Ο τυπικός χαλκός ETP είναι ένας εξαιρετικός ηλεκτρικός και θερμικός αγωγός, αλλά είναι μαλακός και αποσυντίθεται γρήγορα σε δύο πολύ διαφορετικά περιβάλλοντα: παρατεταμένη θερμότητα και γρήγορα-κινούμενο θαλασσινό νερό. Οι μηχανικοί που αντιμετωπίζουν οποιαδήποτε κατάσταση συνήθως επιλέγουν μεταξύ δύο εξειδικευμένων υλικών που συχνά συγχέονται μεταξύ τους, το χρώμιο-ζιρκόνιο χαλκό και το χαλκό-νικέλιο 90/10. Δεν είναι εναλλάξιμα και η χρήση του ενός όπου ανήκει το άλλο αποτελεί εγγυημένη πρώιμη αποτυχία.
Δύο εντελώς διαφορετικοί τρόποι αποτυχίας
Ο πρώτος τρόπος αποτυχίας είναι η αποσκλήρυνση. Ένα καθαρό χάλκινο σημείο-άκρο ηλεκτροδίου συγκόλλησης αρχίζει να μαλακώνει σε περίπου 200 βαθμούς C. Πέρα από αυτή τη θερμοκρασία, το άκρο ξεφυτρώνει, χάνει το προφίλ του και κολλάει στο τεμάχιο εργασίας, επομένως οι συγκολλήσεις γίνονται ασυνεπείς και το ηλεκτρόδιο πρέπει να επιστρωθεί ή να αντικατασταθεί. Η απάντηση του κράματος είναι να αυξηθεί η θερμοκρασία στην οποία ανακρυσταλλώνεται το υλικό.
Ο δεύτερος τρόπος αποτυχίας είναι η διάβρωση-διάβρωση. Όταν το θαλασσινό νερό αντλείται μέσω ενός χάλκινου σωλήνα, οι αναταράξεις απογυμνώνουν συνεχώς το προστατευτικό επιφανειακό στρώμα. Ο καθαρός χαλκός ανέχεται ταχύτητες ροής πολύ κάτω από 1 m/s πριν επιταχυνθεί η απώλεια μετάλλου. Η απάντηση του κράματος είναι μια χημεία που ξαναχτίζει το δικό της προστατευτικό φιλμ σε λειτουργία.
C18150 Chromium-Zirconium Copper: The Heat-Resistant option
Το C18150 προσθέτει μικρές ποσότητες χρωμίου και ζιρκονίου στον χαλκό. Τα δύο στοιχεία σχηματίζουν λεπτά ιζήματα που καρφώνουν τη δομή των κόκκων έτσι ώστε η ανακρυστάλλωση να ωθείται σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία. Επομένως, το κράμα διατηρεί τη σκληρότητά του ακόμα και όταν είναι ζεστό.
| Ιδιοκτησία | Τυπική τιμή | Μηχανική έννοια |
|---|---|---|
| Θερμοκρασία μαλακώματος | περίπου 525 βαθμοί Κελσίου | Η σκληρότητα διατηρείται υπό τη θερμότητα συγκόλλησης |
| Ηλεκτρική αγωγιμότητα | περίπου 80% ΟΣΔΕ | Υψηλό ρεύμα χωρίς αυτο-θέρμανση |
| Σκληρότητα | 75-83 HRB | Αντέχει στη δύναμη του ηλεκτροδίου |
| Μαγνητική συμπεριφορά | Μη-μαγνητικό | Ασφαλές για όργανα και περιβάλλοντα συγκόλλησης |
Τυπικές εφαρμογές είναι η αντίσταση-τα καλύμματα συγκόλλησης και οι βάσεις ηλεκτροδίων, οι επαφές σε εξοπλισμό υψηλής-θερμοκρασίας, τα εξαρτήματα διακοπτών υψηλής-ρεύματος και τα εξαρτήματα του κινητήρα που βλέπουν υψηλή ροή θερμότητας. Ένα πρακτικό σημείο διέπει την ποιότητα: τα καπάκια πρέπει να παράγονται από σφυρήλατο, τραβηγμένο ή σφυρήλατο υλικό. Η χυτή ράβδος είναι φθηνότερη, αλλά έχει πιο τραχιά δομή και χαμηλότερη σκληρότητα και αποτυγχάνει νωρίτερα κατά τη λειτουργία. Η καθαριότητα της επιφάνειας έχει επίσης σημασία, επειδή τα άλατα οξειδίου και η μόλυνση αυξάνουν την αντίσταση επαφής και μειώνουν την αποτελεσματική αγωγιμότητα του άκρου.
