Was ist ein CuZn20Al2 F39-Rohr?
CuZn20Al2 ist eine Kupfer-Zink-Knetlegierung mit etwa 2 % Aluminium, genormt in der DIN 17660 für nahtlose Rohre. Bei der Legierung handelt es sich um eine Kupferlegierung, nicht um Stahl: Der Name setzt sich aus den chemischen Symbolen Cu, Zn und Al mit dem nominalen Aluminiumgehalt zusammen, was der Namenskonvention im deutschen Bezeichnungssystem für Kupferknetwerkstoffe entspricht. In der europäischen Praxis ist das gleiche Material als CuZn20Al2As in EN 12451 genormt, und im einheitlichen Nummerierungssystem ist das nächste Äquivalent UNS C68700.
Rohre aus dieser Legierung werden durch Strangpressen und Kaltziehen hergestellt, sind also nahtlos und werden häufig dort eingesetzt, wo es sich beim Kühlwasser um Meerwasser oder Brackwasser handelt. Der Aluminiumgehalt bildet einen schützenden Oxidfilm auf der Oberfläche, und der geringe Arsenzusatz hemmt die Entzinkung, den Fehlermodus, der reines Messing mit hohem Zinkgehalt in chloridhaltigem Wasser begrenzt.
Lesen der Bezeichnung und des F39-Temperaments
Die Bezeichnung enthält drei Informationen. CuZn20Al2 definiert die Legierungsfamilie und den nominellen Aluminiumgehalt. DIN 17660 legt die Norm fest, die das bearbeitete Material und die Rohrabmessungen abdeckt. Das Suffix F39 identifiziert den Lieferzustand, wobei der Buchstabe den Herstellungszustand und die Zahl die entsprechende Festigkeitsklasse in der Normtabelle angibt. DIN 17660 listet die Mindestzugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung für jede Legierungs- und Härtekombination auf, sodass die mechanischen Akzeptanzwerte aus der Norm abgelesen und nicht aus der Bezeichnung entnommen werden können.
Für Kondensator- und Wärmetauscherrohre ist normalerweise ein weicher, spannungsarmer Zustand erforderlich, der sich zu einem Rohrboden ausdehnen und ohne Rissbildung in eine U-Form biegen lässt. Wenn eine härtere Härte geliefert wird, ist das Rohr für gerade Strecken und mechanische Unterstützung bei geringerem Abstand vorgesehen.
Chemische Zusammensetzung und physikalische Daten
Die folgende Zusammensetzung folgt dem CuZn20Al2As-Bereich, der für nahtlose Rohre in den europäischen und ASTM-Standards für diese Legierung verwendet wird; Der Arsenzusatz ist Teil der Spezifikation für das Rohrmaterial, da er die Legierung für chloridhaltiges Kühlwasser geeignet macht.
| Element | Erfordernis, % | Funktion |
|---|---|---|
| Kupfer (Cu) | 76.0-79.0 | Matrix des Alpha-Messings |
| Aluminium (Al) | 1.80-2.50 | Schützender Oxidfilm; Stärke |
| Arsen (As) | 0.02-0.06 | Hemmt die Entzinkung |
| Eisen (Fe) | 0,06 max | Restverunreinigung |
| Blei (Pb) | 0,07 max | Restverunreinigung |
| Mangan (Mn) | 0,10 max | Restverunreinigung |
| Nickel (Ni) | 0,30 max | Restverunreinigung |
| Zink (Zn) | Rest | Gleichgewicht der Legierung |
| Physisches Eigentum | Wert, typisch bei 20 °C |
|---|---|
| Dichte | 8,33 g/cm³ |
| Wärmeleitfähigkeit | ca. 100 W/(m·K) |
| Elastizitätsmodul | etwa 106 GPa |
| Schmelzbereich | etwa 950-990 °C |
| Elektrische Leitfähigkeit | ca. 22-25 % IACS |
Äquivalente Noten aller Standards
Rohre aus dieser Legierung werden in mehreren Systemen spezifiziert, und die folgende Tabelle ermöglicht den Vergleich eines Angebots in einem System mit einer Anforderung in einem anderen.
| System | Bezeichnung | Bemerkung |
|---|---|---|
| DIN 17660 | CuZn20Al2, F39 und andere Härtegrade | Kupferknetlegierung; Nahtloser Rohrstandard |
| EN 12451 | CuZn20Al2As, Werkstoffnummer CW702R | Nahtloses Rundrohr für Wärmetauscher |
| ASTM B111 / ASME SB111 | UNS C68700 | Nahtloses Kondensator- und Wärmetauscherrohr aus Kupferlegierung |
| Allgemeine Handelsbeschreibung | Aluminium-Messingrohr | Beschreibender Name, der in technischen Dokumenten und Einkaufsdokumenten verwendet wird |
Beim Vergleich von Angeboten müssen Legierungszusammensetzung, Härte und Norm übereinstimmen; Durch einen Zustandswechsel ändern sich die mechanischen Anforderungen auch bei identischer Legierungsbezeichnung.
Abmessungen und Lieferbedingungen
| Artikel | Typischer Bereich |
|---|---|
| Außendurchmesser | ca. 6 mm bis 60 mm, größere Größen nach Vereinbarung |
| Wandstärke | etwa 0,5 mm bis 4 mm |
| Lieferform | Gerade Längen oder U-gebogenes Rohr |
| Längen | Geradeaus auf ca. 6 m; U-Beine auf Zeichnung zugeschnitten |
| Endet | Quadriert und entgratet; auf Anfrage gedeckelt |
| Zustand | Weich, entlastet für Ausdehnung und Biegung |
Die Toleranzen für Durchmesser, Wandstärke und Länge entsprechen denen der bestellten Norm, und die Geradheit wird an der fertigen Länge überprüft. Bei U-gebogenen Rohren werden Schenkellänge, Biegeradius und Ausrichtung vor dem Verpacken anhand der Wärmetauscherzeichnung überprüft.
