Poliertes Kupfer-Nickel-Rohr: Zweck und Definition
UNS C70600 ist die 90/10-Kupfer-Nickel-Legierung, die für die meisten meerwassergekühlten Kondensator- und Wärmetauscherrohre verwendet wird. ASTM B111/B111M, von ASME als SB111 übernommen, ist die maßgebliche Spezifikation für das aus dieser Legierung hergestellte nahtlose Kondensatorrohr- und Ferrulenmaterial. „Poliert“ beschreibt den gelieferten Oberflächenzustand: Anstelle des leichten Oxids, das beim abschließenden Glühen zurückbleibt, wird das Rohr mechanisch poliert oder blankgeglüht, um eine glatte, oxidfreie Oberfläche mit kontrollierter Rauheit zu erhalten.
Die Oberflächenbeschaffenheit hat bei dieser Anwendung keine kosmetische Bedeutung. Eine glattere Bohrung bedeutet eine dünnere Grenzschicht und eine bessere Wärmeübertragung, weniger Stellen für die Bildung von Ablagerungen und biologischen Verschmutzungen, eine einfachere Reinigung und eine bessere Sichtbarkeit bei der Sicht- und Wirbelstromprüfung. Bei Wärmetauschern, die Lebensmittel-{2}}, pharmazeutische oder hochreine Prozessströme verarbeiten, verringert eine polierte Oberfläche auch das Risiko einer Produktverunreinigung und der Partikelrückhaltung.
Kupfer-Nickel-Qualitäten und ihre Chemie
| Handelsbezeichnung | UNS-Nummer | Kompositions-Highlights | Min. zugfest | Min. Ertrag | Verlängerung |
|---|---|---|---|---|---|
| CuNi 90/10 | C70600 | Cu 88,6 min., Ni 9-11, Fe 1,0-1,8, Mn max. 1,0, Pb max. 0,05, Zn max. 1,0 | etwa 40 ksi (275 MPa) | ca. 15 ksi (103 MPa) | 30 % |
| CuNi 90/10 verstärkt | C7060X | Cu-Rest, Ni 10–11, Fe 1,5–2,0, Mn 0,5–1,0, Pb max. 0,01, Zn max. 0,2 | etwa 40 ksi (275 MPa) | ca. 15 ksi (103 MPa) | 30 % |
| CuNi 70/30 | C71500 | Cu 65,0 min., Ni 29-33, Fe 0,40-1,00, Mn max. 1,0, Pb max. 0,05, Zn max. 1,0 | etwa 52 ksi (360 MPa) | ca. 18 ksi (125 MPa) | 45 % |
| CuNi 70/30 modifiziert | C71640 | Cu-Rest, Ni 29–32, Fe 1,7–2,3, Mn 1,5–2,5 | etwa 63 ksi (435 MPa) | etwa 25 ksi (172 MPa) | wie angegeben |
Die verbesserte 90/10-Klasse (C7060X) existiert, weil die für Meerwassersysteme geschriebenen Rohrleitungs- und Wärmetauscherspezifikationen eine strengere Kontrolle der Restelemente und einen garantierten Eisenbereich erfordern: Eisen ist das Element, das den Schutzfilm aufbaut, der Erosionskorrosion in fließendem Meerwasser widersteht. Ähnliche veröffentlichte Mindestanforderungen gelten für alle Produktformen, und die für eine bestimmte Bestellung tatsächlich geltenden mechanischen Anforderungen sind diejenigen, die in der gekauften Norm und Härte angegeben sind.
Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit
Blankgeglüht: Endglühen in einer Schutzatmosphäre, wodurch eine saubere, leicht reflektierende Oberfläche ohne schwere Oxide entsteht und gleichzeitig die für die Ausdehnung erforderliche weiche Härte erhalten bleibt.
Gebeizt und passiviert: Oxid chemisch entfernt, mit einer gleichmäßig matten -glänzenden Oberfläche; Standard für Rohre, die für den allgemeinen Wärmetauscherbetrieb bereitgestellt werden.
Mechanisch poliert: Abrasives Polieren der Außenfläche und der Bohrung, sofern erforderlich, auf eine bestimmte Rauheit für reinigbare, hygienische Zwecke.
Hochglanzpolieren: Polieren mit hoher -Rauhigkeitsreduzierung- für Anwendungen, bei denen Verschmutzungskontrolle oder Aussehen wichtig sind.
Geölt oder trocken: Rohre können trocken oder mit einer korrosionshemmenden Folie für den langen Seetransport geliefert werden, wobei die Folie vor der Installation entfernt wird.
Welches Finish auch immer gewählt wird, die Rohrenden werden entgratet, die Bohrung wird von Polierrückständen gereinigt und die Rohre werden verschlossen oder umwickelt, sodass die polierte Oberfläche unbeschädigt an den Einsatzort gelangt.
