Legierungsdefinition: CuZn22Al2 Aluminium Messing
UNS C68700 ist ein Aluminiummessing, das gemäß ASTM B111/B111M, der Spezifikation für nahtlose Kondensatorrohre und Aderendhülsen aus Kupfer und Kupferlegierungen, hergestellt und in den ASME-Code als SB111 übernommen wurde. Im europäischen Bezeichnungssystem ist die gleiche Legierung CuZn22Al2, genormt nach EN 12451 als CuZn20Al2As mit der Werkstoffnummer CW702R. Es erscheint auch als HAl77-2 in GB/T 5231, als CZ110 in BS 2871 Teil 3, als C6870 in JIS H3300 und als CuZn21Al2As in IS 1545.
Die Legierung ist ein Kupfer-{0}}Zink-Basismetall mit Aluminium als Hauptzusatz und Arsen als absichtlichem Inhibitor. Aluminium in fester Lösung bildet einen dünnen, stark haftenden Oxidfilm, der durch fließendes, kohlensäurehaltiges Wasser kontinuierlich repariert wird und dem Material eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegen Aufprall und Erosionsangriffe verleiht. Arsen in einer Konzentration von 0,02-0,06 % verhindert die selektive Auslaugung von Zink, dem Mechanismus, der gewöhnliches Messing im Meerwasser zerstört. Nach der Warmumformung weist die Legierung eine Duplex-Alpha-Beta-Struktur auf und wird normalerweise im geglühten O61-Zustand für den Kondensatorbetrieb geliefert, sodass Rohre gewalzt, aufgeweitet und gebogen werden können.
Chemische Zusammensetzung
| Element | UNS C68700-Grenzwerte (ASTM B111 / ASME SB111) |
|---|---|
| Kupfer (Cu) | 76.0 - 79.0 % |
| Aluminium (Al) | 1.8 - 2.5 % |
| Arsen (As) | 0.02 - 0.06 % |
| Eisen (Fe) | 0,06 % max |
| Blei (Pb) | 0,07 % max |
| Zink (Zn) | Rest, nominal 19 - 22 % |
| System | Bezeichnung |
|---|---|
| ASTM B111 / ASME SB111 | C68700 |
| EN 12451 | CuZn20Al2As (CW702R) |
| BS 2871 Teil 3 | CZ110 |
| JIS H3300 | C6870 |
| GB/T 5231 | HAl77-2 |
| NF A51-102 | CuZn22Al2 |
Physikalische Eigenschaften
| Eigentum | Typischer Wert für C68700 Aluminiummessing |
|---|---|
| Spezifisches Gewicht | 8.33 |
| Schmelzbereich | ungefähr 930 - 970 Grad C |
| Elastizitätsmodul bei Zug | etwa 110 GPa |
| Steifigkeitsmodul | etwa 41 GPa |
| Wärmeleitfähigkeit | ca. 100 W/(m·K) |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | etwa 18,5 × 10-6pro Grad C über den Bereich 20 - 300 Grad C |
| Spezifische Wärmekapazität | ca. 0,38 kJ/(kg.K) |
| Elektrische Leitfähigkeit | ca. 23 % IACS |
Beachten Sie, dass die hervorragende Wärmeleitfähigkeit von Aluminiummessing -, die für eine Kupferlegierung - hoch ist, der Grund dafür ist, dass es überhaupt für Kondensatoren und Destillierapparate eingesetzt wurde. Designer akzeptieren im Gegenzug für eine bessere Wärmeübertragung und geringere Kosten eine geringere Korrosionsbeständigkeit als eine Kupfer-Nickel-Legierung.
Mechanisches Verhalten im geglühten Zustand
Kondensatorrohre, die gemäß ASTM B111 geliefert werden, werden in einer definierten Temperatur bestellt und zertifiziert, und die mechanischen Eigenschaften müssen immer anhand dieser Temperatur gemessen werden. Geglühte Aluminium-Messingrohre weisen typischerweise eine Zugfestigkeit im Bereich von 345-460 MPa, eine Streckgrenze von etwa 125-250 MPa und eine Dehnung deutlich über 30 % auf. Deutlich höhere Werte gelten für kaltverformte Rohre und nicht für weiche O61-Rohre, bei denen das Rohr zu einem Rohrboden aufgeweitet werden muss; Die Bestellung eines kaltverformten Rohrs für einen Kondensator ist ein häufiger und kostspieliger Fehler, da die verbleibende Kaltverformung sowohl die Dehnungsfuge versprödet als auch die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion erhöht.
Zugfestigkeit, geglüht: etwa 345 - 460 MPa.
Streckgrenze (0,2 % Versatz), geglüht: etwa 125 - 250 MPa.
Dehnung: mindestens 30 %, typischerweise deutlich mehr im vollständig geglühten Zustand.
Härte: weich, geeignet zum Walzenausdehnen und Biegen.
