उच्च वेग वाले समुद्री जल में 70{2}}30 क्यूप्रोनिकेल के क्षरण प्रतिरोध की तुलना पीटीएफई से कैसे की जाती है?

गतिमान खारा पानी, विशेषकर जब यह निलंबित रेत या शैल के टुकड़ों को वहन करता है, हीट एक्सचेंजर ट्यूब के अंदर तरल सैंडब्लास्टर के रूप में कार्य करता है। आमतौर पर समुद्री जल सेवा में उपयोग की जाने वाली दो सामग्रियां --70-30 कॉपर-निकल और पीटीएफई--इस यांत्रिक दुरुपयोग पर काफी अलग तरह से प्रतिक्रिया करती हैं। चुनौती सिर्फ संक्षारण प्रतिरोध से कहीं अधिक है। वास्तविक लड़ाई उच्च-वेग कण प्रभाव के कारण होने वाले क्षरण के विरुद्ध है।

परिणाम 70-30 कप्रोनिकेल बनाम पीटीएफई कटाव संक्षारण समुद्री जल तुलना में विरोधाभासी दिखाई दे सकता है। चूंकि पीटीएफई समुद्री जल के लिए रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, जबकि तांबा मिश्र धातु अभी भी विद्युत रासायनिक रूप से सक्रिय धातु हैं। लेकिन अपघर्षक उच्च वेग प्रवाह परिस्थितियों में कठोर धात्विक मिश्र धातु कभी-कभी नरम बहुलक से आगे निकल सकती है जब क्षरण प्रमुख विफलता मोड बन जाता है।

समुद्री जल प्रणाली का क्षरण-संक्षारण
क्षरण-संक्षारण एक संयुक्त यांत्रिक और विद्युत रासायनिक घटना है।

द्रव वेग का प्रभाव
जैसे-जैसे समुद्री जल का वेग बढ़ता है,

अशांति बदतर होती जा रही है

पतली सीमा परतें

कण प्रभाव ऊर्जा में वृद्धि

सतह के घिसाव की गति बढ़ जाती है

निलंबित ठोस पदार्थों के साथ सामग्री को द्रव धारा द्वारा ट्यूब की दीवार से भौतिक रूप से हटा दिया जाता है।

अपघर्षक एजेंट के रूप में रेत
महीन रेत के कण निम्न का कारण बन सकते हैं:

सतह को छीलना

स्ट्रिप फिल्म

माइक्रोकटिंग

प्रभाव की थकान बार-बार

गंभीरता अलग-अलग होती है:

कणों की सांद्रता

कण आकार

कण कठोरता

कण का आकार

धारा वेग

क्वार्ट्ज कण अपनी तीक्ष्णता, कठोरता और कोणीय ज्यामिति के कारण अत्यधिक शत्रुतापूर्ण होते हैं।

70-30 क्यूप्रोनिकेल अपनी सुरक्षा कैसे करता है
70-30 तांबा-निकल मिश्र धातु लगभग है:

70% तांबा

30% निकल

एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड आवरण के निर्माण के कारण लंबे समय से इस मिश्र धातु का उपयोग समुद्री ताप विनिमायकों के लिए किया जाता रहा है।

स्वयं को ठीक करने वाली ऑक्साइड परत
समुद्र के पानी के संपर्क में आने पर मिश्र धातु विकसित होती है:

एक क्यूप्रस ऑक्साइड कोटिंग मजबूती से चिपकी रहती है

यह ऑक्साइड कोटिंग आगे की क्षति के खिलाफ एक सुरक्षात्मक परत बनाती है।

धातु को स्वयं ही ठीक करने वाली सिरेमिक त्वचा से ढका गया है। पॉलिमर का एकमात्र बचाव इसकी फिसलन है।

प्रवाह के उच्च वेग पर प्रतिरोध
स्वच्छ समुद्री जल में ऑक्साइड फिल्म इस क्रम के वेग पर स्थिर हो सकती है:

3-4 मी/से

इस रेंज में:

फ़िल्म हटाना अभी भी प्रतिबंधित है

सतह पर हमला अभी भी नियंत्रण में है

सुरक्षात्मक परत में हमेशा सुधार किया जा रहा है

यदि ऑक्साइड फिल्म घर्षण से थोड़ी परेशान होती है, तो उजागर धातु जल्दी से पुन: ऑक्सीकृत हो जाती है और सुरक्षा बहाल कर देती है।

