Wo C60800 in ASTM B111/B111M passt
ASTM B111/B111M umfasst nahtlose Kondensatorrohre aus Kupfer und Kupfer--Legierungen sowie Aderendhülsen für Kondensatoren, Verdampfer und Wärmetauscher. Innerhalb dieser Norm wird die Aluminiumbronze-Sorte C60800 gewählt, wenn Chloride, hohe Fließgeschwindigkeiten oder abrasive Schwebstoffe die weicheren Kupfer- und Messingsorten ungeeignet machen. Die gleiche Güteklasse ist in der entsprechenden ASME-Spezifikation für druckführende Komponenten enthalten, sodass ein für das eine Produkt bestelltes Rohr technisch mit einem für das andere Produkt bestellten Rohr austauschbar ist, vorausgesetzt, dass die Härte und die Abmessungen übereinstimmen.
Aluminiumbronze unterscheidet sich von den reinen Kupfersorten in einem wichtigen Punkt: Sie wird nach Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ausgewählt, nicht nach Leitfähigkeit. Seine elektrische und thermische Leitfähigkeit ist weitaus geringer als die von reinem Kupfer. Daher verlässt sich ein Konstrukteur, der eine effiziente Wärmeübertragung auf eine Flüssigkeit benötigt, eher auf die Rohrwandstärke, den Oberflächenzustand und die Wassergeschwindigkeit als auf eine außergewöhnlich hohe Metallleitfähigkeit. Was C60800 im Gegenzug bietet, ist ein Rohr, das dem Angriff von Meerwasser und Aufprallerosion weitaus besser widersteht als Kupfer und gleichzeitig genügend Duktilität behält, um gebogen und zu einem Rohrboden gerollt zu werden.
Chemische Zusammensetzung und Rohrabmessungen
Die Zusammensetzung von C60800 wird durch kontrollierte Aluminium- und Arsenzusätze zu Kupfer definiert. Aluminium bildet den schützenden, aluminiumreichen Oberflächenfilm und sorgt für eine feste{3}Lösungsverstärkung; Arsen ist in einem geringen, gezielt kontrollierten Bereich vorhanden und verbessert die Widerstandsfähigkeit der Legierung gegen Angriffe in chloridhaltigen Gewässern.
| Element | Erfordernis | Beitrag |
|---|---|---|
| Aluminium | 4.5 - 6.0 % | Solide-Lösungsverstärkung; bildet den schützenden Oberflächenfilm |
| Arsen | 0.02 - 0.35 % | Verbessert die Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigem Wasser |
| Kupfer und Reststoffe | Rest Kupfer, Restelemente begrenzt durch ASTM B111/B111M | Matrixmetall mit kontrolliertem Verunreinigungsgrad |
Das Rohr wird durch Strangpressen und Ziehen auf den für die Wärmetauscherkonstruktion erforderlichen Außendurchmesser und die Wandstärke hergestellt und anschließend durch Glühen, Beizen und Richten fertiggestellt. Gängige Kondensatorgrößen reichen von etwa 12 mm bis 50 mm Außendurchmesser mit Wandstärken von etwa 0,7 mm bis 2,5 mm und werden in geraden Längen oder als U-gebogene Rohre geliefert. Maßtoleranzen für Durchmesser, Wandstärke, Geradheit und Länge entsprechen denen von ASTM B111/B111M, und insbesondere die Wandstärkentoleranz sollte anhand der Konstruktionszugabe bestätigt werden, da die Korrosionszugabe eines Seewasserrohrs begrenzt ist.
Leistungsmerkmale
Stärke ist der erste Vorteil. Der Aluminiumzusatz erhöht die Streckgrenze und Zugfestigkeit des Rohrs deutlich über die Werte, die man von Kupfer oder Admiralitätsmessing erhält, so dass eine dünnere Wand den gleichen Innendruck aushalten kann und das Rohr den mechanischen Belastungen standhält, die durch das Walzen des Rohrblechs, Stützplatten und Vibrationen entstehen. Im geglühten Zustand liegt die typische Zugfestigkeit im Bereich von etwa 400 bis 480 MPa mit einer Streckgrenze von etwa 170 bis 250 MPa und einer Dehnung von 20 % oder mehr; Die verbindlichen Mindestwerte für den bestellten Härtegrad sind die in der Norm angegebenen Werte, und eine höhere Festigkeit kann bei kaltverformten Härtegraden erreicht werden.
