Nahtloses Kupfer-Nickelrohr gemäß ASME SB111 / B111M
ASME SB111 und sein metrisches Pendant B111M sind die Spezifikationen für nahtlose Kupfer- und Kupferlegierungsrohre für Oberflächenkondensatoren, Verdampfer und Wärmetauscher und sind technisch identisch mit ASTM B111 und B111M. Die Norm deckt sowohl die Kupfer-Nickel-Sorten ab, die für den Einsatz in Schiffen und Kraftwerken verwendet werden, als auch die Messinge und Aluminiummessinge, die dort verwendet werden, wo die Wasserchemie weniger anspruchsvoll ist.
Die Kupfer-Nickel-Legierungen in der Spezifikation haben die Zusammensetzungen 90/10 und 70/30 sowie die chromhaltige Qualität, die für Meerwasser mit höherer Geschwindigkeit entwickelt wurde. Eisen und Mangan sind in diesen Legierungen bewusste Zusätze und keine Rückstände: Ohne sie bildet sich der Schutzfilm, der die Legierung im fließenden Meerwasser passiv hält, nicht richtig, und die Korrosionsbeständigkeit, für die diese Sorte ausgewählt wurde, geht verloren. Aus diesem Grund ist der Eisenbereich im Standard ein kontrolliertes Fenster und nicht einfach ein Maximum.
Sorten und chemische Anforderungen
| Grad | Familie | Kontrollierte Zusätze | Typischer Dienst |
|---|---|---|---|
| C70600 | 90/10 Kupfer-Nickel | Ni 9,0–11,0 %, Fe 1,0–1,8 %, Mn bis 1,0 % | Meerwasserleitungen, Kondensatoren, Wärmetauscher |
| C70620 | 90/10 Kupfer-Nickel, geschweißte-Rohrversion | wie C70600 mit engeren Restmengen und ohne Bleizusatz | Systeme, in denen eine bleiarme-Chemie erforderlich ist |
| C71500 | 70/30 Kupfer-Nickel | Ni 29,0–33,0 %, Fe 0,4–1,0 %, Mn bis 1,0 % | höhere Geschwindigkeit und aggressiveres Meerwasser |
| C72200 | Kupfer-Nickel-Chrom | Cr-Zusatz mit Nickel und Eisen | Meerwasser mit hoher -Geschwindigkeit, sandführendes Wasser |
| C68700 | Aluminium Messing | Al 1,8–2,5 % mit Arseninhibitor | Saubere Meerwasserkondensatoren, kostensensibler-Einsatz |
Die Zusammensetzungsgrenzen und die zulässigen Toleranzen für jedes Element sind in der Norm aufgeführt, und jede Sorte wird in verschiedenen Härtegraden geliefert. Für die geglühten Zustände gilt zusätzlich zu den Anforderungen an die Zugfestigkeit eine maximale Korngröße, da die Korngröße die Fähigkeit des Rohrs bestimmt, sich zu einem Rohrboden auszudehnen und in eine U-Form zu biegen, ohne dass es zu Rissen kommt.
Nahtlose Kupfer-Nickelrohre - mit größeren Durchmessern in schwereren Wänden und mit Rohrabmessungen - werden separat unter ASTM B466/B466M spezifiziert. Andere Produktformen als Rohre, einschließlich Platten, Bleche und Bänder für Rohrböden und Wasserkästen, fallen unter die Kupfer--Nickelplatten- und -blechnormen, sodass ein komplettes Meerwassersystem normalerweise aus mehr als einer Spezifikation aufgebaut wird.
Meerwasser-Korrosionsleistung
Schutzfilmbildung:In fließendem Meerwasser entwickelt die Legierung einen dünnen, haftenden Korrosionsproduktfilm, der Eisen, Nickel und Kupfer enthält, der den weiteren Metallverlust begrenzt. Der Eisengehalt der Legierung macht diesen Film stabil, und der Film benötigt eine Mindestströmungsgeschwindigkeit und ausreichend Sauerstoff, um sich zu bilden und intakt zu bleiben.
Geschwindigkeitsbereich:Kupfer-Nickelrohre haben ein Designgeschwindigkeitsfenster. Darunter bilden sich Ablagerungen, die unter-deposit attack; darüber wird der Film mechanisch entfernt und es beginnt die Erosion-Korrosion. Das Fenster wird durch die Legierung und die Wasserchemie bestimmt und vom Anlagenplaner festgelegt.
Sulfid- und Verschmutzungsbeständigkeit:Kupfer-Nickellegierungen vertragen verschmutztes und sulfidhaltiges-Meerwasser weitaus besser als die Messinglegierungen, was der Hauptgrund dafür ist, dass ein Kraftwerk mit Mündungskühlwasser sie anstelle von Admiralitätsmessing verwendet.
Ammoniak und Spannungs-Korrosion:Die Kupfer-{0}}Nickellegierungen sind wesentlich widerstandsfähiger gegen ammoniakbedingte Spannungsrisse-als die Messinglegierungen mit hohem Zinkgehalt, was in Anlagen von Bedeutung ist, in denen auf der Dampfseite ammoniakhaltige Verbindungen vorhanden sind.
Biofouling:Die Legierungen setzen Kupferionen mit geringer Geschwindigkeit frei und hemmen das Meereswachstum, sodass die Wärmeübertragung zwischen den Reinigungen näher am Designwert bleibt.
Anwendungen
Kraftwerkskondensatoren:Hauptkondensatoren und Hilfskühler in Küsten- und Flussmündungsstationen, wo das Kühlwasser Meerwasser oder Brackwasser ist und das Rohr die Lebensdauer der Einheit überdauern muss.
