Τι καλύπτει το ASTM B111
Το ASTM B111 είναι η τυπική προδιαγραφή για χαλκό και κράμα χαλκού χωρίς συγκόλληση σωλήνων και σωληνώσεων που προορίζονται για επιφανειακούς συμπυκνωτές, εξατμιστές και εναλλάκτες θερμότητας. Καθορίζει τα επιτρεπόμενα κράματα, τα όρια χημικής σύνθεσης, τις απαιτήσεις μηχανικών ιδιοτήτων ανά ιδιοσυγκρασία, τις ανοχές διαστάσεων, τα επιτρεπτά ελαττώματα και τις μεθόδους δοκιμής που πρέπει να εφαρμοστούν πριν από την αποστολή. Το πρότυπο ισχύει για σωλήνα έως 3 1/8 ίντσες (79,4 mm) σε εξωτερική διάμετρο, η οποία καλύπτει τη μεγάλη πλειονότητα των δεσμίδων εναλλάκτη θερμότητας και συμπυκνωτή κελύφους και σωλήνων.
Το ASME SB111 είναι ο κωδικός έκδοσης του λέβητα και του δοχείου πίεσης ASME της ίδιας προδιαγραφής. Η χημική σύνθεση και οι μηχανικές απαιτήσεις των SB111 και B111 είναι τεχνικά πανομοιότυπες και οι παραγγελίες εξοπλισμού υπό πίεση συχνά υποβάλλονται στο SB111, έτσι ώστε η τεκμηρίωση υλικού να ευθυγραμμίζεται με τις απαιτήσεις σφράγισης κωδικών του δοχείου. Ο χαλκός-σωλήνας νικελίου για ισοδύναμα καθήκοντα παράγεται επίσης σύμφωνα με τα GB/T 8890, JIS H3300 και BS EN 12451 και ένας αγοραστής που εργάζεται σε αυτά τα συστήματα θα πρέπει να συγκρίνει τις ρήτρες ιδιοσυγκρασίας, ανοχής και δοκιμής και όχι μόνο το όνομα της κατηγορίας.
Grade Families for Heat Exchanger Service
Το B111 καλύπτει καθαρούς χαλκούς, ορείχαλκους, μπρούτζους αλουμινίου και κράματα χαλκού-νικελίου και η επιλογή μεταξύ αυτών καθορίζεται από τη χημεία του νερού ψύξης και την αναμενόμενη ταχύτητα του σωλήνα. Οι ποιότητες χαλκού, όπως C10200 χωρίς οξυγόνο-, C12000 χαμηλής περιεκτικότητας σε υπολειμματικό φώσφορο και C12200 με υψηλό υπολειμματικό φώσφορο, χρησιμοποιούνται σε καθαρό γλυκό νερό και σε εφαρμογές όπου η μόλυνση από χαλκό της διαδικασίας δεν προκαλεί ανησυχία. Οι ορείχαλκες και τα χαλικονικέλια κυριαρχούν στη λειτουργία του συμπυκνωτή και του εναλλάκτη θερμότητας και οι τρεις πιο συχνά παραγγελθείσες ποιότητες είναι ο ορείχαλκος, ο ορείχαλκος αλουμινίου και ο ορείχαλκος 70-30.
| Αριθμός UNS | Κοινό όνομα | Ονομαστική σύνθεση | Τυπική υπηρεσία |
|---|---|---|---|
| C44300 | ορείχαλκος ναυαρχείου | Περίπου 71 % Cu, 1 % Sn, ελεγχόμενη προσθήκη αρσενικού, ισορροπία ψευδαργύρου | Συμπυκνωτές γλυκού νερού και καθαρού υφάλμυρου νερού, συμπυκνωτές επιφάνειας ατμού |
| C44400 / C44500 | Ανεσταλμένος ορείχαλκος του ναυαρχείου | Ορείχαλκος ναυαρχείου με αντιμόνιο ή αναστολή φωσφόρου αντί για αρσενικό | Τα ίδια καθήκοντα όπου το αρσενικό είναι περιορισμένο ή όπου προτιμάται διαφορετικός αναστολέας |
| C68700 | ορείχαλκος αλουμινίου | Περίπου 77 % Cu, περίπου 2 % Al, ελεγχόμενη προσθήκη αρσενικού, ισορροπία ψευδαργύρου | Υφάλμυρο, μολυσμένο και υψηλότερης ταχύτητας ψυκτικό νερό, θαλάσσιοι συμπυκνωτές |
| C70600 | 90-10 χαλκονικέλιο | Περίπου 90 % Cu, 9 έως 11 % Ni, 1 έως 1,8 % Fe, έως 1 % Mn | Ψύξη θαλασσινού νερού, αφαλάτωση, εναλλάκτες θερμότητας ανοικτής θάλασσας και πλοίου |
| C71500 | 70-30 χαλκονικέλιο | Περίπου 70 % Cu, 29 έως 33 % Ni, 0,4 έως 1 % Fe, έως 1 % Mn | Υψηλή ταχύτητα ή πολύ μολυσμένο θαλασσινό νερό, συμπυκνωτές σταθμών παραγωγής ενέργειας |
| C23000 | Κόκκινο ορείχαλκο | Περίπου 85 % Cu, ισοζύγιο ψευδάργυρου, χαμηλός μόλυβδος και σίδηρος | Γενικός εναλλάκτης θερμότητας και σωλήνας συμπυκνωτή σε καθαρό νερό |
Οι προσθήκες κραμάτων δεν είναι διακόσμηση. Ο κασσίτερος και το αρσενικό στον ορείχαλκο ναυαρχείου, το αλουμίνιο και το αρσενικό στον ορείχαλκο αλουμινίου και ο σίδηρος και το μαγγάνιο στον χαλκό-νικέλια δημιουργούν ή σταθεροποιούν το προστατευτικό φιλμ επιφάνειας που επιτρέπει στον σωλήνα να επιβιώνει σε συνεχή επαφή με το νερό που ρέει, γι' αυτό τα όρια σύνθεσης στο πρότυπο είναι περιορισμένα{3} απόρριψη ακόμη και όταν περάσουν οι μηχανικές ιδιότητες.
