Το ASTM B111 C70400 είναι ένας χαλκός-σωλήνας νικελίου χωρίς ραφές, που συνήθως ονομάζεται νικέλιο 95-5 χαλκού-, στο οποίο η βάση του χαλκού είναι κράμα με περίπου 5% νικέλιο μαζί με ελεγχόμενες προσθήκες σιδήρου και μαγγανίου. Το κράμα βρίσκεται ανάμεσα στους απλούς ορείχαλκους και στις ποιότητες χαλκού-νικελίου 90-10 και 70-30: διατηρεί μεγάλο μέρος της θερμικής αγωγιμότητας του χαλκού ενώ κερδίζει την αντίσταση στο θαλασσινό νερό που παρέχει ο συνδυασμός νικελίου, σιδήρου και μαγγανίου. Ο σωλήνας παρέχεται με ανόπτηση O61 ή με ελαφριά σύσταση H55 για επιφανειακούς συμπυκνωτές, εξατμιστές, εναλλάκτες θερμότητας και πηνία συμπυκνωτή.
Χαρακτήρας κράματος
Το νικέλιο σε στερεό διάλυμα αυξάνει το δυναμικό διάβρωσης της μήτρας και βοηθά στο σχηματισμό ενός πυκνού, προσκολλημένου φιλμ οξειδίου. Η προσθήκη σιδήρου σταθεροποιεί αυτό το φιλμ κατά της διάσπασης κάτω από το νερό που ρέει. και το μαγγάνιο βελτιώνει την ικανότητα χύτευσης και τη σταθερότητα του φιλμ. Το αποτέλεσμα είναι ένας σωλήνας που αντέχει στο θαλασσινό νερό, στο ψεκασμό αλατιού και στα ήπια όξινα μέσα διεργασίας, με τυπικό ρυθμό διάβρωσης κάτω από 0,1 mm/έτος σε θαλάσσια έκθεση, γι' αυτό το 95{3}}5 χαλκού-νικελίου χρησιμοποιείται ευρέως για κυκλώματα θαλασσινού νερού και εξοπλισμό μεταφοράς θερμότητας όπου δεν απαιτούνται πλήρεις προδιαγραφές 90-10. Στα εμπορικά έγγραφα το κράμα γράφεται συχνά ως BFe5-1,5-0,5 ακολουθώντας το κινεζικό σύστημα χαρακτηρισμού υλικών και αντιστοιχεί στο UNS C70400 στο σύστημα ASTM.
Σύνθεση και Μηχανική Συμπεριφορά
| Χαλκός, Cu | 90-93% ονομαστικό υπόλοιπο |
| Νικέλιο, Ni (συμπεριλαμβανομένου του Co) | 5-7% |
| Σίδηρος, Fe | 1.0-1.8% |
| Μαγγάνιο, Mn | ελεγχόμενη προσθήκη για σταθερότητα φιλμ |
| Ψευδάργυρος, Zn | 1,0% μέγ |
| Μόλυβδος, Pb | 0,05% μέγ |
| Ιδιοσυγκρασία | O61 ανόπτηση ή H55 ελαφρύ-τραβηχτή |
| Αντοχή σε εφελκυσμό | περίπου 380 MPa ανόπτηση, που αυξάνεται σε περίπου 585 MPa σε πιο σκληρούς χαρακτήρες |
| Δύναμη διαρροής | περίπου 120 MPa ανόπτηση, που αυξάνεται σε περίπου 380 MPa σε πιο σκληρούς χαρακτήρες |
| Επιμήκυνση | περίπου 40% ανόπτηση, μειώνοντας σε περίπου 15% σε πιο σκληρούς χαρακτήρες |
| Πυκνότητα | περίπου 8,8 g/cm³ |
Οι παραπάνω τιμές αντοχής περιγράφουν το εύρος που επιτυγχάνεται κανονικά από το κράμα σε όλη τη θερμοκρασία και αναφέρονται για την υποστήριξη του προκαταρκτικού σχεδιασμού. Οι τιμές αποδοχής δέσμευσης είναι η ελάχιστη αντοχή σε εφελκυσμό, η ελάχιστη αντοχή διαρροής και η ελάχιστη επιμήκυνση που ορίζει το ASTM B111 για τον συγκεκριμένο αριθμό UNS και τη θερμοκρασία, και αυτές αναφέρονται στο πιστοποιητικό δοκιμής υλικού που εκδίδεται με κάθε παρτίδα.