Marine und Offshore:Meerwasserleitungen, Kühlsysteme, Luftkühler, Schmieröl- und Mantelwasserkühler sowie großvolumige Meerwassersysteme auf Schiffen und Plattformen.
Entsalzung:Soleerhitzer, Wärmerückgewinnungsstufen und Kondensatorabschnitte in mehrstufigen Flash- und Umkehrosmoseanlagen.
Schiffbau-Hardware:Rohrböden, Wasserkästen, Salzwasserarmaturen, Propellerhülsen, Rumpf- und Pfahlbauteile, bei denen eine Kupfer-{1}}Nickeloberfläche erforderlich ist.
Prozess und Raffinerie:Wärmetauscher und Kühler in Raffinerien und Chemieanlagen, bei denen die Kühlseite Meerwasser und die Prozessseite Kohlenwasserstoffe oder Prozessflüssigkeiten sind.
Wärmetauscherrohr-:die vorherrschende Verwendung des Standards, in geraden Längen für Rohrbündelwärmetauscher und in U-gebogener Form für abnehmbare Bündel.
Fertigungs-, Installations- und Inspektionspunkte
Geglühtes Rohr vor der Aufweitung:Das zu einem Rohrboden aufgeweitete Rohr muss im geglühten Zustand sein und die Korngröße muss innerhalb der Normgrenzen liegen, andernfalls treten an der Walzverbindung Risse auf.
Spannungsabbau nach U-Biegung:Ein Spannungsarmglühen nach dem Kaltbiegen verringert die Restspannung und das Risiko von Rissen in der Biegung.
Galvanisch aktive Materialien nicht mischen:Kupfer-Nickelrohre in einem Wasserkasten aus Stahl erzeugen ein galvanisches Paar, sodass Wasserkasten und Rohrboden normalerweise durch eine Beschichtung oder Opferanoden geschützt sind und die Konstruktion den Korrosionsschutzspezifikationen der Anlage entspricht.
Sauberkeit beim Einbau:Eingelagerte Eisenpartikel von Stahlwerkzeugen oder einem verschmutzten Gestell zerstören lokal den Schutzfilm und verursachen Lochfraß; Verwenden Sie Nichteisen- oder Edelstahlwerkzeuge und decken Sie die Rohrenden ab.
Zerstörungsfreie-Prüfung:Die Wirbelstromprüfung der gesamten Länge nach dem Schlussglühen ist die primäre Abnahmeprüfung, ergänzt durch Zug- und Korngrößenprüfungen für die bestellte Härte sowie eine hydrostatische oder pneumatische Prüfung, wenn die Bestellung dies erfordert.
Lagerung und Transport:Das Rohr wird mit einer Endkappe versehen, getrocknet und auf Holzpaletten oder in verstärkten Kisten gebündelt, sodass das Rohr bei der Ankunft frei von Feuchtigkeit und Verunreinigungen ist.
FAQ
F: Was ist der Unterschied zwischen ASME SB111 und ASTM B111?
Die beiden Dokumente sind technisch identisch. ASTM B111 ist die ursprüngliche Materialspezifikation und ASME SB111 ist die ASME-Ausgabe, die für die Verwendung mit den Kessel-, Druckbehälter- und Rohrleitungsvorschriften übernommen wurde.
F: Warum enthalten 90/10- und 70/30-Kupfer-Nickel-Legierungen Eisen?
Eisen wird bewusst und in einem kontrollierten Bereich zugesetzt, da es zur Bildung und Stabilisierung des Schutzfilms benötigt wird, der die Korrosion im fließenden Meerwasser begrenzt. Ohne ausreichend Eisen verliert die Legierung einen Großteil ihrer Meerwasserleistung.
F: Wann sollte C71500 anstelle von C70600 gewählt werden?
Die Sorte 70/30 wird für höhere Meerwassergeschwindigkeiten, aggressiveres oder verschmutztes Wasser und dort, wo eine höhere Erosions-{2}Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, ausgewählt. Die Qualität 90/10 ist ausreichend und wirtschaftlicher für sauberes Meerwasser bei mäßiger Geschwindigkeit.
F: Können Kupfer-Nickelrohre geschweißt werden?
Ja, es lässt sich gut im Gas-Wolfram-Lichtbogen- und Gas-Metall-Lichtbogenverfahren mit einem passenden Zusatzwerkstoff schweißen, und geschweißte Rohre in der C70620-Chemie werden für besondere Serviceanforderungen hergestellt. Nahtlose Rohre bleiben die Norm für kritische Kondensatoraufgaben.
F: Welche Temperatur sollte bei der Bestellung eines Kondensatorrohrs angegeben werden?
Geglühtes Rohr mit einer Korngröße innerhalb der Standardgrenze für die Legierung, die eine Walzexpansion in den Rohrboden und die Kaltumformung einer U--Biegung ohne Rissbildung ermöglicht. Im Zertifikat sollten sowohl die Zugfestigkeit als auch die Korngröße angegeben sein.
F: Wie werden Rohre für einen Meerwasseraustauscher vor dem Versand getestet?
Wirbelstromprüfung in voller Länge nach dem Schlussglühen, Zugprüfung einer Probe, Messung der Korngröße an geglühten Rohren, Dimensionsüberprüfung von Außendurchmesser, Wandstärke und Ovalität sowie eine Druckprüfung, wenn dies in der Bestellung erforderlich ist.
