Geltungsbereich von ASTM B68 und der Klasse C11000
ASTM B68 ist die Spezifikation für nahtlose Kupferrohre, die im blankgeglühten Zustand für Wärmetauscher, Kondensatoren, Verdampfer, Kühlgeräte und ähnliche Wärmeübertragungsdienste geliefert werden. Es legt die chemischen Grenzen, den Glühzustand mit seiner kontrollierten Korngröße, die Maßtoleranzen und die mechanischen und zerstörungsfreien Tests fest, die das fertige Rohr bestehen muss. Das Dokument wird parallel als ASME SB68 herausgegeben.
Elektrolytisches Hartpechkupfer C11000 ist das klassische hoch{1}reine Kupfer: mindestens 99,90 % Kupfer und Silber, wobei der Sauerstoff im Rahmen des Schmelzverfahrens auf einem kontrollierten Niveau gehalten wird. Da kein desoxidierendes Element hinzugefügt wird, ist C11000 eher für elektrische und thermische Beanspruchung als für das Schweißen schwerer Fertigungen spezifiziert. Rohre dieser Qualität werden üblicherweise nach ASTM B75 für allgemeine nahtlose Rohranwendungen und nach ASTM B280 für Klima- und Kühlarbeiten bestellt. Für alle gelten die Anforderungen an den blankgeglühten Zustand und die Korngröße von B68.
Chemische Zusammensetzung von C11000 ETP-Kupfer
| Element | Erfordernis |
|---|---|
| Kupfer plus Silber | 99,90 % min |
| Sauerstoff | 0.02 - 0.04 % typisch, kontrolliert im Rahmen der Schmelzpraxis |
| Phosphor | Nicht angegeben; Phosphor wird nur in den desoxidierten Qualitäten zugesetzt |
| Andere Elemente, total | 0,10 % max |
Bei den desoxidierten Mitgliedern der Familie handelt es sich um separate Qualitäten: C12000 (DLP) und C12200 (DHP) enthalten Phosphor im Bereich von 0.004 - 0.040 % und werden ausgewählt, wenn das Rohr hartgelötet oder geschweißt werden muss. C11000 sollte diese Qualitäten in gelöteten Baugruppen nicht ohne Zustimmung ersetzen, da der vorhandene Sauerstoff bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff reagieren kann.
Physikalische und mechanische Eigenschaften
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 8,94 g/cm³ |
| Schmelzpunkt | 1.083 Grad |
| Wärmeleitfähigkeit | 394 W/(m·K) |
| Elektrische Leitfähigkeit | 100 % IACS nominal |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 17,0 um/(mK), 20 - 300 Grad |
| Zustand | Zugfestigkeit | Streckgrenze | Verlängerung | Härte |
|---|---|---|---|---|
| Geglüht (weich) | 220 - 275 MPa | etwa 180 MPa | 45 - 50 % | 35 - 45 HRB |
| Kaltverformt (hart) | 275 - 345 MPa | 250 - 300 MPa | 5 - 10 % | 60 - 80 HRB |
Die oben genannten Werte sind typisch für kommerzielle Röhren; Grundlage für die Abnahme sind die Härteanforderungen der in der Bestellung genannten Norm. Geglühte Rohre mit einer feinen und gleichmäßigen Korngröße werden für Wärmetauscherarbeiten bevorzugt, da sie sich sauber in den Rohrboden ausdehnen und thermischer Ermüdung widerstehen.
Konstruktions- und Wartungshinweise für Wärmetauscher
Mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 394 W/(m·K), etwa dem Zehnfachen von Edelstahl, ermöglicht C11000-Rohr ein kompaktes Bündel und eine niedrige Annäherungstemperatur, weshalb Kupfer nach wie vor die Standardwahl für wassergekühlte Kondensatoren, Heizkörper, Kältemaschinen und Prozesskühler ist, die mit Frischwasser oder leicht aggressivem Industriewasser betrieben werden.
Kupferrohre sind nicht für Ammoniak-, Amin- oder Acetylenanwendungen geeignet; Diese Medien greifen das Metall direkt an.
Wasserstoffversprödung kann auftreten, wenn sauerstoffhaltiges Kupfer in einer reduzierenden Atmosphäre auf über etwa 370 Grad erhitzt wird. Daher muss das Glühen unter Schutzatmosphäre korrekt spezifiziert werden.
Wenn Kupferrohre in einen Stahlmantel eingebaut werden, sollte das galvanische Paar mit Isolierdichtungen, Anoden oder einem beschichteten Wasserkasten verwaltet werden.
