Copper Pipe vs Carbon Steel Pipe: Σύγκριση απόδοσης

Βάση υλικού και ισχύοντα πρότυπα

Ο χαλκοσωλήνας παράγεται ως σωλήνας χωρίς συγκόλληση από φωσφόρο-αποοξειδωμένο χαλκό, που ονομάζεται C12200 και προσδιορίζεται ως Cu-DHP με περιεκτικότητα σε χαλκό τουλάχιστον 99,90 % και εύρος υπολειπόμενου φωσφόρου από 0,015 % έως 0,040 %. Οι ισχύουσες προδιαγραφές είναι ASTM B88 για σωλήνα νερού, EN 1057 για νερό και φυσικό αέριο σε εγκαταστάσεις υγιεινής και θέρμανσης και GB/T 18033 για οικιακό χάλκινο σωλήνα χωρίς ραφή. Ο σωλήνας από ανθρακούχο χάλυβα είναι κατασκευασμένος σύμφωνα με το ASTM A106 για χωρίς συγκόλληση και το ASTM A53 για συγκολλημένο προϊόν, στο GB/T 8163 για σέρβις υγρών και στο API 5L για σωλήνα γραμμής, με περιεκτικότητα σε άνθρακα που συνήθως βρίσκεται στο ή κάτω από 0,30%. Οι δύο οικογένειες διαφέρουν όχι μόνο ως προς την περιεκτικότητα σε κράμα, αλλά και ως προς τον τρόπο διάβρωσης, τον τρόπο συνένωσής τους και την πίεση και τη θερμοκρασία που μπορούν να δεχτούν.

Θερμική αγωγιμότητα και μεταφορά θερμότητας

Ο εμπορικά καθαρός χάλκινος σωλήνας αναφέρεται σε περίπου 340 έως 400 W/(mK) ανάλογα με την ιδιοσυγκρασία και το επίπεδο αποξείδωσης, ενώ ο ανθρακούχος χάλυβας βρίσκεται σε περίπου 45 έως 55 W/(mK), επομένως ο χαλκός μεταφέρει τη θερμότητα περίπου οκτώ φορές πιο γρήγορα. Αυτή η διαφορά οδηγεί στην επιλογή του χαλκού για συμπυκνωτές, εξατμιστές, ηλιακούς απορροφητές, κυκλώματα κλιματισμού και ψύξης, όπου απαιτείται μια συμπαγής επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας. Η ίδια ιδιότητα έχει επίσης σημασία κατά την εγκατάσταση, επειδή η θερμότητα από έναν πυρσό συγκόλλησης διοχετεύεται μακριά από τον σύνδεσμο πολύ πιο γρήγορα από ό,τι σε έναν χαλύβδινο αγωγό, και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, επειδή ένα πηνίο χαλκού ανταποκρίνεται γρήγορα στις αλλαγές φορτίου σε έναν βρόχο ελέγχου.

Συμπεριφορά διάβρωσης και χημεία νερού

Ο χαλκός προστατεύεται σχηματίζοντας ένα λεπτό, προσκολλημένο φιλμ οξειδίου και ανθρακικού, και αποδίδει αξιόπιστα σε πόσιμο, νερό θέρμανσης και ψύξης εντός του τυπικού εύρους pH αυτών των συστημάτων. Η μεμβράνη είναι ευαίσθητη στην επιθετική χημεία του νερού: υψηλή περιεκτικότητα σε χλωριούχα ή θειικά άλατα, χαμηλό pH, αυξημένο διαλυμένο οξυγόνο και σταθερή υψηλή ταχύτητα ροής μπορούν όλα να αποτρέψουν τη σταθεροποίηση της μεμβράνης και εμφανίζεται διάβρωση{1}}όπου υπερβαίνουν τα όρια ταχύτητας, ιδιαίτερα σε στροφές και μετά την τοποθέτηση. Ο ανθρακούχος χάλυβας στο ίδιο νερό διαβρώνεται ομοιόμορφα, σχηματίζοντας ογκώδες οξείδιο που αφαιρείται και αποτίθεται ξανά κατάντη, επομένως χρησιμοποιείται συνήθως με εσωτερικές ή εξωτερικές επικαλύψεις, αναστολείς ή καθοδική προστασία. Όπου συναντώνται τα δύο υλικά, θα πρέπει να αποφεύγεται η άμεση επαφή επειδή ο χαλκός είναι καθοδικός με τον χάλυβα και θα επιταχύνει τη διάβρωση του χάλυβα στον σύνδεσμο.