Wärmebehandlung, Hitzebeständigkeit und physikalische Daten
Kupfer-Nickelrohre werden nur zu zwei Zwecken wärmebehandelt: Weichglühen und Spannungsabbau. Das Rekristallisationsglühen wird in einem weiten Temperaturbereich von etwa 620 bis 900 Grad C durchgeführt, der je nach Kaltumformungsgrad, Nickelgehalt und Nebenlegierungselementen ausgewählt wird; Hohe Temperaturen gehen mit kurzen kontinuierlichen Ofenzeiten und niedrigere Temperaturen mit längeren Ruhezeiten einher. Spannungsarmglühen wird im Bereich von 280 bis 500 Grad C durchgeführt, und eine sauerstofffreie oder leicht reduzierende Atmosphäre macht ein anschließendes starkes Beizen überflüssig.
Die Warmfestigkeit verbessert sich durch Nickel und die Zusätze von Eisen und Mangan. Die Sorte 90/10 wird in Druckgeräten bis etwa 300 Grad C und die Sorte 70/30 bis etwa 350 Grad C verwendet; Oberhalb dieser Grenzen fallen die Kriechfestigkeits- und Kriechdehnungsgrenzen schnell ab. Die 90/10-Legierung hat eine Dichte von etwa 8,94 g/cm³ und eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 40 W/(m·K), eine Größenordnung unter der von reinem Kupfer -, die die Entwickler von Eigenschaftsaustauschern gegen die Korrosionsbeständigkeit der Legierung eintauschen.
Korrosionsverhalten und Betriebsbedingungen
Meer- und Brackwasser: ausgezeichnete Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion, Lochfraß und Spaltkorrosion; Die Legierung unterliegt keiner Entzinkung, da sie über ein Restmaximum hinaus kein Zink enthält.
Spannungsrisskorrosion: hohe Beständigkeit in Chloridumgebungen, aber kalt{0}}geformte Rohre, die später im Betrieb beansprucht werden, sollten spannungsarm-entlastet werden.
Geschwindigkeit: Halten Sie die Auslegungsgeschwindigkeit für 90/10-Rohre im Bereich von 1,5–3 m/s. Höhere Geschwindigkeiten erfordern 70/30 oder Einlasshülsen.
Verschmutzung: Die Freisetzung von Kupferionen begrenzt das Meereswachstum und verringert die Reinigungshäufigkeit. Die mechanische Reinigung darf die Schutzfolie nicht durchkratzen.
Ammoniak und Ammoniumverbindungen: aggressiv gegenüber allen Kupferlegierungen, daher müssen Dampf-seitige Verschleppung- und Reinigungschemikalien überprüft werden.
Inspektions- und Qualitätspunkte
Wirbelstromprüfung der gesamten Länge auf Naht-, Wand- und Oberflächenfehler; Hydrostatischer Test, sofern die Bestellung dies erfordert.
Überprüfung der Oberflächenrauheit eines polierten Rohrs anhand des vereinbarten Rauheitswerts, gemessen an definierten Positionen entlang der Länge.
Maßkontrolle von Außendurchmesser, Wand, Länge und Geradheit sowie Endrechtwinkligkeit.
Visuelle Inspektion der Bohrung mit einem Endoskop an entnommenen Rohren, um zu bestätigen, dass Polierrückstände und Ziehspuren entfernt wurden.
Zertifizierte chemische und mechanische Eigenschaften mit Rückverfolgbarkeit der Schmelzenzahl auf dem Materialprüfzertifikat.
FAQ
F: Welchen Zusatz hat „poliert“ zu einem Kupfer-Nickelrohr?
Eine polierte Oberfläche reduziert Verschmutzungen und Ablagerungen, verbessert die Wärmeübertragung geringfügig und macht Reinigung und Inspektion effektiver. Es ist für hygienische, hoch-reine und verschmutzungsempfindliche-Wärmetauscher spezifiziert.
F: Verändert das Polieren die mechanischen Eigenschaften?
Nein. Polieren ist ein Oberflächenvorgang. Die Chemie sowie die Zug-, Streck- und Dehnungsanforderungen bleiben diejenigen der bestellten Legierung und Härte gemäß ASTM B111 oder ASME SB111.
F: Welche Kupfer-{0}}Nickelsorte sollte für Meerwasser ausgewählt werden?
90/10 (C70600) eignet sich zu angemessenen Kosten für Meerwasseranwendungen mit mittlerer Geschwindigkeit, während 70/30 (C71500) für höhere Geschwindigkeiten, verschmutztes Wasser und höhere Temperaturen gewählt wird.
F: Ist nach dem Biegen eine Entspannung erforderlich?
Bei mäßigen Biegungen in geglühten Rohren ist dies normalerweise nicht erforderlich. Wenn die Umformung erhebliche Kaltverformung verursacht hat und das Rohr warmem Meerwasser ausgesetzt ist, empfiehlt sich ein Spannungsarmglühen im Bereich von 280–500 °C.
F: Kann das polierte Rohr geschweißt werden?
Ja. Kupfer--Nickellegierungen lassen sich gut mit passendem Zusatzwerkstoff schweißen, und geschweißte Formen der Legierung unterliegen ihren eigenen Spezifikationen. Die polierte Oberfläche sollte vor dem Schweißen lokal gereinigt werden.
F: Wie sollten polierte Rohre vor Ort gelagert werden?
Trocken, wenn möglich im Innenbereich, mit angebrachten Endkappen und gestützten Bündeln, um ein Durchbiegen zu verhindern. Stehendes Wasser und Splitt sind die Hauptursachen für Oberflächenschäden vor der Verlegung.