C70600 Copper-Nickel 90/10: The Seawater Option
Το C70600, επίσης γραμμένο CuNi 90/10, περιέχει περίπου 10% νικέλιο με σκόπιμες προσθήκες σιδήρου και μαγγανίου. Στο θαλασσινό νερό σχηματίζει ένα πολύπλοκο, αυτο-θεραπευόμενο φιλμ οξειδίου που παραμένει ανέπαφο ακόμα και όταν η ροή είναι τυρβώδης, γι' αυτό και είναι το προεπιλεγμένο υλικό για θαλάσσιες σωληνώσεις και εναλλάκτες θερμότητας.
| Είδος | Τυπική τιμή | Σχόλιο |
|---|---|---|
| Νικέλιο | 9.0-11.0% | Κύριο στοιχείο κράματος |
| Σίδερο | 1.0-1.8% | Απαραίτητο για τη διάβρωση-αντοχή στη διάβρωση |
| Μαγγάνιο | 1,0% μέγ | Βελτιώνει τη δυνατότητα χύτευσης και τη σταθερότητα του φιλμ |
| Ηλεκτρική αγωγιμότητα | περίπου 10-12% ΟΣΔΕ | Κατάλληλο για μεταφορά θερμότητας με λεπτό-τοίχωμα |
| Ανοχή ταχύτητας θαλασσινού νερού | έως περίπου 3,5 m/s | Ενάντια πολύ κάτω από 1 m/s για απλό χαλκό |
Η περιεκτικότητα σε σίδηρο αξίζει ιδιαίτερης προσοχής. Τα διεθνή πρότυπα σωλήνων απαιτούν περίπου 1,0-1,8% σίδηρο και χωρίς αυτό το προστατευτικό φιλμ είναι πολύ λιγότερο σταθερό και η αντίσταση στη διάβρωση-πέφτει απότομα. Οι σωλήνες και τα εξαρτήματα παραγγέλλονται συνήθως σύμφωνα με το ASTM B111/B111M, με τα EN 12451 και JIS H3300 που χρησιμοποιούνται για ευρωπαϊκά και ιαπωνικά έργα. Τυπικές εφαρμογές είναι οι γραμμές πρόσληψης και εκκένωσης θαλασσινού νερού, τα συστήματα{10}πυρόσβεσης υπεράκτιων πλατφορμών, οι σωλήνες εγκατάστασης αφαλάτωσης, οι σωλήνες συμπυκνωτή και εναλλάκτης θερμότητας, τα κιβώτια νερού και οι σωλήνες φρένων.
Παράπλευρη σύγκριση--Παράπλευρη
| Χαρακτηριστικό | C18150 (CrZrCu) | C70600 (CuNi 90/10) |
|---|---|---|
| Πρωταρχική δύναμη στην υπηρεσία | Αντέχει στο μαλάκωμα σε υψηλή θερμοκρασία | Αντέχει στη διάβρωση-του θαλασσινού νερού |
| Ηλεκτρική αγωγιμότητα | περίπου 80% ΟΣΔΕ | περίπου 10-12% ΟΣΔΕ |
| Θερμοκρασία μαλακώματος | περίπου 525 βαθμοί Κελσίου | Δεν χρησιμοποιείται ως υλικό σκληρότητας |
| Απόδοση θαλασσινού νερού | Φτωχός; τα στοιχεία κράματος δεν δημιουργούν προστατευτική μεμβράνη | Εξοχος; αυτο-επούλωσης μεμβράνης οξειδίου |
| Μαγνητικός | Οχι | Όχι για 90/10? ο βαθμός 70/30 είναι πολύ ελαφρώς μαγνητικός |
| Χρώμα | Κοκκινωπός χαλκός | Ασημί λευκό |
| Τυπική υπηρεσία | Ηλεκτρόδια συγκόλλησης, θερμές επαφές, εξαρτήματα υψηλής-ρεύματος | Ναυτιλιακές σωληνώσεις, συμπυκνωτές, αφαλάτωση |
Κανόνες επιλογής και επαλήθευση
Επιλέξτε με βάση τη λειτουργία αστοχίας, όχι μόνο με αγωγιμότητα. Εάν το εξάρτημα πρέπει να επιβιώσει από επαναλαμβανόμενη θερμότητα συγκόλλησης, πάρτε το C18150. αν πρέπει να επιβιώσει στο θαλασσινό νερό, πάρτε C70600.