Φάκελος πίεσης, θερμοκρασίας και μεγέθους

Ο χάλκινος σωλήνας νερού παράγεται στους τύπους K, L και M, οι οποίοι διαφέρουν ως προς το πάχος του τοιχώματος παρά στην εξωτερική διάμετρο, επομένως ένα λεπτότερο τοίχωμα δίνει μεγαλύτερη εσωτερική οπή και χαμηλότερη τιμή πίεσης για το ίδιο ονομαστικό μέγεθος. Η σκληρή-υποθυμία παρέχει την υψηλότερη ικανότητα πίεσης και ο χαλκός χάνει ένα σημαντικό μέρος της αντοχής του πάνω από περίπου 200 βαθμούς Κελσίου, γεγονός που περιορίζει τη χρήση σε υπηρεσίες ατμού και θερμής διεργασίας. Ο σωλήνας από ανθρακούχο χάλυβα δέχεται υψηλότερες πιέσεις και θερμοκρασίες σχεδιασμού, είναι διαθέσιμος σε πολύ μεγαλύτερες διαμέτρους και είναι η τυπική επιλογή για γραμμές επεξεργασίας ατμού, υδρογονανθράκων και υψηλής-πίεσης. Οι σειρές πάχους τοιχώματος διαφέρουν επίσης: ο χαλύβδινος σωλήνας παρέχεται σύμφωνα με το πρόγραμμα ή σε ένα ονομαστικό τραπέζι τοίχου, ενώ ο χαλκοσωλήνας ταξινομείται ανά τύπο και κράμα μαζί με την τυπική διάσταση.

Πίνακας σύνδεσης, εγκατάστασης και επιλογής

Ο χάλκινος σωλήνας ενώνεται με τριχοειδή συγκόλληση, συγκόλληση ή εξαρτήματα πίεσης και το μικρό του βάρος μειώνει την απόσταση στήριξης και την προσπάθεια χειρισμού. Ο σωλήνας από ανθρακούχο χάλυβα είναι συγκολλημένος, με σπείρωμα ή αυλάκωση, χρειάζεται βαρύτερα στηρίγματα και, σε ανοιχτές εγκαταστάσεις, σύστημα βαφής ή επίστρωσης με περιοδική συντήρηση. Η εγκατάσταση χαλκού είναι ταχύτερη σε δίκτυα διανομής μικρών-διατρήσεων ενώ ο χάλυβας είναι πιο οικονομικός σε μεγάλες-διατρήσεις.

