ASTM B111 Wärmetauscherrohr: Nahtloses Rohr aus Kupferlegierung UNS C44300 und C68700

Zwei Kupfer-Zinklegierungen für den Einsatz in Kondensatoren und Wärmetauschern

ASTM B111 (inhaltlich identisch mit ASME SB111) ist die Standardspezifikation für nahtlose Kondensatorrohre, Verdampferrohre und Aderendhülsen aus Kupfer und Kupferlegierungen. Innerhalb dieser Spezifikation sind UNS C44300 Admiralitätsmessing und UNS C68700 Aluminiummessing die beiden am häufigsten bestellten Kupfer-Zink-Qualitäten für Kraftwerkskondensatoren, Prozesswärmetauscher und Destillieranlagen.

C44300 ist eine Kupfer-Zink-Zinnlegierung -, das klassische Admiralitätsmetall -, bei dem ein kleiner Arsenzusatz die Entzinkung unterdrückt. C68700 ist Aluminiummessing, bei dem etwa 2 % Aluminium einen Teil des Zinks ersetzen und einen schützenden Oberflächenfilm bilden, der Stößen standhält. Die beiden Qualitäten werden häufig zusammen angegeben, da sie für die gleiche Aufgabe ausgewählt werden und im Hinblick auf die Rohrbodenpraxis austauschbar sind. Sie unterscheiden sich jedoch in den Kühlwassergeschwindigkeiten, die sie tolerieren.

Chemische Zusammensetzung

Der Arsenbereich ist eher obligatorisch als optional: Beide Legierungen basieren auf einer kontrollierten Arsenzugabe, um die Entzinkung im Kühlwasser zu verhindern, und eine Hitze außerhalb des angegebenen Bereichs wird normalerweise allein aufgrund der Chemie abgelehnt, so gut die mechanischen Ergebnisse auch sein mögen.

Mechanische Anforderungen im geglühten Zustand

Rohre nach ASTM B111 werden normalerweise im geglühten Zustand geliefert (O61, früher geglühte Rohre im O50-Stil), sodass sie ohne Rissbildung zu Rohrböden gerollt oder expandiert werden können. Für C44300 im geglühten Zustand spezifiziert die Norm eine Mindestzugfestigkeit von 310 MPa (45 ksi) und eine Mindeststreckgrenze von 105 MPa (15 ksi). Das Aluminiummessing C68700 ist mit höheren Mindestzug- und Streckgrenzen im gleichen Zustand spezifiziert, da das Aluminium in fester Lösung die Matrix stärkt; Die genauen Werte sind die in ASTM B111 tabellarisch aufgeführten Werte für die bestellte Temperatur und Rohrgröße.

B111 erfordert außerdem, dass jedes Rohr eine Wirbelstromprüfung gemäß ASTM E243 besteht und dass die Restspannung, sofern vorgeschrieben, durch einen Quecksilbernitrattest gemäß ASTM B154 überprüft wird. Hydrostatische oder pneumatische Druckprüfungen werden angewendet, wenn die Bestellung dies erfordert. Dabei handelt es sich um Tests, die aus einem maßlich korrekten Rohr ein anerkanntes Kondensatorrohr machen und deren Ergebnisse in das Prüfzertifikat des Werks aufgenommen werden.

Internationale Bezeichnungen und gleichwertige Standards

Die Zusammensetzungsbereiche sind auf diese Systeme abgestimmt, sodass eine nach GB/T 8890 HSn70-1 hergestellte Röhre normalerweise auch als C44300 zertifiziert werden kann, sofern die Zinn- und Arsengrenzwerte der strengeren Spezifikation eingehalten werden.

Typische Serviceanwendungen

Dampfturbinenkondensatoren und Zusatzkühler in Kraftwerken.

Rohrbündelwärmetauscher, Verdampfer und Destillierrohre in Prozess- und Entsalzungsanlagen.

Kondensatorrohrplatten, Ferrulen und Ölpumpenauskleidungen.

Bourdon-Röhren, Siebe und Schiffsinstallationskomponenten, die fließendes oder kohlensäurehaltiges Wasser sehen.

Allgemeine Industrierohre, bei denen das Kühlwasser brackig, leicht verschmutzt oder von unterschiedlicher Qualität ist.

C44300 ist die Standardwahl für sauberes oder mäßig aggressives Süß- und Brackwasser. C68700 wird dort bevorzugt, wo die Wassergeschwindigkeiten höher sind oder wo ein örtlicher Aufprallangriff wahrscheinlich ist, da der aluminiumreiche Oberflächenfilm dem mechanischen Scheuern widersteht, das die Schutzschicht von reinem Admiralitätsmessing entfernt.