Ανοχές διαστάσεων
Το ASTM B111 καταγράφει τις ανοχές διαστάσεων ανά εξωτερική διάμετρο και πάχος τοιχώματος. Για τις μικρές και μεσαίες διαμέτρους που χρησιμοποιούνται στο σέρβις συμπυκνωτή και εναλλάκτη θερμότητας ισχύουν οι ακόλουθες τιμές:
| Εξωτερική διάμετρος έως 12 mm | συν ή πλην 0,076 χλστ |
| Εξωτερική διάμετρος πάνω από 12 έως 18 mm | συν ή πλην 0,10 χλστ |
| Εξωτερική διάμετρος άνω των 18 έως 25 mm | συν ή πλην 0,15 χλστ |
| Πάχος τοιχώματος 0,50 έως 0,80 mm | συν ή πλην 0,08 χλστ |
| Πάχος τοιχώματος 0,80 έως 0,90 mm | συν ή πλην 0,08 χλστ |
| Πάχος τοιχώματος 0,90 έως 1,5 mm | συν ή πλην 0,11 χλστ |
| Πάχος τοιχώματος 1,5 έως 2,1 mm | συν ή πλην 0,13 χλστ |
| Πάχος τοιχώματος 2,1 έως 3,0 mm | συν ή πλην 0,17 χλστ |
| Μήκος έως 4500 mm | συν 2,4 mm, μείον 0 |
| Μήκος πάνω από 4500 έως 6000 mm | συν 3,2 mm, μείον 0 |
| Μήκος πάνω από 6000 έως 10000 mm | συν 4,0 mm, μείον 0 |
Φυσικές και Θερμικές Ιδιότητες
Πυκνότητα: περίπου 8,8 g/cm³, δίνοντας μια ελαφρύτερη γραμμή σωλήνα από μια αντίστοιχη προδιαγραφή 90-10 ή 70-30
Θερμική αγωγιμότητα: περίπου 50 W/(m·K) σε θερμοκρασία δωματίου, πολύ πάνω από τον ανοξείδωτο χάλυβα
Ηλεκτρική αγωγιμότητα: χαμηλή σε σύγκριση με τον καθαρό χαλκό, όπως αναμένεται για ένα κράμα χαλκού-νικελίου, το οποίο δεν αποτελεί περιορισμό για το καθήκον μεταφοράς θερμότητας
Μαγνητική απόκριση: ουσιαστικά μη-μαγνητική, επομένως οι μέθοδοι μαγνητικής επιθεώρησης και διαχωρισμού μπορούν να εφαρμοστούν χωρίς παρεμβολές
Κατασκευή: διαμορφώνεται εύκολα εν ψυχρώ, διογκώνεται, συγκολλάται και συγκολλάται, με συγκόλληση τόξου με θωράκιση αερίου που δίνει την καλύτερη ποιότητα συγκολλημένης ένωσης
Δοκιμές και ποιοτικός έλεγχος
Οι σωλήνες παρέχονται σύμφωνα με τις απαιτήσεις δοκιμής του ASTM B111: δοκιμή δινορευμάτων πλήρους μήκους στο Practice E243, υδροστατική δοκιμή στην τάση των ινών που ορίζεται από το πρότυπο και δοκιμές διαστολής και επιπέδωσης σε δείγματα που λαμβάνονται από την παρτίδα. Η χημική ανάλυση λαμβάνεται από το χυτό ή από τον έτοιμο σωλήνα, όπως απαιτείται, και ο αριθμός θερμότητας που σημειώνεται σε κάθε σωλήνα τον συνδέει με το πιστοποιητικό δοκιμής υλικού. Για την υπηρεσία θαλασσινού νερού, το πιστοποιητικό θα πρέπει να αναθεωρηθεί μαζί με την περιεκτικότητα σε σίδηρο και μαγγάνιο, επειδή είναι ο συνδυασμός του νικελίου με αυτά τα δύο στοιχεία που καθορίζει πόσο καλά επιβιώνει η προστατευτική μεμβράνη στο πραγματικό νερό ψύξης.
Εφαρμογές
Ναυτική μηχανική: σωληνώσεις θαλασσινού νερού, δέσμες σωλήνων συμπυκνωτή και εναλλάκτη θερμότητας και ψύκτες νερού λιπαντικού και μανδύα σε πλοία.
Υπεράκτιες εγκαταστάσεις: γραμμές ανύψωσης θαλασσινού νερού και εξοπλισμός μεταφοράς θερμότητας σε πλατφόρμες που εκτίθενται σε συνεχή ψεκασμό αλατιού.
