ASTM B111 C70400 ist eine nahtlose Kupfer-Nickel-Rohrsorte, allgemein 95-5 Kupfer-Nickel genannt, bei der die Kupferbasis mit etwa 5 % Nickel zusammen mit kontrollierten Eisen- und Manganzusätzen legiert ist. Die Legierung liegt zwischen den einfachen Messinglegierungen und den Kupfer-Nickel-Qualitäten 90-10 und 70-30: Sie behält einen Großteil der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer bei und erreicht gleichzeitig die Meerwasserbeständigkeit, die die Kombination aus Nickel, Eisen und Mangan bietet. Für Oberflächenkondensatoren, Verdampfer, Wärmetauscher und Kondensatorschlangen werden die Rohre im geglühten Zustand O61 oder im Lichtziehzustand H55 geliefert.
Legierungscharakter
Nickel in fester Lösung erhöht das Korrosionspotential der Matrix und trägt zur Bildung eines dichten, haftenden Oxidfilms bei; der Eisenzusatz stabilisiert diesen Film gegen Zerfall unter fließendem Wasser; und Mangan verbessert die Gießbarkeit und Filmstabilität. Das Ergebnis ist ein Rohr, das Meerwasser, Salzsprühnebel und leicht sauren Prozessmedien widersteht und bei Meereseinwirkung eine typische Korrosionsrate von unter 0,1 mm/Jahr aufweist. Aus diesem Grund wird Kupfer-Nickel 95-5 häufig für Meerwasserkreisläufe und Wärmeübertragungsgeräte verwendet, bei denen keine vollständige 90-10-Spezifikation erforderlich ist. In Handelsdokumenten wird die Legierung häufig als BFe5-1,5-0,5 nach dem chinesischen Materialbezeichnungssystem angegeben und entspricht UNS C70400 im ASTM-System.
Zusammensetzung und mechanisches Verhalten
| Kupfer, Cu | 90-93 % Nominalsaldo |
| Nickel, Ni (einschließlich Co) | 5-7% |
| Eisen, Fe | 1.0-1.8% |
| Mangan, Mn | kontrollierte Zugabe für Filmstabilität |
| Zink, Zn | 1,0 % max |
| Blei, Pb | 0,05 % max |
| Temperament | O61 geglüht oder H55 leicht-gezogen |
| Zugfestigkeit | Beim Glühen beträgt die Temperatur etwa 380 MPa und steigt bei härterem Zustand auf etwa 585 MPa an |
| Streckgrenze | Beim Glühen beträgt die Temperatur etwa 120 MPa und steigt bei härterem Zustand auf etwa 380 MPa an |
| Verlängerung | ca. 40 % geglüht, bei härterem Härtegrad auf ca. 15 % reduziert |
| Dichte | etwa 8,8 g/cm³ |
Die oben genannten Festigkeitswerte beschreiben den Bereich, der normalerweise von der Legierung bei verschiedenen Härtegraden erreicht wird, und werden zur Unterstützung der vorläufigen Konstruktion angegeben. Die verbindlichen Akzeptanzwerte sind die Mindestzugfestigkeit, die Mindeststreckgrenze und die Mindestdehnung, die ASTM B111 für die spezifische UNS-Nummer und den jeweiligen Härtegrad festlegt. Diese sind auf dem mit jeder Charge ausgestellten Materialprüfzertifikat angegeben.
Maßtoleranzen
ASTM B111 listet Maßtoleranzen nach Außendurchmesser und Wandstärke auf. Für die kleinen und mittleren Durchmesser, die im Kondensator- und Wärmetauscherbetrieb eingesetzt werden, gelten folgende Werte:
| Außendurchmesser bis 12 mm | plus oder minus 0,076 mm |
| Außendurchmesser über 12 bis 18 mm | plus oder minus 0,10 mm |
| Außendurchmesser über 18 bis 25 mm | plus oder minus 0,15 mm |
| Wandstärke 0,50 bis 0,80 mm | plus oder minus 0,08 mm |
| Wandstärke 0,80 bis 0,90 mm | plus oder minus 0,08 mm |
| Wandstärke 0,90 bis 1,5 mm | plus oder minus 0,11 mm |
| Wandstärke 1,5 bis 2,1 mm | plus oder minus 0,13 mm |
| Wandstärke 2,1 bis 3,0 mm | plus oder minus 0,17 mm |
| Länge bis 4500 mm | plus 2,4 mm, minus 0 |
| Länge über 4500 bis 6000 mm | plus 3,2 mm, minus 0 |
| Länge über 6000 bis 10000 mm | plus 4,0 mm, minus 0 |
Physikalische und thermische Eigenschaften
Dichte: etwa 8,8 g/cm³, was eine leichtere Schlauchleitung als eine entsprechende 90-10- oder 70-30-Spezifikation ergibt
Wärmeleitfähigkeit: ca. 50 W/(m·K) bei Raumtemperatur, deutlich über Edelstahl
Elektrische Leitfähigkeit: niedrig im Vergleich zu reinem Kupfer, wie für eine Kupfer-Nickel-Legierung zu erwarten ist, was keine Einschränkung für die Wärmeübertragungsleistung darstellt
Magnetische Reaktion: im Wesentlichen nicht-magnetisch, sodass magnetische Prüf- und Trennmethoden störungsfrei angewendet werden können
Herstellung: leicht kaltgeformt, expandiert, gelötet und hartgelötet, mit Schutzgasschweißen für die beste Schweißverbindungsqualität
Prüfung und Qualitätskontrolle
Die Rohre werden gemäß den Testanforderungen von ASTM B111 geliefert: Wirbelstromprüfung über die gesamte Länge gemäß Practice E243, hydrostatische Prüfung gemäß der in der Norm festgelegten Faserspannung sowie Ausdehnungs- und Abflachungsprüfungen an aus der Charge gezogenen Proben. Die chemische Analyse erfolgt je nach Bedarf am Guss oder am fertigen Rohr und die auf jedem Rohr angegebene Schmelzennummer verknüpft sie mit dem Materialprüfzertifikat. Für den Seewasserbetrieb sollte das Zertifikat zusammen mit den Eisen- und Mangangehalten überprüft werden, da die Kombination von Nickel mit diesen beiden Elementen darüber entscheidet, wie gut der Schutzfilm im tatsächlichen Kühlwasser überlebt.
