Was HSn70-1 und C44300 beschreiben
Admiralitätsmessing ist eine Kupfer-{0}}Zinklegierung, die mit kleinen Zusätzen von Zinn und, in der modernen Version, Arsen modifiziert wurde. Häufig werden für ein und dieselbe Röhre zwei Bezeichnungen zusammen angegeben. HSn70-1 ist die Schmiedebezeichnung, die in der chinesischen Praxis für ein 70 % Kupfer-Zinn-Messing mit etwa 70 Cu-1Sn-Rest Zn verwendet wird. C44300 ist die UNS-Nummer für arsenhaltiges Admiralitätsmessing und die Bezeichnung nach ASTM B111, der Spezifikation für nahtlose Kondensatorrohre und Aderendhülsen aus Kupfer und Kupferlegierungen. Bei der Bestellung werden die beiden üblicherweise miteinander verglichen, sie sind jedoch nicht identisch: Der kontrollierte Arsenzusatz in C44300 ist ein bewusster Legierungsschritt, der die Entzinkung unterdrückt, während reines Zinnmessing mit demselben Kupfergehalt diesen Schutz nicht bietet.
Chemische Zusammensetzung
| Element | Typischer Bereich, Gew.-% | Funktion |
|---|---|---|
| Kupfer (Cu) | 70.0 - 73.0 | Basismetall, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit |
| Zink (Zn) | Rest | Primäres Legierungselement, senkt die Kosten und erhöht die Festigkeit |
| Zinn (Sn) | 0.8 - 1.2 | Verbessert die Stabilität des Korrosionsfilms und die Erosionsbeständigkeit |
| Arsen (As) | 0.02 - 0.06 | Hemmt die Entzinkung in chloridhaltigem Wasser |
| Blei (Pb) | 0,07 max | Verunreinigung; auf Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit kontrolliert |
| Eisen (Fe) | 0,06 max | Verunreinigung; Höheres Eisen fördert eine magnetische Phase |
| Andere Verunreinigungen | Jeweils maximal 0,15 | Es werden Grenzwerte festgelegt, damit die Legierungsstruktur einphasig bleibt |
Arsen wirkt zusammen mit der Zinnzugabe und nicht allein. Zinn bildet einen widerstandsfähigeren Schutzfilm und Arsen hemmt die selektive Auflösung von Zink. Diese Kombination verleiht Admiralitätsmessing seine Lebensdauer in Meerwasserkondensatoren. Beide Elemente machen die Legierung auch schwieriger zu bearbeiten und zu schweißen als reines Messing.
Mechanische Eigenschaften nach Temperierung
| Temperament | Zustand | Zugfestigkeit, min, MPa | Streckgrenze, min, MPa | Dehnung, min, % |
|---|---|---|---|---|
| O61 | Geglüht | 275 | 105 | 45 |
| H55 | Licht gezeichnet | 310 | 170 | 30 |
| H58 | Gezogen | 345 | 240 | 20 |
| H80 | Hart gezeichnet | 415 | 345 | 8 |
Die Streckgrenzenwerte werden bei einer Dehnung von 0,5 % unter Last angegeben und die Dehnung wird auf einer Messlänge von 50 mm gemessen. Der Kompromiss-ist gewollt: Geglühte Rohre rollen und dehnen sich leicht für die Rohr-Blechmontage aus, während hartgezogene Rohre auf Kosten der Duktilität Vibrationen und Erosion widerstehen.
Physikalische Eigenschaften und Korrosionsverhalten
Dichte: ca. 8,53 g/cm³
Elektrische Leitfähigkeit: ca. 28 % IACS
Wärmeleitfähigkeit: ca. 110 W/(m·K) bei Raumtemperatur
Schmelzbereich: etwa 900 - 940 Grad
Elastizitätsmodul: ca. 110 GPa
Die Korrosionsleistung ist der Grund für die Bestellung der Legierung. Admiralty-Messing widersteht sauberem und verschmutztem Meerwasser, Frischwasser und Dampfkondensat und hält Kondensatoren und Kesselspeisewassererhitzern stand, die normales Messing zerstören würden. Es handelt sich nicht um ein universelles Material: Ammoniak, Amine, starke Mineralsäuren und schwefelhaltige Atmosphären greifen es an, und Ammoniak ist die klassische Ursache für Spannungsrisskorrosion in Kondensatorrohren, in denen Ammoniak zur Kontrolle des Kondensat-pH-Werts verwendet wird. Erosion-Korrosion setzt die andere praktische Grenze, und Designer halten die Meerwassergeschwindigkeit daher für Admiralitätsmessing gering, verglichen mit den höheren Geschwindigkeiten, die 90/10 Kupfer-Toleranz hat.
