Was Kupfer-Nickel-90/10-Rohre sind
Kupfer-Nickel-Rohre aus der 90/10-Legierung, die als UNS C70600 bezeichnet und in einigen Lieferantenkatalogen und Datenblättern als C7060X bezeichnet wird, sind eine Kupferknetlegierung, die etwa neunzig Prozent Kupfer mit zehn Prozent Nickel sowie absichtliche Zusätze von Eisen und Mangan kombiniert. Der Nickelgehalt stabilisiert einen anhaftenden Oberflächenfilm im Meerwasser, und der Eisenzusatz verstärkt diesen Film, sodass er Aufprallangriffen und Erosion-Korrosion widersteht. Dieses Verhalten ist der Grund, warum die Legierung seit Jahrzehnten das Referenzmaterial für Schiffsrohrleitungen, Kondensatorrohre und Wärmetauscher ist und warum sie immer noch für den Neubau von Schiffen, Handelsschiffen und Offshore-Tonnagen spezifiziert wird.
In der Regel werden ihm mehrere eng verwandte Klassen zugeordnet. UNS C71500, die 70/30-Kupfer-Nickel-Legierung, bietet höhere Festigkeit und bessere Beständigkeit in schnell fließendem Meerwasser bei höherer Dichte und höheren Kosten. UNS C71640, eine 30-prozentige Nickellegierung mit erhöhtem Eisen- und Mangangehalt, wird für sandbeladenes Meerwasser oder Meerwasser mit hoher Geschwindigkeit ausgewählt, bei dem Erosion und Korrosion das größte Risiko darstellen. UNS C70620 ist die eingeschränkte Restversion der 90/10-Zusammensetzung, die hauptsächlich für geschweißte Rohre verwendet wird, wobei Blei, Zink und andere Rückstände strengeren Grenzwerten unterliegen als im Standard-C70600.
Sorten, Zusammensetzung und anwendbare Standards
| Grad | Nickel, % | Eisen, % | Mangan, % | Typische Produktformen |
|---|---|---|---|---|
| C70600 / C7060X | 9,0 bis 11,0 | 1,0 bis 1,8 | 1,0 max | Nahtlose Rohre und Rohre, Platten, Armaturen |
| C70620 | 9,0 bis 11,0 | 1,0 bis 1,8 | 1,0 max | Geschweißtes Rohr, begrenzte Restmengen |
| C71500 | 29,0 bis 33,0 | 0,40 bis 1,0 | 1,0 max | Rohr, Rohr, Platte, Armaturen |
| C71640 | 29,0 bis 32,0 | 1,7 bis 2,3 | 1,5 bis 2,5 | Kondensator- und Wärmetauscherrohr |
Kupfer-Nickel im C70600-Bereich wird als nahtloses Rohr für Kondensatoren und Wärmetauscher nach ASTM B111, als nahtloses Rohr nach ASTM B466 und als geschweißtes Rohr nach ASTM B467 bestellt. Zu den gleichwertigen Referenzen in anderen Spezifikationssystemen gehören EN 12451, JIS H3300 und GB/T 8890, sodass dieselbe Pflicht von mehr als einer Normenfamilie erfüllt werden kann. Chemie wird immer anhand der geltenden Norm angegeben: Kupfer ist der Rest, Nickel, Eisen und Mangan liegen in den oben angegebenen Bereichen und Restelemente wie Blei und Zink sind auf die in dieser Norm angegebenen Höchstwerte begrenzt.
Abmessungen, Wanddickentoleranzen und Härte sind ebenfalls eine Frage der Bestellnorm und nicht der Hauspraxis. Geglühte Rohre werden zum Biegen, Bördeln und Aufweiten geliefert; Das leicht gezogene Rohr sorgt für eine glattere Bohrung und eine genauere Maßkontrolle. Hartgezogene Rohre werden dort eingesetzt, wo eine höhere Festigkeit des kaltumgeformten Zustands gewünscht wird. Rohrenden werden normalerweise glatt, zum Schweißen abgeschrägt oder mit Gewinde geliefert, und die Abmessungsbereiche decken kleine Instrumentenleitungen bis hin zu Meerwasserrohren mit großem Durchmesser ab.