Μηχανικές ιδιότητες και θερμοκρασίες
Το B111 απαιτεί από κάθε σωλήνα να πληροί τις ιδιότητες εφελκυσμού που καθορίζονται για το κράμα και την ιδιοσυγκρασία του. Ο ανοπτημένος σωλήνας, ο οποίος είναι η κανονική συνθήκη τροφοδοσίας για δέσμες εναλλάκτη θερμότητας που πρέπει να τυλιχτούν σε φύλλα σωλήνων, έχει τη χαμηλότερη αντοχή και την υψηλότερη επιμήκυνση και έχει σχεδιαστεί για να εκτείνεται στην οπή του σωλήνα χωρίς ρωγμές. Οι ελαφριές και σκληρές εντάσεις αυξάνουν τις απαιτήσεις εφελκυσμού και απόδοσης και μειώνουν την επιμήκυνση και χρησιμοποιούνται όπου η ακαμψία ή η αντίσταση στους κραδασμούς είναι η απαίτηση ελέγχου.
Σε όλες τις κατηγορίες ορείχαλκου και χαλκού, οι καθορισμένες ελάχιστες αντοχές εφελκυσμού εκτείνονται περίπου από 275 έως 415 MPa (περίπου 40 έως 60 ksi) από την κατάσταση ανόπτησης έως την κατάσταση σκληρής έλξης, με τα χαλκό-νικέλια στο πάνω άκρο του ανοπτημένου εύρους και οι ορείχαλκοι που μπορούν να λειτουργήσουν κρύα όταν οι ορείχαλκοι είναι καλυμμένοι. Κάθε προδιαγραφή θα πρέπει επομένως να αναφέρει ρητά την ιδιοσυγκρασία, επειδή ο ίδιος βαθμός που παρέχεται σε διαφορετική ιδιοσυγκρασία δεν θα ικανοποιεί ένα σχέδιο που έχει ελεγχθεί είτε με το σύνολο ιδιοτήτων ανόπτησης είτε με το σκληρό.
Διαστάσεις, ανοχές και κατάσταση παροχής
Ο σωλήνας ταξινομείται με βάση την εξωτερική διάμετρο, το πάχος και το μήκος του τοιχώματος και το πρότυπο ορίζει ανοχές για καθένα από αυτά μαζί με όρια στην εκκεντρότητα, την ωοειδότητα και την ευθύτητα του τοίχου. Το πάχος του τοιχώματος πρέπει να είναι επαρκές για την πίεση σχεδιασμού μετά την εφαρμογή της ανοχής του μύλου, επομένως για τον υπολογισμό της πίεσης θα πρέπει να χρησιμοποιείται το ελάχιστο τοίχωμα και όχι το ονομαστικό τοίχωμα. Τα μήκη παρέχονται συνήθως ως ευθύγραμμα μήκη 3 m, 5,8 m, 6 m, 11,8 m ή 12 m, ή κόβονται στο ακριβές μήκος δέσμης που απαιτείται από τον αγοραστή.