Αφαλάτωση και επεξεργασία νερού: σωλήνας εξατμιστή και προθερμαντήρα όπου αρκεί χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κράμα.
Εγκαταστάσεις ενέργειας και χημικών: λειτουργία συμπυκνωτή και ψύκτη σε μονάδες παραγωγής ενέργειας και πετροχημικών που χειρίζονται ήπια επιθετικό νερό.
Ψύξη και κλιματισμός: πηνία συμπυκνωτή και εξατμιστή, όπου χρησιμοποιούνται και οι δύο η θερμική αγωγιμότητα του κράματος και η αντίσταση στη διάβρωση.
Οδηγίες επιλογής και κατασκευής
Επιλέξτε C70400 όταν το νερό ψύξης είναι θαλασσινό νερό ή υφάλμυρο, αλλά η λειτουργία είναι μέτρια και μετακινηθείτε στο 90-10 C70600 ή 70-30 C71500 όταν το νερό είναι μολυσμένο, η ταχύτητα είναι υψηλή ή ο σωλήνας πρέπει να επιβιώσει από μόλυνση από θειούχα. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, διατηρήστε τον σωλήνα σε ανοπτημένη κατάσταση για διαστολή σε φύλλα σωλήνα, προστατέψτε τη οπή από βρωμιά τοποθεσίας και αποφύγετε την ανάμειξη αυτού του κράματος με χαλύβδινα εξαρτήματα σε υγρό κύκλωμα χωρίς προσοχή στη γαλβανική σύζευξη. Οι συγκολλημένες συνδέσεις θα πρέπει να γίνονται μετά τη λειτουργία έλασης όπου το επιτρέπει ο σχεδιασμός και η εισροή θερμότητας θα πρέπει να ελέγχεται για να αποφευχθεί η απώλεια της ανόπτησης στην περιοχή της άρθρωσης.
FAQ
Ε: Τι είναι το ASTM B111 C70400;
Είναι ο βαθμός χαλκού-νικελίου 95-5 που καλύπτεται από το ASTM B111 για σωλήνες συμπυκνωτή χωρίς ραφή και υλικό φερουλίου, με περίπου 5% νικέλιο και 1,4% σίδηρο σε χάλκινη βάση.
Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ C70400 και C70600;
Το C70400 περιέχει περίπου 5% νικέλιο και το C70600 περιέχει 9,0-11,0% νικέλιο. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο του C70600 δίνει καλύτερη αντίσταση στο μολυσμένο και υψηλότερης ταχύτητας θαλασσινό νερό, ενώ το C70400 παραμένει κατάλληλο για μέτρια θαλάσσια χρήση με χαμηλότερο κόστος κράματος.
Ε: Ποιες ιδιοσυγκρασίες είναι διαθέσιμες;
Το O61 ανόπτεται για σωλήνα που θα επεκταθεί σε φύλλο σωλήνα και H55 ελαφρύ-έλκεται για σωλήνα που χρειάζεται μεγαλύτερη αντοχή. Η ιδιοσυγκρασία καθορίζει τις ελάχιστες μηχανικές ιδιότητες που έχουν πιστοποιηθεί για την παρτίδα.
Ε: Πόσο πάχος χρειάζεται συνήθως να είναι ο σωλήνας;
Η υπηρεσία συμπυκνωτή και εναλλάκτη θερμότητας χρησιμοποιεί συνήθως πάχη τοιχωμάτων μεταξύ 0,5 mm και 1,5 mm περίπου και η επιλογή θα πρέπει να αφήνει περιθώρια για τον αναμενόμενο ρυθμό διάβρωσης κατά τη διάρκεια ζωής του σχεδιασμού.
Ε: Μπορεί να συγκολληθεί ο σωλήνας;
Ναι, η συγκόλληση τόξου με θωράκιση από χαλκό-και αέριο δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα. Η συγκόλληση και η συγκόλληση χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως για αυτό το κράμα, ιδιαίτερα για εξαρτήματα και μικρά πηνία.
Ε: Πώς επαληθεύεται ο παραδοτέος σωλήνας;
Πραγματοποιούνται δοκιμές δινορευμάτων πλήρους μήκους, υδροστατικές δοκιμές και δοκιμές διαστολής και ισοπέδωσης βάσει παρτίδας και το πιστοποιητικό δοκιμής υλικού αναφέρει τη σύνθεση, τις μηχανικές ιδιότητες και τα μη καταστροφικά αποτελέσματα δοκιμών.