Korrosionsverhalten und mechanische Leistung
Im Gegensatz zu Edelstahl ist Kupfer-Nickel nicht auf einen passiven Oxidfilm angewiesen. In belüftetem Meerwasser bildet sich an der Oberfläche eine dünne, komplexe Korrosionsproduktschicht, die stabil bleibt und zu einer niedrigen und im Wesentlichen gleichmäßigen Korrosionsrate führt. Diese Schicht ermöglicht es 90/10, chloriertes, belüftetes und leicht verschmutztes Wasser in Schiffen, Kraftwerken und Entsalzungsanlagen zu tolerieren, und sie erklärt auch die bessere Beständigkeit der Legierung gegen Biofouling als die meisten Konkurrenzmaterialien, da an der Oberfläche freigesetzte Kupferionen die Ansiedlung von Meeresorganismen verhindern.
Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung entsprechen den Anforderungen von ASTM B111, ASTM B466 oder ASTM B467 für die bestellte Härte, und das Material ist gemäß diesen Anforderungen freigegeben. Im praktischen Design deckt die Sorte 90/10 die meisten Kondensator- und Meerwasserrohrleitungen ab, während C71500 und C71640 für Systeme mit höherer Geschwindigkeit oder für schwerere Wandabschnitte ausgewählt werden, bei denen die zusätzliche Festigkeit eine wirtschaftlichere Dicke ermöglicht. Die Wärmeleitfähigkeit ist im Vergleich zu rostfreiem Stahl hoch, weshalb Kupfer-Nickel-Rohre nach wie vor die bevorzugte Wahl für Kondensatoren und Prozesswärmetauscher sind, bei denen die Wärmeübertragung ebenso wichtig ist wie die Korrosionsbeständigkeit. Die Legierung ist nicht-magnetisch, behält ihre gute Duktilität bei niedrigen Temperaturen und unterliegt keinem Übergang von duktil zu spröde.
Typische Anwendungen
Meerwasserkühlung, Ballast- und Bilgenleitungen auf Schiffen, Fähren und Offshore-Anlagen.
Kondensator- und Wärmetauscherrohre in Wärmekraftwerken und Entsalzungsanlagen.
Kühlwasserkreisläufe für Prozessanlagen, Kühl- und Rechenzentrumsanlagen.
Feuerlöschleitungen und Sprinklerleitungen in Meeres- und Offshore-Umgebungen.
Wärmetauscherrohre in Raffinerien, Chemieanlagen und Flüssiggasterminals.
Sole- und Meerwasserübertragungsleitungen, bei denen Chloridangriff und Erosion schwerwiegend sind.
Auswahl-, Herstellungs- und Installationsanleitung
Die Auswahl beginnt mit der Wasserchemie, der Fließgeschwindigkeit und dem Vorhandensein von Schwebstoffen. Kupfer-Nickel 90/10 ist die Standardeinstellung, wenn sauberes oder leicht verschmutztes Meerwasser verwendet wird und die Geschwindigkeiten moderat sind; Wenn Sand oder Schlick in Suspension transportiert wird oder die Geschwindigkeiten hoch genug sind, um den Schutzfilm abzulösen, sind die Sorten 70/30 oder C71640 die sicherere Wahl. Anschließend wird die Wandstärke so eingestellt, dass die Auslegungsgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs bleibt, den die ausgewählte Sorte über die vorgesehene Nutzungsdauer tolerieren kann.
Die Legierung lässt sich ähnlich wie andere Kupferlegierungen verarbeiten. Es kann durch Sägen, spanende Bearbeitung oder Schleifverfahren geschnitten, heiß oder kalt gebogen, aufgeweitet und zu Rohrböden gewalzt werden. Beim Schweißen wird passendes Kupfer-Nickel-Füllmetall mit Wolfram-Inertgas für dünnwandige Rohre und Metall-Inertgas oder Unterpulverlichtbogen für schwerere Rohre verwendet. Die Verbindungsflächen müssen sauber und trocken sein, und chloridfreie Verbrauchsmaterialien sind unerlässlich, da durch Chloridrückstände die Gefahr von Heißrissen besteht. Nach dem Schweißen ist normalerweise keine Wärmebehandlung erforderlich. Isolierung und Isolierung müssen frei von Chlorid- sein, und Stützen aus Kohlenstoffstahl, falls verwendet, sollten dort, wo sie nass werden, isoliert oder galvanisch geschützt werden.
