Warum C68700 Aluminium-Messing das Standard-Kondensatorrohr ist
UNS C68700, bekannt als Arsen-Aluminium-Messing und als Aluminium-Messing B in der ASTM B111-Güteliste, ist die Legierung, die am häufigsten für meerwassergekühlte Kondensatoren und Wärmetauscher spezifiziert wird. Es handelt sich um eine Kupfer-Zinklegierung mit 76,0-79,0 % Kupfer mit etwa 2 % Aluminium und einem kontrollierten Arsenzusatz. Der Aluminiumgehalt unterscheidet es von Admiralitätsmessing: Es bildet einen zähen, selbst-reparierenden aluminiumreichen Oxidfilm, der fließendem Meerwasser weitaus besser standhält als der Film, der sich auf Zinnmessing bildet.
Die Sorte wird als nahtloses Kondensatorrohr- und Ferrulenmaterial gemäß ASTM B111/B111M geliefert und ist auch unter den entsprechenden europäischen, japanischen und chinesischen Bezeichnungen erhältlich. Sein Ruf beruht auf drei Eigenschaften, die in sehr wenigen Legierungen zusammen auftreten: gute Wärmeleitfähigkeit, hohe Beständigkeit gegen Aufprall und Entzinkung sowie ausreichende Duktilität, um U-gebogen und zu einem Rohrboden gerollt zu werden, ohne dass es zu Rissen kommt.
Chemische Zusammensetzung
ASTM B111 legt die folgenden Zusammensetzungsgrenzen für C68700 in Massenprozent fest.
| Element | Standardsortiment | Typischer Wert | Funktion |
|---|---|---|---|
| Kupfer (Cu) | 76.0-79.0 % | 77.5 % | Matrix; thermische und elektrische Leitung |
| Aluminium (Al) | 1.8-2.5 % | 2.2 % | Festigkeit und Schutzfilmbildung |
| Arsen (As) | 0.02-0.06 % | 0.06 % | Entzinkungsinhibitor |
| Eisen (Fe) | 0,06 % max | 0.03 % | Kornverfeinerung |
| Blei (Pb) | 0,07 % max | 0.02 % | Restelement |
| Zink (Zn) | Rest | Etwa 20 % | Hauptlegierungselement |
| Gesamte sonstige Verunreinigungen | 0,30 % max | 0.15 % | Zinn und Antimon sind streng begrenzt |
Zinn und Antimon werden auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten, da beide den aluminiumreichen Film beeinträchtigen. Dies ist der Grund, warum eine Schmelze von C68700 nicht einfach durch Mischen von Admiralitätsmessingschrott hergestellt werden kann und warum die Überprüfung der chemischen Zusammensetzung bei dieser Sorte wichtiger ist als bei den meisten Kupferlegierungen.
Physikalische Eigenschaften und Temperaturanforderungen
| Eigentum | Wert | Zustand |
|---|---|---|
| Dichte | 8,33 g/cm³ (0,301 lb/in³) | 20 C |
| Schmelzbereich | Ungefähr 900–930 °C | - |
| Wärmeleitfähigkeit | Etwa 100 W/(m·K) | 20 C |
| Elektrische Leitfähigkeit | Ungefähr 23-28 % IACS | Geglüht |
| Elastizitätsmodul | 117 GPa | Raumtemperatur |
Kondensatorrohre werden normalerweise im geglühten Zustand O61 bestellt, für den ASTM B111 eine Mindestzugfestigkeit von 345 MPa und eine Mindeststreckgrenze von 125 MPa erfordert. Dieses Gleichgewicht aus Festigkeit und Duktilität ermöglicht es, das Rohr in enge U-Bögen zu rollen und es dann zu einem Rohrboden auszudehnen. Für gerade Rohre, die auf Kosten der Biegbarkeit einem höheren Innendruck standhalten müssen, sind leicht gezogene und hart gezogene Härtegrade erhältlich. Die Norm verlangt außerdem Ausdehnungs- und Abflachungstests und, sofern vorgeschrieben, eine Wirbelstromprüfung über die gesamte Länge.
Meerwasserkorrosion und Einsatzgrenzen
Die beste Leistung erbringt die Legierung in sauberem, belüftetem Meerwasser bei mäßiger Geschwindigkeit, was den normalen Betriebsbedingungen eines Kraftwerkskondensators entspricht. Der aluminiumreiche Film widersteht Aufprallangriffen und der Arseninhibitor blockiert die Entzinkung, so dass eine Rohrlebensdauer von vielen Jahren in gut konzipierten Anlagen zur Routine wird. Aluminiummessing ist außerdem weniger anfällig für Verschmutzungen als Kupfer-Nickel-Qualitäten, da das an der Oberfläche freigesetzte Kupfer die Ansiedlung von Meeresorganismen einschränkt.