Anwendungen
Meerwasser- und Brackwasserwärmetauscher in der Energieerzeugung und Industrie.
Oberflächenkondensatoren in Dampfturbinenanlagen und Kippkondensatoren in Prozessanlagen.
Entsalzungsvorwärmer und Soleerhitzer.
Schiffskühler für Motoren, Getriebe und Hilfsmaschinen.
Zentrale Kühl- und Klimakondensatoren mit Meerwasser oder Flussmündungswasser.
Prozessaustauscher, bei denen ein einzelnes Rohrmaterial variable Wasserchemie tolerieren muss.
Verarbeitung, Installation und Inspektion
Die Legierung wird normalerweise durch Walzenaufweitung in den Rohrboden oder durch Hartlöten eingefügt. Schmelzschweißen wird nach Möglichkeit vermieden, da der Schutzfilm und der niedrige Schmelzpunkt der zink{1}}haltigen Legierung das Schweißen weniger vorhersehbar als die Ausdehnung machen und eine Schweißverbindung eine eigene Qualifikation erfordern würde.
Halten Sie die Kühlwassergeschwindigkeit innerhalb des für Aluminiummessing empfohlenen Bereichs, im Allgemeinen etwa 1,0-2,2 m/s für sauberes Meerwasser, und kontrollieren Sie Einlassturbulenzen mit Ferrulen oder einem Einlassendschutz.
Roller-erweitern auf den angegebenen Erweiterungsprozentsatz; Eine übermäßige-Ausdehnung beschädigt den Schutzfilm und erzeugt einen Spalt an der Verbindungsstelle.
Entlasten Sie die U-Bögen von Restspannungen, damit das Rohr nicht in einem spannungs-korrosionsanfälligen Zustand bleibt-.
Halten Sie das Röhrchen während der Lagerung trocken; Kondensation zwischen gestapelten Rohren kann vor dem Zusammenbau zu Lochfraß führen.
Durch Bürsten oder eine für Aluminiummessing zugelassene chemische Methode reinigen; Starke Mineralsäuren lösen den Schutzfilm auf.
Überprüfen Sie den fertigen Wärmetauscher durch einen hydrostatischen Test und, sofern angegeben, durch eine Wirbelstromprüfung der installierten Rohre.
Der Schutzfilm bildet sich im Betrieb, so dass ein neu installierter Wärmetauscher seine volle Korrosionsbeständigkeit erst nach einer gewissen Zeit der Einwirkung erreicht. Handhabungsschäden, die die Bohrung zerkratzen, verzögern diesen Prozess und sollten vermieden werden.
FAQ
F: Ist CuZn20Al2 ein Stahl oder eine Kupferlegierung?
Es handelt sich um eine Kupferlegierung, ein Aluminium-Messing. Die Bezeichnung setzt sich aus den chemischen Symbolen Cu, Zn und Al zusammen und folgt dem deutschen Namenssystem für Kupferknetwerkstoffe. Das Material unterliegt Kupferlegierungsnormen wie DIN 17660 und EN 12451. Es enthält kein Eisen als Legierungselement.
F: Was bedeutet die Bezeichnung F39?
Das Präfix F gibt den Lieferzustand an und die Zahl identifiziert die entsprechende Festigkeitsklasse in der Härtetabelle der DIN 17660. Die Mindestzugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung für diese Kombination sind in der Norm tabellarisch aufgeführt und das Rohr anhand dieser Werte geprüft.
F: Welche ASTM-Qualität entspricht CuZn20Al2?
Das nächstgelegene Äquivalent ist UNS C68700, das Aluminiummessing, das in ASTM B111/B111M für nahtlose Kondensator- und Wärmetauscherrohre spezifiziert ist. Im europäischen System ist die gleiche Legierung mit Arsenzusatz CuZn20Al2As, Werkstoffnummer CW702R in EN 12451.
F: Kann dieser Schlauch im Meerwasserbetrieb verwendet werden?
Ja. Es ist speziell für Meerwasser- und Brackwasserkühlkreisläufe sowie für Entsalzungszwecke vorgesehen, vorausgesetzt, dass die Wassergeschwindigkeit, der Feststoffgehalt und der Verschmutzungsgrad innerhalb des Auslegungsbereichs für Aluminiummessing bleiben. Wenn die Bedingungen aggressiver sind, sind Kupfer-Nickelrohre die normale Alternative.
F: Wie wird das Rohr mit dem Rohrboden verbunden?
Durch Walzenaufweitung oder durch Hartlöten, wenn eine dichte Verbindung erforderlich ist. Beide Methoden vermeiden die Probleme des Schmelzschweißens dieser Legierung und erfordern einen weichen, entspannten Rohrzustand, damit der aufgeweitete oder gebogene Bereich nicht reißt.
F: Welche Tests werden am fertigen Rohr durchgeführt?
Maß- und Sichtprüfung, chemische Analyse der Wärme, mechanische Tests für die bestellte Temperatur, ein Ausdehnungs- oder Aufweitungstest und Wirbelstromprüfung, wenn dies für Kondensatorrohre spezifiziert ist. Die Ergebnisse werden im Mühlenzertifikat ausgewiesen und sind auf die Schmelznummer rückführbar.