Anwendungen
Schiffstechnik: Meerwasserleitungen, Kondensator- und Wärmetauscherrohrbündel sowie Schmier- und Mantelwasserkühler auf Schiffen.
Offshore-Anlagen: Meerwasser-Hebeleitungen und Wärmeübertragungsgeräte auf Plattformen, die ständigem Salznebel ausgesetzt sind.
Entsalzung und Wasseraufbereitung: Verdampfer und Vorwärmerrohr, wo ein geringerer Legierungsgehalt ausreicht.
Energie- und Chemieanlagen: Kondensator- und Kühlerbetrieb in Energieerzeugungs- und petrochemischen Anlagen, die leicht aggressives Wasser verarbeiten.
Kühlung und Klimaanlage: Kondensator- und Verdampferschlangen, bei denen sowohl die Wärmeleitfähigkeit als auch die Korrosionsbeständigkeit der Legierung genutzt werden.
Auswahl- und Fertigungsanleitung
Wählen Sie C70400, wenn es sich bei dem Kühlwasser um Meerwasser oder Brackwasser handelt, die Belastung jedoch mäßig ist, und wechseln Sie zu 90-10 C70600 oder 70-30 C71500, wenn das Wasser verschmutzt ist, die Geschwindigkeit hoch ist oder das Rohr einer Sulfidverunreinigung standhalten muss. Halten Sie das Rohr während der Herstellung im geglühten Zustand, um es in Rohrböden auszudehnen, schützen Sie die Bohrung vor Schmutz vor Ort und vermeiden Sie das Mischen dieser Legierung mit Stahlkomponenten in einem Nasskreislauf, ohne auf die galvanische Kopplung zu achten. Schweißverbindungen sollten nach dem Walzvorgang hergestellt werden, sofern die Konstruktion dies zulässt, und die Wärmezufuhr sollte kontrolliert werden, um einen Verlust der Glühtemperatur im Verbindungsbereich zu vermeiden.
FAQ
F: Was ist ASTM B111 C70400?
Es handelt sich um die Kupfer-Nickel-Qualität 95-5 gemäß ASTM B111 für nahtlose Kondensatorrohre und Aderendhülsen mit etwa 5 % Nickel und 1,4 % Eisen auf Kupferbasis.
F: Was ist der Unterschied zwischen C70400 und C70600?
C70400 enthält etwa 5 % Nickel und C70600 enthält 9,0–11,0 % Nickel. Der höhere Nickelgehalt von C70600 sorgt für eine bessere Beständigkeit gegenüber verschmutztem Meerwasser und Meerwasser mit höherer Geschwindigkeit, während C70400 bei geringeren Legierungskosten weiterhin für den moderaten Einsatz auf See geeignet ist.
F: Welche Härtegrade sind verfügbar?
O61-geglüht für Rohre, die zu einem Rohrboden aufgeweitet werden, und H55-Licht-gezogen für Rohre, die eine höhere Festigkeit erfordern. Der Härtegrad bestimmt die minimalen mechanischen Eigenschaften, die für die Charge zertifiziert sind.
F: Wie dick muss der Schlauch normalerweise sein?
Im Kondensator- und Wärmetauscherbetrieb werden üblicherweise Wandstärken zwischen etwa 0,5 mm und 1,5 mm verwendet, und bei der Auswahl sollte die erwartete Korrosionsrate über die Auslegungslebensdauer berücksichtigt werden.
F: Kann das Rohr geschweißt werden?
Ja, mit einer für Kupfer-Nickel geeigneten Technik und Schutzgasschweißen werden die besten Ergebnisse erzielt. Auch Löten und Hartlöten wird häufig für diese Legierung verwendet, insbesondere für Armaturen und kleine Spulen.
F: Wie wird die gelieferte Röhre verifiziert?
Es werden Wirbelstromprüfungen in voller Länge, hydrostatische Prüfungen sowie auf Chargen basierende Ausdehnungs- und Abflachungsprüfungen durchgeführt. Das Materialprüfzertifikat gibt Aufschluss über die Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften und die Ergebnisse der zerstörungsfreien Prüfung.
