آلیاژ کوپرونیکل

Cupronickel alloy

کوپرونیکل (به انگلیسی: Cupronickel) یا مس–نیکل یک آلیاژ از مس است که حاوی نیکل و عناصر تقویت کننده‌ای مانند آهن و منگنز است. درصد مس معمولاً بین ۶۰ تا ۹۰ درصد متغیر است. (مونل یک آلیاژ نیکل-مس است که حاوی ۵۲ درصد نیکل است که این مقدار حداقلی است)

علی‌رغم درصد بالای مس در این آلیاژ، کوپرونیکل رنگ نقره‌ای دارد. کوپرونیکل نسبت به خوردگی با نمک دریا بسیار مقاوم است و در نتیجه برای لوله‌کشی مبدل حرارتی و کندانسورها در سیستم‌های آب دریا استفاده می‌شود همین‌طور برای سخت‌افزارهای دریایی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین بعضی مواقع برای پره‌ها و شفت پره‌ها در قایق‌های با کیفیت مورد استفاده قرار می‌گیرد. بقیه کاربردهای آن شامل تجهیزات جنگی و شیمیایی و نفتی و صنعت برق می‌شود.[۱]

مهندسی زیر دریایی

کوپرونیکل یک آلیاژ از مس و نیکل است که برای کاربردهای دریایی بسیار مناسب است. این آلیاژ به خاطر مقاومت بالایی که در برابر خوردگی ناشی از نمک آب دریا دارد، مورد توجه قرار گرفته است. معمولاً آلیاژهای کوپرونیکل حاوی ۹۰ تا ۷۰ درصد مس و ۱۰ تا ۳۰ درصد نیکل هستند که در مبدل‌های حرارتی و کندانسورها کاربرد دارند.

کوپرونیکل در زمینه‌های مختلف دریانوردی به کار می‌رود.

برخی از این زمینه‌ها عبارتند از :

ساخت و تعمیر کشتی : این آلیاژ برای بدنه کشتی و قایق، سیستم خنک‌کننده با آب دریا، سیستم اطفای حریق و سیستم هیدرولیک استفاده می‌شود.

کارخانه‌های نمک‌زدایی : این آلیاژ برای قطعاتی که با آب شور تماس دارند و همچنین لوله‌های بخار کاربرد دارد.

سکوهای نفتی و گازی : این آلیاژ برای مقابله با شرایط سخت و خورنده در سکوهای نفتی و گازی مناسب است.

تولید انرژی : این آلیاژ برای توربین‌های بخار، سیستم خنک‌کننده روغن، سیستم خنک‌کننده کمکی و حرارت دهنده‌های با فشار بالا در نیروگاه‌های اتمی و سوخت‌های فسیلی به کار می‌رود.

کوپرونیکل رنگ مسی ندارد و رنگ نقره‌ای دارد. این به این دلیل است که نیکل که دارای الکترونگاتیوی بالایی است، یک الکترون از لایه d مس جدا می‌کند. (در لایه d مس تنها ۹ الکترون باقی می‌ماند.)

خواص مهم کوپرونیکل عبارتند از :

• مقاومت در برابر خوردگی و رسوب‌های دریایی
• رسانایی گرمایی مناسب
• شکل‌پذیری خوب 
• استحکام مکانیکی بالا

خواص برخی از آلیاژهای مس-نیکل

• استحکام کششی نهایی MPa
• استحکام تسلیم MPa
• مدول الاستیک GPa
• مقاومت الکتریکی μOhm·cm TEC μm/(m·K)
• رسانایی گرمایی W/(m·K)
• چگالی g/cm3

کاربرد های آلیاژ کوپرونیکل

همان طور که در بالا گفتیم کوپرونیکل یک آلیاژ مس-نیکل است که در برابر خوردگی ناشی از نمک آب دریا بسیار مقاوم است.

این مقاومت به دو عامل بستگی دارد : سرعت جریان آب و لایه محافظ کوپرونیکل.