Seine Grenzen sollten respektiert werden. Gewässer mit großen Mengen an Schwebsand, hohem Sulfidgehalt oder Ammoniak erfordern eine andere Legierung und stehende Bedingungen verhindern, dass sich der Schutzfilm selbst repariert. Die Geschwindigkeit ist die wichtigste Konstruktionsvariable: Eine zu niedrige Geschwindigkeit führt zu Ablagerungen und Lochfraß, während eine zu hohe Geschwindigkeit oder wiederholte Luftblasen einen Aufprallangriff auf das Einlassende verursachen. Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass die meisten Ausfälle bei der Einlasslänge des Rohrs beginnen, weshalb der Schutz des Einlassendes und die korrekte Strömungsverteilung ebenso wichtig sind wie die Legierung selbst.
Bewerbungs- und Auswahlberatung
Oberflächenkondensatoren und Zusatzkühler in thermischen und nuklearen Kraftwerken
Meerwassergekühlte Wärmetauscher in Raffinerien, Chemieanlagen und Stahlwerken
Rohrbündel für Entsalzungs- und Mehrfachdestillationsanlagen
Bordkondensatoren, Kühler und Verdampfer
Aderendhülsen und Rohrbodenverschraubungen für die oben genannte Ausrüstung
Bei der Wahl zwischen den gängigen Kondensatorrohrlegierungen ist die übliche Logik einfach. Admiralitätsmessing wie C44300 eignet sich für sauberes Wasser bei mäßiger Geschwindigkeit und geringeren Kosten. Aluminiummessing C68700 bewältigt höhere Meerwassergeschwindigkeiten und aggressivere Bedingungen. Kupfer-Nickel-Qualitäten wie C70600 und C71500 werden für verschmutztes Wasser, hohe Geschwindigkeiten und höhere Temperaturen zu einem höheren Preis gewählt. Die endgültige Auswahl sollte auf der Wasserchemie, der Geschwindigkeit, der Temperatur und der Reinigungsmethode basieren und nicht nur auf den Legierungskosten.
Herstellung, Installation und Inspektion
Das Rohr wird kaltgezogen und auf Maß geglüht, gerichtet und geschnitten und dann entweder gerade versendet oder in die erforderliche U{0}}-Form gebogen. Das Biegen erfolgt im geglühten Zustand mit einem Dorn, und die Beine bleiben frei von Kratzern, da Oberflächenschäden zu einer Korrosionsinitiationsstelle werden. Rohre werden durch Walzen im Rohrboden fixiert. Dabei muss die korrekte Ausdehnung kontrolliert und nicht über-gewalzt werden, da eine übermäßige Ausdehnung eine Restzugspannung hinterlässt, die Spannungsrisskorrosion begünstigt. Rohrböden, Leitbleche und Wasserkästen sollten aus kompatiblen Materialien bestehen, um galvanische Angriffe zu vermeiden.
Drei Handhabungsregeln verhindern die meisten vorzeitigen Ausfälle: Markieren Sie das Rohr niemals mit Ammoniak--haltigen oder Graphitmarkern, halten Sie die Rohre bei der Lagerung trocken und belüftet und reinigen Sie die Wasserseite nur mit inhibierten Chemikalien oder mechanischen Methoden. Die Eingangskontrolle umfasst chemische Analysen, Zug- und Härteprüfungen, Maß- und Oberflächenprüfungen, Korngrößenprüfungen, hydrostatische Druckprüfungen, Ausdehnungs- und Abflachungsprüfungen sowie Wirbelstromprüfungen, sofern erforderlich.
FAQ
F: Was bewirkt der Arsenzusatz in C68700?
Arsen in einer Konzentration von 0,02–0,06 % hemmt die Entzinkung, so dass die Legierung Zink nur in sehr aggressiven Wässern selektiv verliert und nicht zu einer vorzeitigen Wandverdünnung kommt.
F: Was sind die O61-Temperierungsanforderungen für C68700-Röhren?
ASTM B111 legt eine Mindestzugfestigkeit von 345 MPa und eine Mindeststreckgrenze von 125 MPa für den für Kondensatorrohre verwendeten geglühten O61-Zustand fest.
F: Ist C68700 für Trinkwasser geeignet?
Nein, die Legierung ist für industrielle Kühl- und Meerwassersysteme bestimmt; Für Trinkwasserleitungen ist ein mit Phosphor desoxidiertes Kupferrohr wie C12200 das richtige Material.
F: Wie wähle ich zwischen C68700 und C70600?
C68700 ist die kostengünstigere Wahl für sauberes Meerwasser bei mäßiger Geschwindigkeit, während C70600 Kupfer-Nickel für verschmutztes Wasser, höhere Geschwindigkeiten und höhere Temperaturen bevorzugt wird.
F: Warum ist Zinn in Aluminiummessing begrenzt?
Selbst kleine Mengen Zinn beeinträchtigen die Bildung des schützenden, aluminiumreichen Films, daher gelten bei dieser Sorte strenge Grenzwerte für Verunreinigungen.
F: Wie sollte die C68700-Röhre vor der Installation gelagert werden?
Die Rohre sollten trocken und belüftet aufbewahrt werden, fern von Ammoniakquellen und vor Kontakt mit unterschiedlichen Metallen, damit sich vor dem Zusammenbau des Bündels keine korrosiven Rückstände auf der Oberfläche bilden.