Die Wasserqualität ist wichtiger als die Rohrwand: pH-Wert, Chloridgehalt, gelöster Sauerstoff und suspendierte Feststoffe sollten alle überprüft werden, bevor ein Material fixiert wird.
Fertigung, Verbindung und Montage
Die Legierung ist sehr duktil und kann problemlos gebogen, aufgeweitet, aufgeweitet, gestaucht und gewalzt werden. Das Glühen erfolgt zwischen etwa 400 und 650 Grad in einer kontrollierten Atmosphäre, gefolgt von einer schnellen Abkühlung. Weichlöten sorgt für zuverlässige Verbindungen in Trinkwasser- und Niedertemperatur-Wassersystemen; Silberlöten wird verwendet, wenn eine höhere Verbindungsfestigkeit und Temperaturbeständigkeit erforderlich sind, wobei phosphorhaltige Hartlötlegierungen auf Kupfer-{6}zu-Kupfer-Verbindungen beschränkt sind. Wenn Schweißen erforderlich ist, werden passendes desoxidiertes Kupferzusatzwerkstoff und ein Schutzgas verwendet, und der Verbindungsbereich wird vor und nach dem Schweißen gereinigt. Rohrenden sollten aufgerieben und entgratet werden und das System sollte gespült werden, um Flussmittelrückstände zu entfernen, die aggressiv wirken, wenn sie an Ort und Stelle verbleiben.
Inspektions- und Qualitätspunkte
Fertige Rohre werden auf Abmessungen, Geradheit, Oberflächenbeschaffenheit und Festigkeit untersucht. Dabei werden Wirbelstromprüfungen zur Erkennung von Wandfehlern und hydrostatische Prüfungen eingesetzt, sofern dies in der Bestellung vorgeschrieben ist. Zugversuche nach einschlägiger Norm, Korngrößenbeurteilung und Härteprüfungen sichern die mechanischen Anforderungen. Für jede Charge wird ein Mühlentestzertifikat nach EN 10204 3.1 ausgestellt, und für kritische Kondensatorbündel ist eine positive Materialidentifizierung verfügbar.
FAQ
F: Ist C11000 für ein Wärmetauscherbündel geeignet?
Ja. Seine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit macht es effizient und wirtschaftlich für Frischwasser, Prozesswasser und viele nicht{1}aggressive Flüssigkeiten. Für Meerwasser werden Kupfer-Nickel-Qualitäten wie C70600 oder C71500 bevorzugt, da sie Erosion und Aufprall weitaus besser widerstehen.
F: Warum fordert die Spezifikation einen kontrollierten Sauerstoffgehalt?
Sauerstoff ist Teil der elektrolytischen Zähpech-Schmelzpraxis und verbessert die Gussstruktur und das elektrische Verhalten. Sie muss in Grenzen gehalten werden, da überschüssiger Sauerstoff spröde Oxideinschlüsse bildet und weil sauerstoffhaltiges Kupfer bei erhöhter Temperatur empfindlich gegenüber Wasserstoff ist.
F: Was ist der Unterschied zwischen C11000 und C12200?
C12200 ist phosphorisiertes desoxidiertes Kupfer mit 0.015 - 0.040 % Phosphor, wodurch es zum Hartlöten und Schweißen geeignet ist. C11000 enthält kein absichtliches Desoxidationsmittel und bietet eine etwas höhere elektrische Leitfähigkeit, weshalb es für stromführende und wärmeübertragende Teile verwendet wird.
F: Welche Härte sollte für expandierte Rohre bestellt werden?
Geglühte Rohre mit einer kontrollierten, feinen Korngröße dehnen sich am zuverlässigsten aus und sind die Standardauswahl für Rohrbodenverbindungen. Härtere Härtegrade werden dort eingesetzt, wo Erosionsbeständigkeit oder mechanische Steifigkeit wichtiger sind als das Ausdehnungsverhalten.
F: Leiden Kupferrohre unter Spannungs--Korrosionsrissen?
Reines Kupfer ist immun gegen die durch Ammoniak hervorgerufene Rissbildung, die bei Messing auftritt, und ist daher eine sichere Wahl für viele Industrieumgebungen. Allgemeine Korrosion durch Ammoniaklösungen ist ein separates Thema und muss für die spezifische Prozessflüssigkeit beurteilt werden.
F: Welche Standards sollten in der Bestellung angegeben werden?
Geben Sie die ASTM- oder ASME-Spezifikation, die UNS-Klasse, die Härte, den Außendurchmesser und die Wandstärke, das Längenmuster und alle zusätzlichen Testanforderungen wie Wirbelstromprüfung oder eine bestimmte Korngröße an.