मिश्र धातु की कठोरता (मैकेनिकल)
नीचे दी गई तांबे की निकेल आधारित सामग्री भी यांत्रिक लचीलापन प्रदान करती है।

मिश्र धातु है

FLEXIBILITY

कठिन

दरार प्रतिरोधी

प्रभाव ऊर्जा अवशोषण क्षमता

यह यांत्रिक शक्ति अशांत प्रवाह स्थितियों में भी विनाशकारी सतह क्षति को रोकने में मदद करती है।

अपघर्षक समुद्री जल पर पीटीएफई प्रतिक्रिया
पीटीएफई के साथ अंतर यह है कि यह धातु नहीं है और इलेक्ट्रोकेमिकल सुरक्षा पर निर्भर नहीं है।

पूर्ण रासायनिक जड़ता PTFE है:

समुद्री जल का संक्षारण प्रतिरोध

क्लोराइड द्वारा आक्रमण के प्रति संवेदनशील नहीं

रासायनिक जैव दूषण के प्रति प्रतिरोधी

खारे पानी में स्थिर.

इसमें कोई संक्षारण प्रक्रिया नहीं है और इसलिए टूटने के लिए कोई ऑक्साइड फिल्म नहीं है।

शुद्ध यांत्रिक रगड़
पीटीएफई के लिए, विफलता प्रक्रिया वस्तुतः विशेष रूप से यांत्रिक है।

पॉलिमर सतह को निम्न के अधीन किया जा सकता है:

खरोंच

सतह का क्षरण

कणों का क्षरण

सामग्री की उत्तरोत्तर हानि

पीटीएफई मानव नाखून जितना कठोर होता है, इसलिए उच्च प्रवाह वेग पर रेत से बार-बार टकराने से यह क्षतिग्रस्त हो सकता है।

पीटीएफई वेग सीमाएँ
पीटीएफई में धातु मिश्र धातुओं की कठोरता नहीं है, और अपघर्षक सेवा में इसका सुरक्षित संचालन वेग काफी कम है।

स्वच्छ जल प्रवाह बनाम रेत भरा प्रवाह
पीटीएफई मध्यम प्रवाह स्थितियों के साथ स्वच्छ समुद्री जल में अच्छा प्रदर्शन करता है।

हालाँकि, रेतीली घोल सेवा के लिए:

व्यावहारिक वेग सीमा लगभग 1-2 मीटर/सेकेंड तक कम हो सकती है

इस सीमा के बाहर:

घिसाव की दरें तेजी से बढ़ सकती हैं

सतह पतली हो सकती है.

दीर्घावधि -संरचनात्मक अखंडता में गिरावट

अनुमेय सीमा निलंबित ठोस पदार्थों की सांद्रता और आक्रामकता पर बहुत निर्भर है।

कण विशेषताओं का महत्व
यदि कण हैं तो PTFE का क्षरण कहीं अधिक है:

गोलाकार नहीं कोणीय

बड़ा, ठीक नहीं

नरम नहीं सख्त

यद्यपि कम सांद्रता में चिकनी गाद बहुत कम नुकसान पहुंचा सकती है, लेकिन तेज सिलिका कण बहुलक को अधिक हिंसक रूप से भंग कर सकते हैं।

क्यों 70-30 कप्रोनिकेल कभी-कभी पीटीएफई से अधिक टिकाऊ होता है
शुद्ध रासायनिक संक्षारण मीडिया पर विचार करते समय, आमतौर पर पीटीएफई को प्राथमिकता दी जाती है।

हालाँकि, अपघर्षक समुद्री जल स्थितियों के मामले में तुलना भिन्न है।

जड़ता एवं कठोरता
70-30 Cu-Ni के फायदे

सतह की कठोरता में वृद्धि

ऑक्साइड सुरक्षा स्वंय-उपचार

कण काटने के लिए बेहतर लचीलापन

पीटीएफई प्रदान करता है:

कुल रासायनिक प्रतिरक्षा

कम घर्षण वाली सतहों का व्यवहार

कोई विद्युत् -रासायनिक क्षरण नहीं

लेकिन क्षरणकारी सेवा में इसका सबसे बड़ा दोष कोमलता है।

PTFE की एकमात्र सुरक्षा घर्षण है
लाभ यह है कि पीटीएफई में घर्षण का गुणांक कम होता है।

फिसलन भरी सतह हो सकती है:

