Was ASTM B111 C44300 Zinnmessing ist
C44300 ist die UNS-Bezeichnung für Zinnmessing, die Legierung, die in der Wärmeübertragungsindustrie Admiralitätsmessing genannt wird. Es handelt sich um eine Kupfer-Zink-Legierung, in der Kupfer zwischen 70,0 % und 73,0 % enthalten ist, etwa ein Prozent Zinn zugesetzt ist und eine kleine kontrollierte Zugabe von Arsen die Entzinkung unterdrückt. Die Sorte ist in ASTM B111/B111M aufgeführt, der Spezifikation für nahtlose Kondensatorrohre und Aderendhülsen aus Kupfer und Kupferlegierungen, und gehört zur gleichen Admiralitätsmetallfamilie wie das mit Antimon-inhibierte C44400 und das mit Phosphor-inhibierte C44500. Die entsprechende chinesische Bezeichnung gemäß GB/T 5231 lautet HSn70-1.
Im Vergleich zu reinem 70/30-Messing erhöht der Zinnzusatz die Festigkeit und verbessert die Widerstandsfähigkeit gegenüber Aufprallangriffen und dem selektiven Verlust von Zink, der gewöhnliche Messingrohre im Meerwasser zerstört. Da die Legierung über ihren normalen Verarbeitungsbereich einphasiges Alpha-Messing bleibt, lässt sie sich gut kaltziehen und biegen, weshalb sie als gerades oder U-gebogenes Rohr und nicht als Gussteil geliefert wird.
Chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften
Die folgende Tabelle fasst die kontrollierten Bereiche für C44300 zusammen, ausgedrückt in Massenprozent, und die Rolle, die jedes Element im Betrieb spielt.
| Element | Erfordernis | Funktion in der Legierung |
|---|---|---|
| Kupfer | 70.0-73.0 % | Matrix, die thermische und elektrische Leitung überträgt |
| Zinn | 0.9-1.2 % | Erhöht die Festigkeit, verzögert die Entzinkung und den Aufprallangriff |
| Arsen | 0.02-0.06 % | Inhibitor, der den selektiven Zinkverlust auf der Wasserseite blockiert |
| Eisen | 0,06 % max | Restelement, niedrig gehalten, um die Leitfähigkeit zu schützen |
| Führen | 0,07 % max | Restelement |
| Zink | Rest | Hauptlegierungselement |
Typische physikalische Werte für geglühte Rohre sind eine Dichte von etwa 8,53 g/cm³, eine elektrische Leitfähigkeit in der Größenordnung von 28 % IACS, eine Wärmeleitfähigkeit nahe 110 W/(m·K) bei Raumtemperatur und ein Elastizitätsmodul von etwa 117 GPa. Mit diesen Zahlen liegt C44300 nahe an den anderen Admiralitäts- und Aluminiummessingen und weit hinter reinem Kupfer in der Leitfähigkeit, was der akzeptierte Kompromiss für die Haltbarkeit im Kühlwasser ist.
Mechanische Eigenschaften und Härteauswahl
ASTM B111 legt Mindestzug- und Streckgrenzen für jede UNS-Nummer und jeden Härtegrad fest und erfordert Ausdehnungs- und Abflachungstests sowie eine Wirbelstromprüfung, wenn diese in der Bestellung aufgerufen werden. Rohre werden normalerweise im O61-Temper geglüht, damit sie in U--Bögen gerollt werden können; Leicht gezogene und hart gezogene Härtegrade werden dort eingesetzt, wo gerade Rohre einem höheren Innendruck standhalten oder Vibrationen standhalten müssen. Die folgenden Werte sind typisch für handelsübliche Röhren und die Spezifikationsminima liegen niedriger.
| Zustand | Zugfestigkeit | Streckgrenze | Verlängerung |
|---|---|---|---|
| Geglüht O61 | 330-380 MPa | 105-150 MPa | Mindestens 40 % |
| Leicht gezeichnetes H55 | 400-470 MPa | 250-350 MPa | 15-25 % |
| Hartgezogenes H80 | 500-600 MPa | 400-480 MPa | 8-15 % |
Geglühte Rohre müssen eine ausreichende Dehnung behalten, um U-{0}}Biegung und Rohrblechwalzen ohne Rissbildung zu akzeptieren, während bei hartgezogenen Rohren Duktilität gegen Festigkeit eingetauscht wird. Auch die Korngröße im geglühten Zustand wird kontrolliert, da grobe Körner die Ermüdungslebensdauer in einem Vibrationskondensator verkürzen und die Oberfläche beim Biegen aufrauen.
Korrosionsverhalten in Meerwasser und Süßwasser
Der Arsenzusatz unterscheidet C44300 von gewöhnlichem Messing. Im Kühlwasser bildet die Legierung einen Schutzfilm und der Inhibitor verhindert, dass die zink-reiche Phase bevorzugt angegriffen wird. Die Entzinkungsbeständigkeit wird normalerweise durch den Standardtest für zinkhaltige Kupferlegierungen, ISO 6509, nachgewiesen und nicht durch die Belastung des fertigen Rohrs bei Raumtemperatur.
