ASTM B111 C71640 Nahtloses Rohr aus Kupfer-Nickel-Legierung: Härte, Eigenschaften und Anwendungen

Was UNS C71640 Kupfer-Nickel-Rohr ist

UNS C71640, im europäischen System als CuNi30Fe2Mn2 und in China als BFe30-2-2 bezeichnet, ist eine Kupfer-Nickellegierung mit etwa 30 % Nickel, 2 % Eisen und 2 % Mangan. Es gehört zur gleichen Kupfer-Nickel-Familie wie die bekannten Güten 90/10 (C70600) und 70/30 (C71500), liegt aber hinsichtlich Härte und Festigkeit an der Spitze dieser Familie und ist die Güteklasse, die Meerwasseringenieure angeben, wenn Erosion-Korrosion und nicht einfache allgemeine Korrosion der ausschlaggebende Fehlermechanismus ist.

ASTM B111, gespiegelt durch ASME SB111, ist die Standardspezifikation für die in dieser Qualität gelieferten nahtlosen Kondensator- und Wärmetauscherrohre. Da die Legierung nahtlos, kaltgezogen und geglüht oder spannungsarm gemacht ist, weist das Rohr keine Schweißnaht im Flüssigkeitsweg auf -, was genau das ist, was in Meerwasserkreisläufen mit hoher-Geschwindigkeit erforderlich ist, wo eine Schweißnaht Lochfraß auslösen würde.

Chemische Zusammensetzung

Der hohe Eisen- und Mangangehalt ist der Grund dafür, dass diese Sorte in fließendem Meerwasser besser als einfaches 70/30-Kupfernickel ist. Beide Elemente tragen dazu bei, dass die Legierung den schützenden Oberflächenfilm aufbaut und repariert, der den turbulenten Strömungsbedingungen an Rohreinlässen, in Biegungen und um Leitbleche widersteht.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Der Unterschied zwischen den beiden Temperamenten ist der Grad der Note. Geglühte O61-Rohre sind weich genug, um zu Rohrböden gerollt oder expandiert zu werden und auf die für eine Kondensatoranordnung erforderlichen Radien gebogen zu werden, während HR50-Rohre gezogen und spannungsarm gemacht werden, um etwa 30 % höhere Festigkeit und mehr als das Doppelte der Streckgrenze zu erreichen, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen das Rohr selbst Last trägt oder bei denen Vibrationen und Ermüdung zu erwarten sind.

Internationale Äquivalente

Diese Bezeichnungen sind hinsichtlich der Tonnage austauschbar, sodass ein nach GB/T 8890 BFe30-2-2 bestelltes Rohr normalerweise doppelt nach ASTM B111 C71640 zertifiziert werden kann, wenn die Chemie- und Testanforderungen des strengeren Dokuments erfüllt sind.

Warum Kupfer-Nickel-Rohre in Wärmetauschern verwendet werden

Wärmetauscher setzen Rohre drei Belastungen gleichzeitig aus: einem korrosiven Medium auf einer oder beiden Seiten, einem Wärmegradienten durch die Wand und mechanischer Belastung durch Druck, Vibration und Temperaturwechsel. Kupfer-Nickellegierungen beantworten alle drei Fragen. Die Legierung entwickelt einen dünnen, zähen, kupfer{3}}oxid-reichen Oberflächenfilm, der durch Nickel, Eisen und Mangan in der Matrix kontinuierlich repariert wird und eine gute Ermüdungsfestigkeit und stabile mechanische Eigenschaften über lange Lebensdauer bietet.

C71640 verleiht diesem Paket zusätzliche Härte. Da es plastischer Verformung besser widersteht als das weichere Kupfernickel, behält es seine Form und die Rohr-zu--Rohr--Passung unter Last bei, was bei Geräten wichtig ist, die häufigen Start-{5}}Stoppzyklen oder aggressiven Einlassbedingungen ausgesetzt sind.

Typische Anwendungen

Wärmetauscher- und Kondensatorrohre für Kraftwerke und Schiffe.

Mehrstufige Flash- und Umkehrosmose-Entsalzungsanlagen.

Meerwasserleitungen, Offshore-Löschwassersysteme und Kühlkreisläufe.

Hydraulikleitungen und Hochdruck-Meerwasserleitungen.

Pumpen, Ventile, Ummantelungen und Armaturen für Schiffsrümpfe und Meereskonstruktionen.

Fischkäfige und Netzrahmen für Aquakulturen, die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit vereinen.

Anleitung zur Herstellung, Installation und Auswahl

Die Legierung lässt sich leicht kaltziehen und glühen und kann mit Standardwalzen- oder hydraulischen Expansionsverfahren zu Rohrböden expandiert werden. Aufgrund der Arbeits-Aushärtung ist bei starker Umformung ein Zwischenglühen erforderlich; Beim Biegen sollte ein großzügiger Radius eingehalten werden und alle kaltgeformten Bereiche sollten vor dem Einsatz in chlor- oder ammoniakhaltigen Umgebungen spannungsfrei gemacht werden.