कण आसंजन कम करें

फिसलन घर्षण कम हो गया

कुछ प्रभाव ऊर्जा हस्तांतरण को नष्ट करें

हालाँकि, यह लाभ मजबूत अपघर्षक प्रवाह के तहत सामग्री की कम कठोरता की भरपाई के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है।

प्रत्येक सामग्री के विशिष्ट अनुप्रयोग
सामग्री का इष्टतम चयन इस बात पर निर्भर करता है कि अनुप्रयोग में क्षरण या क्षरण मुख्य कारक है या नहीं।

जहां 70-30 क्यूप्रोनिकेल चमकता है
कप्रोनिकेल ने इसमें बहुत अच्छा प्रदर्शन जारी रखा है:

समुद्री उपयोग के लिए कंडेनसर

प्रशीतन उपकरण, नौसेना

उच्च प्रवाह खारे पानी की पाइपिंग

रेत सहिष्णु एक्सचेंजर सेवा

खासकर जब प्रवाह वेग बड़ा हो लेकिन रसायन विज्ञान कुछ हद तक विशिष्ट हो।

जहां पीटीएफई चमकता है
पीटीएफई निम्नलिखित क्षेत्रों में उत्कृष्ट है:

अत्यधिक संक्षारक रसायन का समुद्री जल मिश्रण

क्लोरीनीकरण प्रणाली

समुद्री जल का अम्लीकरण

जैव दूषण नियंत्रण प्रणाली

बशर्ते कि निलंबित अपघर्षक ठोस सीमित हों।

सिस्टम डिज़ाइन का प्रभाव
सामग्री का प्रदर्शन एक्सचेंजर आकार और हाइड्रोलिक डिजाइन पर भी दृढ़ता से निर्भर है।

प्रवाह का नियंत्रण
कटाव को कम करने में शामिल हो सकते हैं:

प्रवाह की गति कम होना

चिकनी कोहनियों के साथ

दिशा में अचानक बदलाव को खत्म करना

रेत विभाजक स्थापना

हाइब्रिड डिज़ाइन रणनीतियाँ
कुछ प्रणालियाँ सामग्री को जानबूझकर मिलाती हैं:

रासायनिक रूप से आक्रामक वातावरण में PTFE

अपघर्षक पदार्थों के उच्च प्रवाह वाले क्षेत्रों में Cu-Ni

इस प्रकार प्रत्येक पदार्थ का चयनात्मक लाभ उठाया जा सकता है।

सारांश
उच्च वेग वाले समुद्री जल में पीटीएफई पर 70{2}}30 कप्रोनिकेल का मूल्यांकन रासायनिक जड़ता बनाम यांत्रिक स्थायित्व का एक क्लासिक इंजीनियरिंग व्यापार है। पीटीएफई समुद्री जल द्वारा संक्षारण के प्रति पूरी तरह से प्रतिरोधी है, हालांकि इसकी अपेक्षाकृत नरम सतह तेज गति, रेत से भरे प्रवाह के अधीन होने पर अत्यधिक नष्ट हो सकती है। व्यवहार में, ऐसी परिस्थितियों में, वेग संभवतः 1-2 m s-1 तक सीमित होते हैं।

इसके विपरीत, 70-30 कॉपर-निकल खुद को एक मजबूत, स्व-उपचार क्यूप्रस ऑक्साइड कोटिंग के साथ ढालता है जो स्वच्छ सेवा में 3-4 मीटर/सेकेंड के खारे पानी के वेग को सहन कर सकता है और मध्यम अपघर्षक क्षति से उबरना जारी रख सकता है। यह सुरक्षात्मक कोटिंग, मिश्र धातु की कठोरता और यांत्रिक लचीलेपन के साथ, अत्यधिक क्षरणकारी समुद्री सेटिंग्स में लंबे समय तक सेवा जीवन को सक्षम कर सकती है।

इस प्रकार, गंभीर रेतीले समुद्री जल के उपयोग के तहत, अधिक कठिन धातु मिश्र धातु रासायनिक रूप से बेहतर बहुलक की तुलना में अधिक टिकाऊ हो सकती है। अंत में, समुद्री तापीय प्रणालियों के लिए सामग्री का चयन दो अलग-अलग शक्तियों के बीच एक लड़ाई है: धातु की खुद को ठीक करने और शारीरिक मार सहने की क्षमता, और पॉलिमर की रसायन शास्त्र की उपेक्षा करने की क्षमता।