Ποιοτικός Έλεγχος και Κόστος Ιδιοκτησίας

Ο χάλκινος σωλήνας γίνεται δεκτός έναντι ελέγχων διαστάσεων εξωτερικής διαμέτρου και πάχους τοιχώματος, επαλήθευσης σκληρότητας και είτε δοκιμής δινορεύματος είτε υδροστατικής δοκιμής, όπως απαιτείται από το ASTM B88 ή την αντίστοιχη ρήτρα του EN 1057. Η οπή πρέπει να είναι καθαρή και στεγνή και ο σωλήνας αποστέλλεται με καλυμμένα άκρα αερίου ή υπό ιατρική προδιαγραφή ή υπό άζωτο. Ο σωλήνας από ανθρακούχο χάλυβα γίνεται αποδεκτός έναντι χημικών και εφελκυστικών αποτελεσμάτων, υδροστατικών ή υπερηχητικών δοκιμών και επιθεώρησης επίστρωσης όπου ισχύει, με πιστοποιητικό δοκιμής μύλου στο EN 10204 3.1 και στις δύο περιπτώσεις. Σε-κύκλο ζωής, ο χαλκός κοστίζει περισσότερο ανά μέτρο, αλλά είναι συχνά ανταγωνιστικός εφόσον ληφθούν υπόψη το επιτρεπόμενο όριο διάβρωσης, η συντήρηση της επίστρωσης, η ενέργεια άντλησης και η αναμενόμενη διάρκεια ζωής ενός χαλύβδινου συστήματος, ενώ ο ανθρακούχος χάλυβας κερδίζει όταν η θερμοκρασία ή η πίεση λειτουργίας είναι πέρα ​​από το χάλκινο περίβλημα.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Γιατί ο χάλκινος σωλήνας μεταφέρει περισσότερη θερμότητα από τον σωλήνα από χάλυβα άνθρακα;

Α: Η θερμική αγωγιμότητα του χαλκού από περίπου 340 έως 400 W/(mK) είναι περίπου οκτώ φορές εκείνη του ανθρακούχου χάλυβα στα 45 έως 55 W/(mK), επομένως μια επιφάνεια χαλκού μεταφέρει θερμότητα με πολύ λιγότερη διαφορά θερμοκρασίας για την ίδια περιοχή.

Ε: Μπορεί να συνδεθεί απευθείας ο σωλήνας χαλκού και ανθρακούχου χάλυβα;

Α: Όχι χωρίς απομόνωση. Ο χαλκός είναι καθοδικός με τον χάλυβα, επομένως μια άμεση σύνδεση παρουσία ηλεκτρολύτη επιταχύνει τη διάβρωση του χάλυβα. Μια διηλεκτρική ένωση ή μια μονωτική φλάντζα χρησιμοποιείται στη μετάβαση.

Ε: Ποιος σωλήνας είναι καλύτερος για υπηρεσία ατμού;

Α: Σωλήνας από ανθρακούχο χάλυβα. Ο χαλκός χάνει σημαντική αντοχή πάνω από περίπου 200 βαθμούς Κελσίου και δεν χρησιμοποιείται για κανονική διανομή ατμού, ενώ ο ανθρακούχο χάλυβας διατηρεί την αντοχή σχεδιασμού του πολύ πάνω από αυτή τη θερμοκρασία.

Ε: Τι καθορίζει την ονομαστική πίεση του χαλκοσωλήνα;

Α: Ο τύπος πάχους τοιχώματος και η ιδιοσυγκρασία. Οι τύποι K, L και M μοιράζονται την ίδια εξωτερική διάμετρο και διαφέρουν ως προς το τοίχωμα, και η σκληρή-ιδιοσυγκρασία έχει υψηλότερη βαθμολογία από τον ανοπτημένο σωλήνα του ίδιου τύπου.

Ε: Χρειάζεται συντήρηση ο σωλήνας χαλκού;

Α: Ο χαλκός κανονικά δεν χρειάζεται εσωτερική επίστρωση ή αναστολέα σε καλοήθη νερό και δεν χρειάζεται περιοδική βαφή όταν κρύβεται. Όπου τα επίπεδα χλωρίου ή οι ταχύτητες ροής είναι επιθετικά, απαιτείται επανεξέταση της επεξεργασίας του νερού για να διατηρηθεί ανέπαφη η προστατευτική μεμβράνη.

Ε: Ποια έγγραφα συνοδεύουν μια αποστολή σωλήνων;

Α: Πιστοποιητικό δοκιμής μύλου στο EN 10204 3.1 που καλύπτει τον αριθμό θερμότητας, τη χημική ανάλυση και τα μηχανικά αποτελέσματα, καθώς και τις εγγραφές διαστάσεων και τα αποτελέσματα της δοκιμής υδροστατικού ρεύματος ή δινορρέματος- που πραγματοποιήθηκε στους σωλήνες.