Das Schweißen beschränkt sich normalerweise auf Fittings, Kopfstücke und strukturelle Befestigungen und nicht auf den Rohrkörper. Die empfohlenen Verfahren sind Gas-Wolfram-Lichtbogen- und Gas-Metall-Lichtbogenschweißen mit einem passenden Kupfer-Nickel-Füllmetall unter Verwendung von Stringer-Perlen und geringer Wärmezufuhr, um Heißrisse zu vermeiden. Die Kupfer-Nickel-Familie reagiert nicht gut auf hohe Wärmezufuhr oder übermäßige Verdünnung durch Kohlenstoffstahl. Auch Hart- und Weichlöten sind sinnvoll, die Verbindungsflächen müssen sauber und frei von schwefelhaltigen Verunreinigungen sein.

Gehen Sie bei der Auswahl der Kupfernickel-Qualitäten von den Wasserbedingungen aus. C70600 (90/10) eignet sich für sauberes Meerwasser bei mäßiger Geschwindigkeit, C71500 (70/30) deckt höhere Geschwindigkeiten und höhere Temperaturen ab und C71640 wird dort spezifiziert, wo Erosion-Korrosion, Sandabrieb oder wiederholte mechanische Belastung die zusätzliche Härte lohnenswert machen.

Inspektionspunkte und häufige Fallstricke

Bestätigen Sie den gelieferten Zustand, da O61 und HR50 für die Expansion in einen Rohrboden nicht austauschbar sind.

Fordern Sie aktuelle Testberichte für das fertige Rohr an und stellen Sie sicher, dass die Akzeptanzstufe in der Bestellung angegeben ist.

Überprüfen Sie, ob sich der Eisen- und Mangangehalt innerhalb der angegebenen Fenster befindet. Eisenmangel ist die häufigste Ursache für vorzeitige Impingement-Versagen.

Halten Sie die Lagerung trocken und getrennt von Kohlenstoffstahl und entfernen Sie vor der Installation alle chlor- oder schwefelhaltigen Rückstände.

Vermeiden Sie es, die Rohrenden zu stark zu-rollen. Restzugspannung ist die Hauptursache für Spannungsrisse im Betrieb.

FAQ

F: Wofür wird C71640 Kupfer-Nickel verwendet?
Es wird hauptsächlich für nahtlose Wärmetauscher- und Kondensatorrohre, Rohre von Entsalzungsanlagen, Meerwasserrohrleitungen, Offshore-Löschwassersysteme und Schiffsrohrleitungen - verwendet, die fließendes Meerwasser, mechanische Belastung und eine lange Lebensdauer kombinieren.

F: Wie hart ist C71640 im Vergleich zu anderen Kupfer-Nickel-Werkstoffen?
Es ist die härteste und stärkste der gängigen Kupfer-{0}}Nickel-Rohrqualitäten. Im geglühten Zustand wird eine Mindestzugfestigkeit von 435 MPa und eine Mindeststreckgrenze von 170 MPa angegeben, im gezogenen und entspannten Zustand 560 MPa bzw. 400 MPa.

F: Was bedeutet die Bezeichnung CuNi30Fe2Mn2?
Es beschreibt eine Kupferlegierung mit etwa 30 % Nickel, 2 % Eisen und 2 % Mangan. Die Eisen- und Manganzusätze verleihen der Sorte ihre Beständigkeit gegen Erosion-Korrosion in Meerwasser mit hoher-Geschwindigkeit.

F: Kann das C71640-Rohr geschweißt werden?
Es kann im Gas-Wolfram-Lichtbogen- oder Gas-Metall-Lichtbogenverfahren mit einem passenden Kupfer-Nickel-Füllmetall und geringer Wärmezufuhr geschweißt werden. Rohrkörper werden jedoch normalerweise nahtlos geliefert und die Verbindungen werden durch Aufweiten hergestellt. Schlechte Praxis mit übermäßiger Wärmezufuhr führt zu Rissbildung und Verlust der Korrosionsbeständigkeit.

F: Welche Standards gelten für C71640-Röhren?
ASTM B111 (ASME SB111) ist die maßgebliche Spezifikation für nahtlose Kondensator- und Wärmetauscherrohre, wobei GB/T 8890, BS 2871, JIS H3300 und DIN 1785 gleichwertige Bezeichnungen in anderen Systemen bereitstellen.

F: Ist diese Qualität für Trinkwasser oder Trinkwassersysteme geeignet?
Kupfer-Nickellegierungen werden im Allgemeinen für die Meerwasser- und Industriewasserversorgung verwendet. Für Trinkwasserkreisläufe werden stattdessen normalerweise Kupfer- und Kupfer-Zink-Qualitäten mit nachgewiesenen Zulassungen ausgewählt, und die Auswahl sollte sich an dem geltenden nationalen Zulassungssystem orientieren.