Μην πιέζετε το ένα υλικό να κάνει τη δουλειά του άλλου. Ένα άκρο ηλεκτροδίου από χαλκό-νικελίου θα μαλακώσει και θα παραμορφωθεί υπό το φορτίο συγκόλλησης και ένας σωλήνας χρωμίου-ζιρκονίου θα υποστεί ταχεία διάβρωση-σε μια γραμμή θαλασσινού νερού.
Επαληθεύστε τη χημεία σε κάθε θερμότητα. Το χρώμιο και το ζιρκόνιο πρέπει να βρίσκονται εντός του καθορισμένου εύρους για το C18150 και ο σίδηρος πρέπει να είναι εντός της ζώνης 1,0-1,8% για το C70600.
Ελέγξτε τη φόρμα του προϊόντος καθώς και τον βαθμό. Τα καλύμματα συγκόλλησης θα πρέπει να είναι σφυρήλατα, όχι χυτά και οι σωλήνες θα πρέπει να παρέχονται με αναφορά δοκιμής δινο-και υδροστατική ή πνευματική δοκιμή, ανάλογα με την περίπτωση.
Επιβεβαιώστε τις διαστάσεις σε σχέση με το πρότυπο σχεδίασης ή σωλήνα, συμπεριλαμβανομένης της ανοχής πάχους τοιχώματος, που ελέγχει τόσο την ονομαστική πίεση όσο και την απόδοση μεταφοράς θερμότητας-.
FAQ
Ε: Μπορεί το C18150 να χρησιμοποιηθεί σε θαλασσινό νερό;
Όχι. Το χρώμιο-χαλκός ζιρκονίου δεν αναπτύσσει το προστατευτικό φιλμ οξειδίου που σχηματίζουν τα κράματα χαλκού-νικελίου, επομένως διαβρώνεται γρήγορα στο ρέον θαλασσινό νερό. Το C70600 είναι η σωστή επιλογή για αυτό το περιβάλλον.
Ε: Μπορεί το C70600 να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδιο συγκόλλησης;
Όχι. Η θερμοκρασία αποσκλήρυνσης και η σκληρότητά του είναι πολύ χαμηλές για αντίσταση-τη λειτουργία συγκόλλησης και θα παραμορφωνόταν υπό τη δύναμη του ηλεκτροδίου σε σύντομο χρονικό διάστημα παραγωγής.
Ε: Γιατί έχει τόση σημασία η περιεκτικότητα σε σίδηρο του C70600;
Ο σίδηρος σταθεροποιεί την προστατευτική μεμβράνη επιφάνειας που αντιστέκεται στη διάβρωση-τη διάβρωση. Οι σωλήνες που κατασκευάζονται χωρίς το καθορισμένο εύρος σιδήρου μπορούν να χάσουν μεγάλο μέρος της αντοχής τους στο θαλασσινό νερό, επομένως ο σίδηρος πρέπει να επαληθεύεται φασματομετρικά αντί να θεωρείται.
Ε: Τι σημαίνει η "θερμοκρασία μαλακώματος" για το C18150;
Είναι η θερμοκρασία στην οποία το κράμα αρχίζει να χάνει τη σκληρότητα μέσω της ανακρυστάλλωσης. Για το C18150 αυτό είναι περίπου 525 βαθμοί Κελσίου, σε σύγκριση με περίπου 200 βαθμούς Κελσίου για τον καθαρό χαλκό, γι' αυτό και επιβιώνει σε επαναλαμβανόμενους κύκλους συγκόλλησης.
Ε: Ποια πρότυπα ισχύουν;
Οι σωλήνες από χαλκό-νικελίου παραγγέλλονται συνήθως σύμφωνα με τα ASTM B111/B111M, EN 12451 ή JIS H3300, ενώ ο χαλκός των ηλεκτροδίων και των επαφών καθορίζονται από τη χημεία και τη σκληρότητα στις σχετικές προδιαγραφές ράβδων και ράβδων.
Ε: Είναι οποιοδήποτε κράμα μαγνητικό;
Ούτε το C18150 ούτε το C70600 είναι μαγνητικά σε κανονική χρήση. Μόνο ο βαθμός χαλκού-νικελίου 70/30 παρουσιάζει πολύ ελαφριά μαγνητική συμπεριφορά.