سرعت جریان آب باید کمتر از حداکثر سرعت تعیین شده باشد. این حداکثر سرعت به شکل و اندازه لوله‌های کوپرونیکل ربط دارد. اگر سرعت جریان آب بیشتر باشد، خوردگی افزایش می‌یابد.

لایه محافظ کوپرونیکل یک لایه نازک و محکم است که در اثر تماس با آب دریا بر روی سطح آلیاژ ایجاد می‌شود. این لایه باعث می‌شود که خوردگی کاهش یابد. لایه محافظ در چند هفته اول تشکیل می‌شود و بعد از آن پایدار می‌ماند.

کوپرونیکل می‌تواند در برابر خوردگی در آب دریا حاوی سولفید و آمونیوم نیز مقاوم باشد. اما بهتر است که از این نوع آب دریا دوری کنیم. به خصوص در مرحله راه‌اندازی که لایه محافظ هنوز کامل نشده است.

برای خرید و سفارش کوپرونیکل می‌توانیم از استانداردهای ASTM ،EN و ISO استفاده کنیم. این استانداردها برای فرم‌های فرفورژه و ریخته‌گری کوپرونیکل مناسب هستند.

کنستانتان یک آلیاژ دیگر از مس و نیکل است که حاوی ۵۵ درصد مس و ۴۵ درصد نیکل است. این آلیاژ برای ترموکوپل‌ها و مقاومت‌هایی که مقاومت الکتریکی آنها با تغییر دما تغییر نمی‌کند، مناسب است.

آلیاژ کاپر نیکل یا مس نیکل یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی است که برای صنایع مختلف دریایی به کار می‌رود.

این آلیاژ دارای دو گرید مهندسی است :

۹۰-۱۰ و ۷۰-۳۰ که عدد اول درصد مس و عدد دوم درصد نیکل را نشان می‌دهد.

این آلیاژها برای لوله‌کشی آب دریا، مبدل‌های حرارتی و کندانسورها کاربرد دارند.
همچنین برای نمک‌زدایی حرارتی، نفت و گاز دریایی، تولید برق و کشتیرانی تجاری و نظامی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آلیاژهای کاپر نیکل همچنین برای ساخت لوله‌های هیدرولیک مانند لوله‌های ترمز مناسب هستند.

آلیاژ کاپر نیکل با عناصر دیگری نیز ترکیب می‌شود تا خواص مختلفی به دست آورد.

برخی از این ترکیبات و کاربردهای آنها عبارتند از :

Cu-30Ni-Cr : این آلیاژ شامل ۳۰ درصد نیکل و کمی کروم است که برای ساخت قطعات آهنگری، پمپ‌های ریخته‌گری آب دریا و اجزای شیر مناسب است.

Cu-Ni-Al : این آلیاژ شامل کمی آلومینیوم است که برای ساخت شفت و بوش بلبرینگ، پیچ و مهره، تریم پمپ و شیر، چرخ دنده و بست مناسب است.

Cu-Ni-Sn : این آلیاژ شامل کمی قلع است که برای ساخت یاتاقان‌ها و اجزای مته، اتصالات زیر دریا، پایه‌های محرک شیر، مهره‌های بالابر، دستگاه‌های قفل کننده و اجزای پمپ آب دریا مناسب است.

نمک‌زدایی با آلیاژ کاپر نیکل

این آلیاژ برای نمک‌زدایی آب دریا در کارخانه‌های چند مرحله‌ای (MSF) و تقطیر چندگانه (MED) به کار می‌رود. در این کارخانه‌ها، آلیاژ باید با شرایط خوردگی مختلف در بخش‌های مختلف کارخانه سازگار باشد. بنابراین، انتخاب آلیاژ بر اساس هزینه و خواص خوردگی صورت می‌گیرد.