Ermüdung und Temperaturwechsel: Der geglühte Zustand gleicht die unterschiedliche Ausdehnung zwischen Rohr und Mantel aus, die durch Kondensatoren entsteht.
Verhalten im Meerwasserbetrieb
Aluminiummessing ist seit einem Jahrhundert das Standardmaterial für Meerwasserkondensatorrohre. Seine Stärken und Grenzen sind gut bekannt und beide sind für die Auswahl relevant.
Aufprall und Erosion: Der aluminiumreiche Film widersteht Wasser mit hoher-Geschwindigkeit und eingeschlossener Luft besser als normales Messing.
Entzinkung: Die Arsenzugabe steuert sie; Da es sich bei dem Mechanismus um einen selektiven Auslaugungsprozess handelt, wird die Beständigkeit durch spezielle Entzinkungstests für Kupferlegierungen und nicht durch allgemeine Salzsprühtests beurteilt.
Biofouling: Die Freisetzung von Kupferionen begrenzt das Meereswachstum und verringert die Häufigkeit mechanischer Reinigung.
Geschwindigkeit und Temperatur: Aluminiummessing eignet sich für mäßige Geschwindigkeiten, etwa 1,5–2,5 m/s, und für den Dauerbetrieb bis etwa 250–300 °C im Meerwasserbetrieb.
Verschmutztes Wasser: Sulfidhaltiges, stark verschmutztes Wasser oder Wasser mit hoher{1}}Geschwindigkeit ist der Punkt, an dem 70/30 oder 90/10 Kupfer-Nickel die bessere Wahl ist.
Ammoniak: Alle Kupferlegierungen werden durch Ammoniak und Ammoniumverbindungen angegriffen; Dampf-seitiger Ammoniak muss kontrolliert werden.
Herstellung und Installation
Schneiden Sie die Rohre rechtwinklig ab, entfernen Sie Grate und reinigen Sie die Enden vor dem Aufweiten. Ein Grat erzeugt ein geritztes Loch und einen Leckpfad.
Walzen-dehnen sich auf eine Wandreduzierung von etwa 3–5 % aus, die an Probenröhrchen vor Beginn der Produktionsexpansion ermittelt wird.
Spannungsarmglühen im Bereich von 250–350 °C, wenn eine starke Kaltumformung durchgeführt wurde, und vollständiges Weichglühen bei etwa 500–650 °C in einer Schutzatmosphäre, in der das Rohr stark bearbeitet wurde.
Vermeiden Sie das Lichtbogenschweißen dünnwandiger Aluminium-Messingrohre: Die Verflüchtigung von Zink führt zu Porosität. Hartlöten und Silberlöten sind die praktischen Verbindungsmethoden für Fittings und Rückbögen.
Trocken und verschlossen lagern und während der Lagerung oder Inbetriebnahme niemals stehendes Wasser in den Röhrchen lassen.
FAQ
F: Was ist der Unterschied zwischen C68700 und C44300?
C68700 ist ein Aluminium-Messing mit Aluminium als Hauptzusatz; C44300 ist ein Admiralitätsmessing auf Basis von Zinn und Arsen. Aluminiummessing bietet im Allgemeinen eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Aufprallangriffe und eine höhere Wärmeleitfähigkeit, während Admiralty-Messing häufig dort eingesetzt wird, wo gutes Kaltumformverhalten und moderate Kosten Priorität haben.
F: Was bedeutet CuZn22Al2?
Es handelt sich um die europäische Kurzbezeichnung: eine Kupfer-Zink-Legierung, die etwa 22 % Zink und etwa 2 % Aluminium enthält. Da Zink das Ausgleichselement ist, sind von Hitze zu Hitze kleine Schwankungen zu erwarten.
F: Warum muss das Rohr für den Kondensatorbetrieb geglüht werden?
Geglühte Rohre verfügen über die für die Walzenausdehnung und -biegung erforderliche Duktilität und eine geringere Restspannung, wodurch das Risiko von Spannungsrisskorrosion während des Betriebs verringert wird.
F: Ist Aluminiummessing für Entsalzungsanlagen geeignet?
Ja, es wird häufig in Rohrbündeln von thermischen Entsalzungskondensatoren und Destillierapparaten verwendet, vorausgesetzt, dass Wassergeschwindigkeit, Temperatur und Verschmutzungsgrad innerhalb der festgelegten Grenzwerte der Legierung bleiben.
F: Wie wird der Arsengehalt kontrolliert?
Der Arsenzusatz liegt bewusst im Bereich von 0,02–0,06 % und wird durch die zertifizierte Wärmeanalyse im Materialprüfzeugnis nachgewiesen. Arsen außerhalb dieses Bereichs schwächt die Entzinkungsbeständigkeit.
F: Welche Röhrchentests werden vor der Lieferung durchgeführt?
Vollständige-Wirbelstromprüfung, Maßprüfung, Sichtprüfung beider Oberflächen und Zertifizierung der chemischen und mechanischen Eigenschaften der Produktionswärme mit vollständiger Rückverfolgbarkeit.