Admiralty-Messing eignet sich am besten für sauberes, kohlensäurehaltiges Meerwasser und Süßwasser und verträgt mäßige Chloridwerte in Kühlkreisläufen. Seine praktischen Grenzen sind wohlbekannt. Die Geschwindigkeit des fließenden Meerwassers wird normalerweise zwischen 1 und 2 m/s gehalten, um Aufprallangriffe zu vermeiden. Die Legierung wird nicht für den Einsatz bei deutlich über 200 Grad empfohlen und ist empfindlich gegenüber Ammoniak und Ammoniumverbindungen, die Spannungsrisskorrosion verursachen können. Gewässer, die Sulfide, viel freies Ammoniak oder suspendierten Sand enthalten, erfordern stattdessen Kupfernickelgehalte.
Typische Serviceanwendungen
Oberflächenkondensatoren und Zusatzwärmetauscher in der Stromerzeugung
Meerwasser- und Brackwasserkühler, Verdampfer und Destillierrohrbündel
Schiffskondensatoren, Ölkühler und Rohrleitungen für Entsalzungsanlagen
Kühl- und HVAC-Kondensatoren, die mit Chlor- oder Brackwasser betrieben werden
Aderendhülsen und Rohrplattenverschraubungen für die oben aufgeführten Geräte
Fertigungs-, Installations- und Inspektionspunkte
Rohre werden kaltgezogen und auf Endmaß geglüht, anschließend gerichtet und auf Länge geschnitten. Das U--Biegen erfolgt im geglühten Zustand mit einem Dorn, und die gebogenen Schenkel werden nur dort spannungsarm gemacht, wo es die Konstruktion erfordert. Rohre werden durch Walzen zu Rohrböden aufgeweitet; Geschweißte Rohr---Rohr--Blechverbindungen werden für besondere Aufgaben verwendet, und Schutzgasschweißen oder -löten wird gegenüber Autogenverfahren bevorzugt, da sich das Zink in der Legierung verflüchtigt, wenn die Wärmezufuhr nicht kontrolliert wird.
Drei praktische Regeln verhindern die meisten Feldausfälle. Erstens: Markieren Sie Zinn-Messingrohre niemals mit gewöhnlichen graphit- oder ammoniakhaltigen Markierungen-, da die Rückstände Spannungsrisskorrosion begünstigen. Zweitens saubere wasserseitige Ablagerungen mit inhibierten Säuren oder auf mechanischem Wege, da starke Mineralsäuren die Legierung angreifen. Drittens: Halten Sie die Schläuche bei der Lagerung trocken und belüftet, damit sich kein Kondensat und Ammoniak aus den Verpackungsmaterialien ansammelt.
Die Eingangskontrolle umfasst normalerweise Maßkontrollen, Härte- und Härteprüfung, Korngröße, hydrostatische oder pneumatische Dichtheit und Wirbelstromprüfung zur Wandverdünnung. Aufzeichnungen über Schmelzzahl, Härte und Testergebnisse sollten zusammen mit dem Rohr aufbewahrt werden, damit ein ausgefallenes Bündel bis zu seinem Guss zurückverfolgt werden kann.
Häufig gestellte Fragen
F: Ist C44300 dasselbe wie Admiralitätsmessing?
Ja. C44300 ist die UNS-Nummer für das arseninhibierte Admiralitätsmetall, das in der Wärmeübertragungsbranche als Admiralitätsmessing bezeichnet wird. Das Antimon-inhibierte C44400 und das Phosphor-inhibierte C44500 gehören zur selben Familie mit unterschiedlichen Inhibitorzusätzen.
F: Warum wird einer Kupferlegierung Arsen zugesetzt?
Es dient nicht der Stärke. Das Arsen bildet einen stabilen Oberflächenfilm, der verhindert, dass die zink-reiche Phase aus der Legierung herausgelöst wird, was der Mechanismus ist, der ungehemmtes Messing in chloridhaltigem Kühlwasser zerstört.
F: Welche Strömungsgeschwindigkeit ist in einem Meerwasserkondensator sicher?
Die Versorgung mit sauberem Meerwasser ist normalerweise auf etwa 1–2 m/s begrenzt. Eine höhere Geschwindigkeit erhöht den Aufprallangriff an den Rohreinlässen, und sandiges oder kohlensäurehaltiges Wasser senkt die praktische Grenze weiter.
F: Kann C44300 in ammoniakhaltigem Kühlwasser verwendet werden?
Nein. Die Legierung ist empfindlich gegenüber Ammoniak und Ammoniumverbindungen, die Spannungsrisskorrosion verursachen können. Cupro--Nickelsorten sind der übliche Ersatz, wenn Ammoniak erwartet wird.
F: Welche Härte sollte für U-gebogene Rohre bestellt werden?
Geglühtes O61 ist die normale Wahl, da es die erforderliche Dehnung zum Dornbiegen und Rohrblechwalzen aufweist. Hartgezogene Härtegrade sind geraden Rohren vorbehalten, die Druck oder Vibrationen standhalten müssen.
F: Wie wird die Entzinkungsbeständigkeit überprüft?
Durch den ISO 6509-Test für zinkhaltige Kupferlegierungen, der die Tiefe des selektiven Angriffs auf eine vorbereitete Probe misst. Das Prüfergebnis ist eine Materialeigenschaft und sollte im Mühlenzertifikat vermerkt werden.