صنعت نفت و گاز فراساحلی

آلیاژ کاپر نیکل همچنین برای صنایع نفت و گاز فراساحلی، تولید برق و کشتی‌سازی و تعمیرات کاربرد دارد. این آلیاژ در این صنایع برای ساخت لوله‌کشی آب دریا، مبدل‌های حرارتی، کندانسورها، خنک‌کننده‌ها، آب آتشنشانی و سیلاب، پوشش ناحیه اسپلش و بدنه کشتی و قایق استفاده می‌شود. این آلیاژ در محیط‌های گرم‌تر مقاومت بالایی در برابر خوردگی شکاف کلرید و ترک خوردگی ناشی از لرزش دارد.

آلیاژ کوپرنیکل دارای دو گرید مهندسی است: ۹۰-۱۰ و ۷۰-۳۰ که نشان‌دهنده درصد مس و نیکل در آلیاژ هستند. گرید ۹۰-۱۰ برای بیشتر کاربردها مناسب است و گرید ۷۰-۳۰ برای شرایط خوردگی سخت‌تر استفاده می‌شود.

تولید برق با آلیاژ کاپر نیکل

آلیاژ کاپر نیکل یا مس نیکل یک آلیاژ است که در برابر خوردگی مقاوم است. این آلیاژ برای انتقال حرارت در نیروگاه‌های هسته‌ای و فسیلی کاربرد دارد. این آلیاژ برای ساخت ژنراتورهای بخار، مبدل‌های حرارتی، خنک‌کننده‌ها، کندانسورها، مخازن، لوله‌کشی‌ها، شیرها و اتصالات مناسب است. این آلیاژ می‌تواند در محیط‌های مختلفی مانند آب دریای تمیز با مواد جامد محلول بالا، آب شور، آب شیرین و آب برج خنک‌کننده استفاده شود.

آلیاژ کوپرنیکل همچنین برای کشتی‌سازی و تعمیرات کاربرد دارد. این آلیاژ بیش از ۶۰ سال پیش برای ساخت کندانسورهای دریایی و لوله‌کشی آب دریا استفاده شد. این آلیاژ در شرایط سخت دریایی انعطاف‌پذیری بالایی دارد و هنوز در بسیاری از نیروی دریایی جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ همچنین برای ساخت FPSO و حمل و نقل تجاری مناسب است.

آب دریا و آلیاژ کاوپرنیکل

آب دریا برای اهداف مختلفی مانند خنک کردن، تمیز کردن، گرمایش، بالاست، دفع زباله، اطفاء حریق و تقطیر به عنوان منبع آب شیرین استفاده می‌شود. این اهداف نیازمند سیستم‌های لوله‌کشی هستند که شامل پمپ‌ها، شیرها، لوله‌ها و اتصالات هستند. همچنین برای سیستم‌های خنک کننده، مبدل‌های حرارتی نیز لازم هستند.

این آلیاژ برای ساخت قطعات مختلفی که با آب دریا تماس دارند، مناسب است.

برخی از این قطعات عبارتند از :

کندانسورها، خنک کننده‌ها و سایر مبدل‌های حرارتی که برای انتقال حرارت بین آب دریا و سیالات دیگر استفاده می‌شوند.

نیروگاه‌های نمک‌زدایی آب دریا که برای تبدیل آب دریا به آب شیرین برای آب تغذیه دیگ بخار و آب سرد و گرم بهداشتی استفاده می‌شوند.

سیستم‌های هوای فشرده که برای تهویه و تنظیم فشار در محیط‌های بسته استفاده می‌شوند.

سیستم‌های بهداشتی که برای تأمین آب سرد و گرم برای شستشو و نظافت استفاده می‌شوند.

آب ریز، آب بالاست، آب نمک، شبکه‌های آتش نشانی و آبپاش که برای کنترل وزن، تعادل، ایمنی و خاموش کردن آتش استفاده می‌شوند.

نفت کوره، روغن روان کننده، گرمایش آب گرم که برای تولید انرژی، کاهش اصطکاک و افزایش دما استفاده می‌شوند.

آب خاکستری و مشکی که برای دفع زباله‌های مایع استفاده می‌شوند.

خطوط هیدرولیک و گرمایش مخزن که برای انتقال نیرو و حفظ دما استفاده می‌شوند.