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1. Limitaciones de rendimiento en ambientes de alta temperatura
La resistencia disminuye significativamente con el aumento de la temperatura:Las aleaciones de cobre y níquel (como el Cu-Ni 70/30) experimentan una reducción de la resistencia a la tracción de 450 MPa a menos de 300 MPa cuando las temperaturas superan los 300 °CPor el contrario, las aleaciones a base de níquel (como Inconel 625) pueden utilizarse a largo plazo a 650 °C,por el que se limita la aplicabilidad de las bridas de cobre-níquel en tuberías de vapor de alta temperatura, calentadores de refinerías y escenarios similares.
Riesgos de oxidación y lixiviación de zinc a altas temperaturas: las aleaciones de cobre y níquel tienden a formar una capa suelta de óxido de cobre (CuO) en condiciones atmosféricas superiores a 400 °C, lo que conduce a la corrosión de la superficie.Las aleaciones de cobre-níquel que contienen zinc (como ciertas aleaciones modificadas de Cu-Ni-Zn) pueden sufrir corrosión por lixiviación de zinc a altas temperaturasPor el contrario, el acero inoxidable 310S (con una resistencia a altas temperaturas de 1150°C) ofrece ventajas significativas en tales entornos.
II. Costos iniciales y limitaciones de recursos
Los costes de los materiales son significativamente más altos que los de los metales comunes:Las aleaciones de cobre y níquel (como el Cu-Ni 90/10) cuestan aproximadamente 5×8 veces más que el acero al carbono y 3×4 veces más que el acero inoxidable 304.Tomando como ejemplo una brida DN100 PN16, el precio unitario de una brida de cobre-níquel es de aproximadamente 2.000 yuanes, mientras que el de una brida de acero al carbono es de sólo 300 yuanes.ejercer presión sobre los costes iniciales de contratación de proyectos sensibles al presupuesto.
La escasez de recursos de cobre y la volatilidad de los precios: como recurso estratégico, el cobre está sujeto a fluctuaciones significativas de precios debido a la dinámica mundial de la oferta y la demanda (en los últimos cinco años, el precio del cobre ha aumentado en unLos precios del cobre en la Bolsa de Metales de Londres han fluctuado entre 25Por el contrario, el coste del proyecto puede llegar a ser incontrolable.Los materiales como el acero al carbono y el acero inoxidable tienen cadenas de suministro más estables y presentan fluctuaciones de precios menores.
III. Deficiencias en la resistencia a la corrosión de medios específicos
Resistencia a la corrosión insuficiente en ambientes de ácido fuerte y alcalino fuerte: las aleaciones de cobre-níquel sufren una corrosión rápida en ácido sulfúrico diluido (> 5%), ácido nítrico (> 10%),o alcalino cáustico (pH > 12)Por ejemplo, en las unidades de neutralización ácido-base de la industria química, el acero inoxidable 316L (resistente al ácido nítrico) o Hastelloy (resistente al ácido sulfúrico) son más adecuados.Mientras que las bridas de cobre-níquel pueden desarrollar perforaciones en meses.
Resistencia deficiente a la corrosión por amoníaco: las aleaciones de cobre-níquel sufren un craqueo por corrosión por esfuerzo (SCC) cuando están expuestas a gas de amoníaco (NH3) o sales de amonio.y están prohibidos en las plantas de síntesis de amoníaco y en los sistemas de refrigeración de las instalaciones de almacenamiento en fríoPor el contrario, las bridas de acero al carbono y el bronce de aluminio pueden utilizarse de forma segura en ambientes que contienen amoníaco.
4Propiedades mecánicas insuficientes en condiciones extremas
Limitaciones de resistencia en condiciones de alta presión:La resistencia de rendimiento de las aleaciones de cobre y níquel (aproximadamente 150-250 MPa) es inferior a la del acero dúplex (más de 450 MPa) y de las aleaciones a base de níquel (más de 500 MPa)En las tuberías de alta presión (por ejemplo, transmisión de gas natural a 10 MPa o más), las bridas de cobre-níquel requieren un mayor grosor de pared para cumplir con los requisitos de resistencia.que conduce a un mayor aumento del peso y el coste, mientras que las bridas de acero dúplex pueden reducir las dimensiones debido a las ventajas de resistencia del material.
Limitaciones de dureza a bajas temperaturas: aunque las aleaciones de cobre-níquel conservan su dureza a -196 °C (temperatura del GNL), su dureza de impacto disminuye a temperaturas más bajas (por ejemplo,-269 °C en ambientes de helio líquido)Las aleaciones a base de níquel (por ejemplo, Inconel 625) mantienen el rendimiento a -270 °C y son más adecuadas para instalaciones de investigación a temperaturas extremadamente bajas.