Korrosionsbeständigkeit ist der zweite Vorteil und der Grund, warum die Sorte in Meerwasser verwendet wird. Bei Kontakt mit chloridhaltigem Wasser entwickelt die Legierung einen dichten, haftenden, aluminiumreichen Oxidfilm, der einen weiteren Angriff begrenzt. Der Film bildet sich nach mechanischer Beschädigung neu, was dem Material einen nützlichen Widerstand gegen Aufprall und die Dünnfilmerosion verleiht, die am Einlassende eines Kondensatorrohrs auftritt. Durch die kontrollierte Arsenzugabe wird das Verhalten in aggressiven Gewässern zusätzlich verbessert. Aus diesem Verhalten ergeben sich Anwendungen in der Meerestechnik, Entsalzung, Chemieanlagen und Wasseraufbereitungsanlagen.
Ein damit verbundener Vorteil ist das Verschleißverhalten. Bei Gleitkontakt bildet sich auf der Aluminiumbronzeoberfläche eine Schmieroxidschicht, die den Reibungskoeffizienten verringert, sodass das Rohr und die es umgebenden Komponenten im Betrieb ihre Abmessungen behalten, während Kupfer oder Messing schneller verschleißen würden. Das Material hat außerdem einen moderaten Wärmeausdehnungskoeffizienten, der typischerweise niedriger ist als der von hochverzinktem Messing, wodurch die Dimensionsänderung über den Betriebstemperaturbereich in vorhersehbaren Grenzen bleibt.
Das Verarbeitungsverhalten ist gut, aber nicht unbegrenzt. C60800 lässt sich im geglühten Zustand gut biegen und rollen, weshalb das U--Biegen vor der endgültigen Installation durchgeführt wird und die Rohre durch Walzenexpansion und nicht durch Schweißen am Rohrboden befestigt werden. Das Schweißen von Aluminiumbronze erfordert Geschick, ein passendes Zusatzwerkstoff und eine sorgfältige Entfernung des feuerfesten Oxids, daher beschränken sich Schweißverbindungen normalerweise auf die Rohrblechseite und die Sammelrohre und nicht auf die Rohre selbst. Hartlöten wird für Armaturen und Instrumentenverbindungen verwendet, bei denen eine dichte Verbindung erforderlich ist.
Typische Anwendungen
Die Güteklasse wird überall dort angegeben, wo ein Rohr gleichzeitig Chloriden, Geschwindigkeit und mäßiger Temperatur standhalten muss:
Dampfoberflächenkondensatoren und Hilfswärmetauscher in der Stromerzeugung, bei denen das Kühlwasser Meerwasser oder Brackwasser ist.
Mehrstufige Flash- und Multieffekt-Entsalzungsanlagen, einschließlich Soleerhitzer und Vorwärmer.
Chemische und petrochemische Wärmetauscher für den Umgang mit Chloriden, Meerwasser oder ammoniakhaltigen Prozessströmen, die eine separate Spannungskorrosionsbewertung erfordern.
Seewassersysteme an Bord: Haupt- und Hilfskondensatoren, Schmierölkühler, Frischwassergeneratoren und Mantelwasserkühler.
Kühlwasseraustauscher in Raffinerien, Stahlwerken und großen Klimaanlagen mit offenem Kreislauf oder Turmwasser.
Bei jedem dieser Aufgaben kommt es bei der Auswahlentscheidung normalerweise auf den Vergleich mit Admiralitätsmessing und Kupfer-Nickel-Legierungen an. C60800 wird gewählt, wenn die Festigkeit des Rohrbodens, der Widerstand gegen Stöße am Einlass und das Fehlen von Lochfraß, das bei niedrigeren -legierten Qualitäten in verschmutztem Wasser auftritt, die entscheidenden Faktoren sind.