Auswahl-, Roll- und Handhabungshinweise

Der Erfolg dieser Legierungen beginnt mit der Wasserchemie. Chloridgehalt, Sauerstoffgehalt, Geschwindigkeit und das Vorhandensein von Schwebstoffen beeinflussen alle die Auswahl der Sorte, und eine für C44300 gewählte Geschwindigkeit kann für C68700 konservativ oder unzureichend sein. Als Arbeitsregel gilt, dass Aluminiummessing höhere Kühlwassergeschwindigkeiten toleriert, Admiralitätsmessing ist die sicherere Wahl in Kreisläufen mit niedriger Geschwindigkeit und niedrigem Sauerstoffgehalt.

Das Einrollen von Rohren in Rohrböden sollte einem kontrollierten Expansionsverfahren mit dem richtigen Drehmoment und der richtigen Wandreduzierung folgen, wobei die expandierte Länge innerhalb der Rohrbodendicke bleiben sollte. Über-Walzen erzeugt eine Restzugspannung, die im Betrieb zu Spannungsrissen-korrosion führt; Unter-Rollen entstehen Undichtigkeiten an der Verbindungsstelle. Eine Wärmebehandlung oder Entspannung nach jedem Biegevorgang ist empfehlenswert und die Biegeradien sollten großzügig sein.

Lagerung und Installation sind ebenso wichtig wie die Herstellung. Die Rohre sollten vor der Installation trocken und sauber gehalten, vor Kontakt mit Kohlenstoffstahl geschützt und frei von Chloriden auf der Oberfläche sein. Verunreinigungen mit Salzen oder schwefelhaltigen Verbindungen sind eine häufige Ursache für vorzeitige Ausfälle, die später fälschlicherweise dem Material zugeschrieben werden.

Inspektionspunkte und häufige Fallstricke

Bestätigen Sie den Arsengehalt im Zertifikat. - Es ist das am häufigsten falsch angegebene Element-in C44300- und C68700-Anordnungen und der Hauptgrund für Fehler bei der Entzinkung.

Fordern Sie aktuelle Testberichte gemäß ASTM E243 mit der in der Bestellung angegebenen Akzeptanzstufe an.

Überprüfen Sie den gelieferten Härtegrad und die Korngröße anhand des in der Werkstatt geplanten Aufweitvorgangs.

Stellen Sie sicher, dass die Rohrenden frei von Graten, Ovalitäten und Ziehspuren sind, die die Zuverlässigkeit der Verbindung beeinträchtigen.

Stellen Sie bei geschweißten Rohr-Blechverbindungen sicher, dass das Zusatzmetall mit einem Kupfer-Zink-Basismetall kompatibel ist; Viele Fehler bei diesen Qualitäten sind eher auf einen nicht passenden Füllstoff als auf die Tube selbst zurückzuführen.

FAQ

F: Was ist der Unterschied zwischen C44300 und C68700?
C44300 ist ein Admiralitätsmessing mit etwa 1 % Zinn und einem kontrollierten Arsenzusatz, während C68700 ein Aluminiummessing mit etwa 2 % Aluminium ist. Beide widerstehen der Entzinkung, aber Aluminiummessing bildet einen Schutzfilm, der es bei höheren Kühlwassergeschwindigkeiten widerstandsfähiger gegen Aufprallangriffe macht.

F: Welche Zugfestigkeit erfordert ASTM B111 für C44300-Rohre?
Im geglühten Zustand schreibt die Norm eine Mindestzugfestigkeit von 310 MPa (45 ksi) und eine Mindeststreckgrenze von 105 MPa (15 ksi) vor. Die Abnahme basiert auf Tests, die am fertigen Rohr und nicht am Barren durchgeführt werden.

F: Welcher Standard regelt nahtlose Wärmetauscherrohre in China?
GB/T 8890 deckt nahtlose Wärmetauscherrohre aus Kupferlegierung ab, wobei HSn70-1 C44300 und HAL77-2 C68700 entspricht. Diese Bezeichnungen werden für Exportaufträge routinemäßig doppelt nach ASTM B111 zertifiziert.

F: Warum wird diesen Legierungen Arsen zugesetzt?
Arsen ist ein gezielter Entzinkungshemmer. Ohne sie können diese Kupfer-Zink-Legierungen in bestimmten Gewässern selektiv Zink verlieren und einen schwachen, porösen Kupferschwamm zurücklassen, der schließlich das Rohr perforiert.

F: Wie sollten die Röhren vor der Auslieferung getestet werden?
ASTM B111 erfordert eine Wirbelstromprüfung gemäß ASTM E243 für jedes Rohr, mit hydrostatischer oder pneumatischer Prüfung und Restspannungsprüfung (Quecksilbernitrat gemäß ASTM B154), wenn dies in der Bestellung angegeben ist. Die Maß- und Sichtprüfung schließt die Freigabe ab.

F: Sind diese Schläuche für Meerwasser geeignet?
Sie werden häufig in Brack- und mäßig aggressiven Gewässern verwendet, aber für fließendes Meerwasser mit voller-Stärke und hoher Geschwindigkeit sind Kupfer-{1}}Nickelqualitäten wie C70600, C71500 und C71640 aufgrund ihrer höheren Toleranz gegenüber Erosion-Korrosion in der Regel die bevorzugte Wahl.