Berücksichtigen Sie bei der Installation die Wärmeausdehnung durch Schlaufen oder Faltenbälge, halten Sie den Stützabstand innerhalb der für die Wandstärke empfohlenen Grenzen und vermeiden Sie unnötiges Beizen oder Strahlen von Innenflächen, da der Schutzfilm der Hauptschutz der Legierung ist. Schneidflüssigkeiten, Markierungsstifte und Schmiermittel, die Kohlenstoff oder Schwefel enthalten, sollten vor dem Schweißen oder Glühen abgewischt werden. Rohrleitungen, die Kupfer-Nickel mit Edelstahl oder Kohlenstoffstahl kombinieren, werden mit isolierenden Dichtungen und Hülsen isoliert, damit sich die galvanische Korrosion nicht auf das weniger edle Material konzentriert.
Inspektionspunkte und häufige Fallstricke
Überprüfen Sie, ob Güte und Härte auf dem Werkszertifikat mit der Bestellnorm und dem Umformvorgang übereinstimmen.
Stellen Sie sicher, dass die bestellte Wandstärke einen ausreichenden Spielraum für die Auslegungsgeschwindigkeit und etwaige Erosionszugabe bietet.
Achten Sie vor dem Schweißen oder Glühen auf Kohlenstoffverunreinigungen durch Markierung, Schneiden oder Handhabung.
Stellen Sie sicher, dass geschweißte Rohre aus C70620 geliefert wurden, wenn eine geschweißte Konstruktion und eine strengere Restkontrolle erforderlich sind.
Vermeiden Sie abrasives Strahlen der Bohrung und vermeiden Sie chlorhaltige Reinigungsmittel auf Schweißverbindungen.
Stellen Sie sicher, dass überall dort, wo Kupfer-Nickel auf ein weniger edles Metall trifft, Dichtungen und Isolierhülsen angebracht sind.
FAQ
F: Was ist der Unterschied zwischen C70600 und C7060X?
C70600 ist die UNS-Bezeichnung für die 90/10-Kupfer-Nickel-Legierung. C7060X ist eine Katalog- und Datenblattnotation, die sich auf dieselbe Zusammensetzungsfamilie bezieht, einschließlich eingeschränkter Restversionen. Daher sind die beiden zu Spezifikationszwecken austauschbar, solange der maßgebliche Standard und die Restgrenzen angegeben sind.
F: Welche Norm deckt nahtlose 90/10-Kupfer-Nickel-Rohre ab?
Nahtlose Rohre werden nach ASTM B466 bestellt, nahtlose Kondensator- und Wärmetauscherrohre nach ASTM B111 und geschweißte Rohre nach ASTM B467. EN 12451, JIS H3300 und GB/T 8890 decken die gleichen Produkte in anderen Spezifikationssystemen ab.
F: Wann sollte 70/30 Kupfer-Nickel anstelle von 90/10 verwendet werden?
Wählen Sie C71500 oder C71640, wenn die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist, Sand oder Schlick in der Schwebe ist oder das Wasser so stark verschmutzt ist, dass der Schutzfilm gefährdet ist. Bei guter Wasserqualität und moderaten Geschwindigkeiten bietet 90/10 das beste Gleichgewicht zwischen Kosten, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
F: Warum wird Kupfer-Nickel-Legierungen Eisen zugesetzt?
Eisen stärkt den schützenden Oberflächenfilm und verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Aufprallangriffe und Erosion-Korrosion in fließendem Meerwasser, der häufigsten Fehlerursache bei Meerwasserleitungen.
F: Können Kupfer-Nickel-Rohre geschweißt werden?
Ja. Passende Kupfer-Nickel-Füllmetalle werden mit Wolfram-Inertgas für dünnwandige Rohre und Metall-Inertgas oder Unterpulverlichtbogen für schwerere Rohre verwendet. Die Verbindungen müssen sauber, chloridfrei und frei von Kohlenstoffverunreinigungen sein. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist normalerweise nicht erforderlich.
F: Ist Kupfer-Nickel beständig gegen Biofouling?
Im Vergleich zu Edelstahl und Titan ist dies der Fall. An der benetzten Oberfläche freigesetzte Kupferionen hemmen die Ansiedlung von Meeresorganismen, sodass sich Bewuchsfilme langsamer bilden und die Reinigungsintervalle länger werden.
F: Welche Härtegrade sind verfügbar?
Geglühte Rohre zum Biegen und Aufweiten, leicht gezogene Rohre für eine genauere Maßkontrolle und eine glattere Bohrung und hartgezogene Rohre, bei denen eine höhere Festigkeit im kaltumgeformten Zustand erforderlich ist.