Installation, Handhabung und Inspektion
Aluminiumbronzerohre werden im geglühten Zustand zum Biegen und Walzen geliefert. Die Handhabungspraxis folgt den üblichen Regeln für dünnwandige Kupferlegierungsrohre: Rohre werden horizontal auf gepolsterten Trägern gelagert, vor Oberflächenabrieb geschützt und frei von Kohlenstoffstahlkontakt gehalten, der während der Lagerung zu galvanischer Korrosion führen könnte. Das Biegen wird mit einem Dorn durchgeführt, um die Ovalität und Wandverdünnung in der Biegung zu kontrollieren, und das gebogene Bein wird vor dem Rollen entspannt, wenn der Biegeradius eng ist.
Die Befestigung am Rohrboden erfolgt durch Walzenaufweitung, und die Dichtheit der Verbindung hängt von der Lochvorbereitung, der Aufweitungsrate und der Sauberkeit ab und nicht nur vom Rohrmaterial. Die empfohlene Inspektions- und Testpraxis für den fertigen Wärmetauscher umfasst die folgenden Punkte:
Überprüfung des Rohrzertifikats anhand von ASTM B111/B111M hinsichtlich Chemie, Härte, Abmessungen und mechanischen Eigenschaften.
Wirbelstromuntersuchung der Rohre in der Praxis gemäß ASTM E243, die Wanddefekte, Risse und Dickenschwankungen vor der Installation erkennt.
Ausdehnungs- und Abflachungstests an Proben, um zu bestätigen, dass die Härte für den Umformvorgang duktil genug ist.
Hydrostatische oder pneumatische Druckprüfung des zusammengebauten Wärmetauschers, gefolgt von einer Dichtheitsprüfung jeder gerollten Verbindung.
Dokumentation der Chargennummern und Rohrpositionen, sodass die Ergebnisse der Serviceinspektionen auf eine bestimmte Charge zurückgeführt werden können.
FAQ
F: Ist C60800 ein Kupferrohr oder ein Aluminiumrohr?
Es handelt sich um ein Rohr aus einer Kupferlegierung. Aluminium ist ein Legierungszusatz von 4,5 bis 6,0 %, wobei der Rest Kupfer ist. Daher verhält sich das Material wie eine Legierung auf Kupferbasis mit der Festigkeit und Seewasserbeständigkeit, die der Aluminiumzusatz bietet.
F: Ist C60800 für Meerwasser-Kühlwasser geeignet?
Ja. Es bildet einen schützenden, aluminiumreichen Oberflächenfilm in chloridhaltigem Wasser und widersteht Stößen und Erosion. Aus diesem Grund wird es in Kraftwerkskondensatoren, Meerwasserkühlern an Bord von Schiffen und Entsalzungsanlagen eingesetzt.
F: Wie schneidet es im Vergleich zu Admiralitätsmessing für Wärmetauscherrohre ab?
Es ist fester und widerstandsfähiger gegen Aufprallangriffe am Rohreinlass und unterliegt nicht dem Entzinkungsmechanismus, der sich auf zink{0}}reiches Messing auswirkt. Admiralitätsmessing bleibt eine kostengünstigere Option, wenn Wasserchemie und -geschwindigkeit vorteilhaft sind.
F: Leitet es die Wärme gut?
Seine Wärmeleitfähigkeit liegt deutlich unter der von reinem Kupfer, da Aluminium in fester Lösung sowohl Elektronen als auch Phononen streut. Die Qualität wird eher wegen der Haltbarkeit im Meerwasser als wegen maximaler Wärmeübertragung ausgewählt, und der Wärmetauscher ist auf seine Eigenschaften abgestimmt.
F: Können C60800-Rohre geschweißt werden?
Sie können mit passendem Füllmaterial und sorgfältiger Oxidentfernung geschweißt werden, Rohre werden jedoch normalerweise durch Walzenaufweitung am Rohrboden befestigt. Schweißverbindungen sind im Allgemeinen auf Sammelrohre, Formstücke und Instrumentenverbindungen beschränkt.
F: Warum wird der Legierung Arsen zugesetzt?
Arsen wird in kontrolliert geringer Menge zugesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit der Legierung in chloridhaltigen Gewässern zu verbessern. Sie wird innerhalb des in ASTM B111/B111M festgelegten engen Bereichs gehalten, sodass die mechanischen Eigenschaften und die Schweißbarkeit des Rohrs nicht beeinträchtigt werden.
