B111/B111M heeft betrekking op naadloze condensorbuizen van koper en koperlegeringen en ferrule-materiaal, en EN 12449 heeft betrekking op naadloze ronde koperen buizen voor algemene doeleinden. Het toevoegen van de kwaliteit, de temperatuur, de afmetingen en de testvereisten aan die standaardreferentie is wat een maritiem onderzoek ondubbelzinnig maakt.

Corrosiegedrag in zeewater

Gewone koperen buis presteert goed in schoon, belucht zeewater met gematigde snelheid, maar is gevoelig voor snelheids-gedreven erosie en voor sulfide-vervuild of stilstaand water. Koper-nikkellegeringen beantwoorden aan deze beperking. De kwaliteit 90/10, aangeduid als CuNi10Fe1Mn in het gesmeed systeem (CW352H) en CuNi10Fe1Mn1-C als gietstuk (CC380H), maakt gebruik van ijzer- en mangaantoevoegingen om de beschermende film te versterken en het aanvaardbare stroombereik te vergroten.

Drie praktische variabelen bepalen de levensduur: stroomsnelheid, de aanwezigheid van meegevoerde vaste stoffen of luchtbellen, en de waterchemie bij de inlaat. Elk van deze wordt in de ontwerpfase behandeld en de geleverde buis moet worden afgestemd op de gespecificeerde kwaliteit in plaats van te worden vervangen door een nominaal vergelijkbare samenstelling.

Warmteoverdracht en systeemefficiëntie

De thermische geleidbaarheid van koper is grofweg een orde van grootte hoger dan die van roestvrij staal, dus een koper- of koper{0}}nikkel-wisselaar bereikt een bepaalde taak met een kleiner oppervlak en een kleinere voetafdruk. Dit is van belang aan boord, waar de machineruimte vast is en waar een lichtere buizenbundel tijdens onderhoud gemakkelijker kan worden opgetild.

Aangroeibestrijding en warmteoverdracht zijn met elkaar verbonden. Omdat biofouling een thermisch isolerende laag opbouwt lang voordat deze een buis blokkeert, zorgt een materiaal dat op natuurlijke wijze zetting tegengaat ervoor dat de ontwerpwarmteoverdrachtscoëfficiënt tijdens de koppelingscyclus dichter bij de oorspronkelijke waarde blijft.

Installatie, ondersteuning en onderhoud

Koperen buis kan gemakkelijk worden uitgezet tot buisplaten, gebogen tot nauwe stralen en verbonden door hardsolderen of lassen, en het geïnstalleerde systeem heeft de juiste ondersteuningsafstand nodig om trillingen uit de buurt van de verbindingen te houden. Ongelijksoortig metaalcontact moet worden beheerd met isolatiehulzen, omdat een galvanisch koppel met een edeler materiaal de aanval op het koperoppervlak zal concentreren.

De onderhoudspraktijk is eenvoudig: controleer de uitlaattemperaturen, reinig buizen mechanisch of chemisch volgens een gedefinieerde cyclus en inspecteer op erosie aan het inlaatuiteinde waar de snelheid het hoogst is. Vervangingsbuis wordt besteld volgens de oorspronkelijke standaard en kwaliteit, zodat gemengde bundels geen zwakkere legering in een zeewatercircuit introduceren.

Bestel- en kwaliteitsdocumentatie

Een maritieme order moet de standaard, kwaliteit, temperatuur, buitendiameter en wanddikte, lengte of spoelvorm en het testregime vermelden. Wervelstroomtesten, dimensionale inspecties en hydrostatische of pneumatische druktesten worden vaak gebruikt, samen met chemische analyse van elke warmte- en mechanische test op elke partij.

Certificering volgt meestal EN 10204 3.1, zodat het hittenummer op de buis kan worden herleid tot de chemische analyse en mechanische resultaten. Voor projecten van classificatiebureaus ondersteunen dezelfde gegevens de beoordeling door de landmeter zonder een tweede ronde van destructief onderzoek.

Veelgestelde vragen

Vraag: Welke koperlegering wordt normaal gesproken gekozen voor buizen van zeewaterwarmtewisselaars?

A: Koper-nikkel 90/10, besteld volgens EN 12451 of ASTM B111/B111M, is de standaardkeuze omdat de toevoegingen van ijzer en mangaan het een grotere snelheidstolerantie geven dan gewoon koper in zeewater.

Vraag: Zijn koperen buizen bestand tegen biofouling op zee?

A: Het is beter bestand tegen zettingen dan de meeste alternatieve buismaterialen, wat de opbouw- van een isolerende vervuilingslaag vertraagt ​​en de wisselaar helpt zijn ontwerpprestaties tussen de reinigingsbeurten door te behouden.

Vraag: Waarom is de stroomsnelheid zo belangrijk in zeewatercircuits?

A: Hoge snelheid, meegevoerde lucht en zwevende vaste stoffen tasten allemaal de beschermende oppervlaktefilm mechanisch aan, en zodra die film plaatselijk wordt gebroken, neemt de corrosiesnelheid op dat punt scherp toe.

Vraag: Kunnen koperen buizen worden gebruikt in zoetwater- en sanitaire systemen aan boord?

EEN: Ja. Koperen buizen volgens EN 1057 worden veel gebruikt voor drink- en verwarmingswater, op voorwaarde dat de waterchemie binnen de voor de kwaliteit gestelde grenzen blijft en vloeimiddelresten na installatie worden weggespoeld.

Vraag: Welke tests zijn normaal gesproken vereist op koperen scheepsbuizen?

A: Wervelstroomfoutdetectie, dimensionale controles, chemische analyse van elke hitte en een druktest zijn het gebruikelijke minimum, gedocumenteerd op een EN 10204 3.1 inspectiecertificaat.