5Requisitos especiales para el procesamiento y mantenimiento
El proceso de soldadura requiere una alta compatibilidad con los materiales de soldadura: al soldar aleaciones de cobre y níquel, se debe utilizar alambre de soldadura de cobre y níquel especializado (como ERCuNi).Si los materiales de soldadura de acero inoxidable se utilizan por errorEn cambio, las bridas de acero al carbono se pueden soldar con electrodos estándar E43.que tienen requisitos de proceso más bajos.
Costos de tratamiento y limpieza de la superficie: Las bridas de cobre-níquel requieren tratamiento de pasivación después del procesamiento para mejorar la resistencia a la corrosión, mientras que las bridas de acero inoxidable se pueden utilizar directamente.En los ambientes de petróleo y gas que contienen azufreEn el caso de las superficies de cobre y níquel, puede formarse sulfuro de cobre negro (CuS), que no afecta al material base, pero requiere una limpieza mecánica regular, lo que aumenta la carga de trabajo de mantenimiento.
6Peso y limitaciones de instalación
La alta densidad conduce a una presión de carga de instalación: La densidad de la aleación cobre-níquel es de aproximadamente 8,9 g/cm3, que es 1,14 veces la del acero al carbono (7,8 g/cm3) y 3.3 veces la de la aleación de aluminio (2.7 g/cm3) En tuberías marinas de gran escala o en soportes elevados, el uso de bridas de cobre y níquel puede requerir un refuerzo adicional de las estructuras de soporte, lo que aumenta los costes de ingeniería.
Riesgo de corrosión galvánica al conectar metales diferentes: Cuando las aleaciones de cobre y níquel entran en contacto directo con metales como el acero al carbono o el aluminio, la presencia de un electrolito (por ejemplo,el agua de mar) puede formar una pareja galvánicaPor ejemplo, cuando se conecta una brida de cobre y níquel a una tubería de acero al carbono,Se instalarán juntas aislantes o se utilizará protección de ánodo sacrificial., aumentando la complejidad de la instalación.
7Restricciones medioambientales y para escenarios especiales
Problemas de sensibilidad ecológica relacionados con la liberación de iones de cobre: en escenarios con requisitos estrictos para la concentración de iones de cobre (por ejemplo, las normas de agua potable de la UE exigen Cu < 2 mg/l),como la acuicultura de agua dulce y el tratamiento del agua potableEn el caso de las flanges de cobre-níquel, la tasa de liberación de iones de cobre (aproximadamente 0,05­0,1 mg/l después de una inmersión prolongada) cumple las normas..Las medidas previstas en el presente Reglamento se ajustan a las disposiciones del Reglamento (CE) n.o 1907/2006 y se ajustan a las disposiciones del Reglamento (CE) n.o 1907/2006 del Parlamento Europeo y del Consejo.
La permeabilidad magnética afecta al funcionamiento de equipos especiales: las aleaciones de cobre y níquel tienen una permeabilidad magnética cercana a 1 (propiedades magnéticas débiles),pero en escenarios que requieran materiales no magnéticos, tales como sellos de fluidos magnéticos de precisión y imanes superconductores, acero inoxidable austenítico (permeabilidad magnética ≈ 1) o aleaciones de titanio (no magnéticas),y las bridas de cobre-níquel no pueden cumplir estos requisitos.
Resumen de las actividades
La desventaja inherente de las bridas de cobre-níquel radica en su limitada idoneidad para escenarios más allá del equilibrio entre la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas:en condiciones adversas como altas temperaturasEn el caso de los acidos fuertes, las altas presiones o las temperaturas extremadamente bajas, sus prestaciones son superadas por las aleaciones a base de níquel, aceros dúplex y otros materiales.aplicaciones ligeras, o ambientes que involucran medios especiales (como amoníaco, ácidos fuertes o álcalis), acero al carbono, acero inoxidable o materiales no metálicos ofrecen mayores ventajas.Es esencial considerar la corrosividad de las condiciones de funcionamiento., los parámetros de temperatura y presión, el presupuesto y el calendario, así como los requisitos ambientales.Se debe lograr un equilibrio entre las ventajas de la resistencia a la corrosión y las limitaciones de aplicación de las bridas de cobre-níquel.Si es necesario, se pueden utilizar soluciones compuestas (como bridas de cobre y níquel combinadas con recubrimientos resistentes a la corrosión) para corregir las deficiencias.