Fertigungs-, Biege- und Schweißpraxis
Die Warmumformung erfolgt im Gradbereich 650 - 800; Darunter härtet das Legierungswerk-schnell aus. Sowohl Kaltziehen als auch Kaltbiegen sind praktisch, aber zur Wiederherstellung der Duktilität ist ein Zwischenglühen erforderlich, und fertig gebogene Abschnitte sollten spannungsarm gemacht werden, um Restspannungen zu reduzieren, da Restzugspannung plus Ammoniak das Standardrezept für Spannungsrisskorrosion ist. Schmelzschweißen ist möglich, führt jedoch tendenziell zu Porosität, und der Arsengehalt macht eine Rauchgaskontrolle erforderlich. Hartlöten und Silberlöten werden für Rohr-an-Rohr--Blech- und Sammelrohrverbindungen bevorzugt, wobei ein Zinn-Bronze- oder Silikon-Bronze-Füllstoff verwendet wird, wenn eine Schmelzverbindung erforderlich ist. Die maschinelle Bearbeitung ist schwieriger als beim Freischneiden von Messing, da sowohl Zinn als auch Arsen die Kaltverfestigungsrate erhöhen. Daher werden scharfe Werkzeuge, ein positiver Spanwinkel und eine großzügige Kühlmittelzufuhr empfohlen. Rohrenden werden in der Regel durch Walzen zu Rohrböden aufgeweitet, und Packungen, Vibrationsstützen und Leitbleche sollten so positioniert werden, dass das Rohr nicht durch unterschiedliche Bewegungen beschädigt wird.
Typische Anwendungen ergeben sich direkt aus diesem Korrosionsprofil: Oberflächenkondensatoren und Speisewassererhitzer in Kraftwerken, Wärmetauscher an Bord von Schiffen und Meerwasserkühlleitungen, Entsalzungsverdampfer- und Kondensatorbündel, Schiffsklima- und Kühlkondensatoren sowie Kühler für Chemieanlagen, die Brackwasser verarbeiten.
Häufig gestellte Fragen
F: Ist HSn70-1 genau dasselbe wie C44300?
Nr. HSn70-1 beschreibt ein 70 % Kupfer-Zinn-Messing, während C44300 speziell 0.02 - 0.06 % Arsen enthält. Beide werden in Kondensatoren verwendet, aber nur die arsenhaltige Sorte trägt die absichtliche Entzinkungshemmung.
F: Was deckt ASTM B111 ab?
ASTM B111/B111M umfasst nahtlose Kondensatorrohre und Ferrulen aus Kupfer und Kupferlegierungen, einschließlich der oben genannten C44300-Admiralty-Messingzusammensetzung, Härten und mechanischen Anforderungen.
F: Können Admiralitäts-Messingrohre geschweißt werden?
Vom Schmelzschweißen wird wegen Porosität und Arsenrauch abgeraten. Silberlöten oder Bronzelöten ist die Standardverbindungsmethode, gefolgt von Spannungsarmglühen, wenn Ammoniak oder Amine vorhanden sind.
F: Welche Temperatur sollte für ein Kondensatorrohr spezifiziert werden?
Geglühte O61-Rohre werden dort eingesetzt, wo eine Ausdehnung in dicke Rohrböden und enge U-Bögen erforderlich sind. Leicht gezogenes H55 ist der übliche Kompromiss für gerade Kondensatorbündel, und hart gezogenes H80 ist für starke-Vibrationen oder hohe-Erosionsbelastungen reserviert.
F: Wie schneidet Admiralitätsmessing im Vergleich zu 90/10 Kupfer-Nickel ab?
Admiralty-Messing ist billiger und hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit, aber Kupfer-Nickel verträgt höhere Meerwassergeschwindigkeiten und ist weitaus widerstandsfähiger gegen Spannungsrisskorrosion durch Ammoniak, weshalb verschmutztes Meerwasser oder Meerwasser mit hoher Geschwindigkeit normalerweise auf C70600 umgestellt wird.
F: Stellt der Arsengehalt ein Handhabungsrisiko dar?
Das Arsen ist in geringen Mengen vollständig in der Legierung gelöst. Die normale Fertigung ist sicher, aber Schweißen und Schleifen erzeugen Rauch und müssen mit lokaler Absaugung und angemessenem Atemschutz durchgeführt werden.