Ο σωλήνας παρέχεται καθαρός και στεγνός μέσα και έξω, με τα άκρα ξεφλουδισμένα και προστατευμένα για μεταφορά. Όπου ο σωλήνας θα επεκταθεί σε φύλλο σωλήνα, το φινίρισμα της επιφάνειας, η σκληρότητα και η ωοειδής μορφή των άκρων του σωλήνα είναι εξίσου σημαντικά με τις διαστάσεις του σώματος, καθώς αυτές διέπουν την ποιότητα της έλασης ένωσης. Οι δακτύλιοι, που χρησιμοποιούνται για τα άκρα εισόδου των σωλήνων συμπυκνωτή όπου εισέρχεται το νερό, παρέχονται ως υλικό φερουλίων με την ίδια προδιαγραφή.
Απαιτήσεις δοκιμών και επιθεώρησης
Το B111 απαιτεί μια ολοκληρωμένη ακολουθία δοκιμών και η προδιαγραφή του αγοραστή θα πρέπει να αναφέρει ποιες από αυτές τις δοκιμές πρόκειται να γίνουν μάρτυρες ή να αναφερθούν:
Δοκιμή δινορρευμάτων σε κάθε σωλήνα, για ανίχνευση ρωγμών, ραφών, εγκλεισμάτων και ασυνεχειών τοίχων.
Υδροστατική ή πνευματική δοκιμή πίεσης, για να αποδειχθεί ότι ο σωλήνας είναι στεγανός στην καθορισμένη πίεση.
Δοκιμή τάσης, για να επαληθευτεί ότι η αντοχή εφελκυσμού και η επιμήκυνση πληρούν τις απαιτήσεις για το κράμα και την ιδιοσυγκρασία.
Δοκιμές ισοπέδωσης και διαστολής, για την απόδειξη ολκιμότητας και καταλληλότητας για έλαση σε φύλλο σωλήνα.
Δοκιμές νιτρικού υδραργύρου και ατμών αμμωνίας, για επιβεβαίωση της ελευθερίας από την εσωτερική καταπόνηση και την ευαισθησία στη διάβρωση των καταπονήσεων στους ορείχαλκους.
Χημική ανάλυση και μικροσκοπική εξέταση, για επιβεβαίωση της σύνθεσης και της δομής, συμπεριλαμβανομένης της ελευθερίας από επιβλαβή εγκλείσματα και του σωστού μεγέθους κόκκων όπου καθορίζεται.
Για την υπηρεσία θαλασσινού νερού, ο συνδυασμός της δοκιμής δινορευμάτων και της δοκιμής υπολειπόμενης καταπόνησης είναι ιδιαίτερα σημαντικός: είναι η υπολειπόμενη τάση, όχι η σύνθεση, που κάνει έναν σωλήνα συμπυκνωτή να σπάει σε λίγους μήνες σε περιβάλλον που περιέχει αμμωνία ή ενώσεις αμίνης.
Επιλογή Βαθμού για το περιβάλλον υπηρεσίας
Η πρακτική λογική επιλογής ακολουθεί το νερό. Το καθαρό γλυκό νερό χαμηλού χλωρίου με μέτρια ταχύτητα είναι το παραδοσιακό σπίτι του ορείχαλκου και του κόκκινου ορείχαλκου. Το υφάλμυρο, ήπια μολυσμένο νερό ή το νερό υψηλότερης ταχύτητας, όπου ο κίνδυνος είναι η προσβολή πρόσκρουσης και όχι η γενική διάβρωση, απαιτεί αλουμίνιο ορείχαλκο, του οποίου το πλούσιο σε αλουμίνιο-υμένιο επιφάνειας αντέχει ταχύτερη ροή. Το θαλασσινό νερό, ιδιαίτερα το θαλασσινό νερό με υψηλή περιεκτικότητα σε χλώριο, αιωρούμενα στερεά ή υψηλή ταχύτητα, απαιτεί 90-10 χαλκονικέλιο και για την πιο απαιτητική εργασία, 70-30 χαλικονικέλιο χρησιμοποιείται επειδή η υψηλότερη περιεκτικότητά του σε νικέλιο δίνει τη μεγαλύτερη αντοχή σε πρόσκρουση και διάβρωση.
Ένας δεύτερος παράγοντας επιλογής είναι η θερμοκρασία και η αλληλεπίδρασή της με τη χημεία του νερού. Οι ορείχαλκοι γίνονται πιο ευαίσθητοι στη διάβρωση λόγω καταπόνησης καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία και κάθε περιβάλλον που μπορεί να απελευθερώσει αμμωνία ή αμίνες - ορισμένα χημικά επεξεργασίας νερού, ορισμένα λιπαντικά έλαια και οργανικά υγρά διεργασίας - θα πρέπει να κατευθύνει την επιλογή προς τα χαλκό-νικέλια. Το επίπεδο του σωλήνα στη δέσμη έχει επίσης σημασία, καθώς οι επάνω σειρές σε ορισμένους συμπυκνωτές μπορούν να εκτεθούν σε χώρο ατμού και σε αμμωνία που μεταφέρεται στον ατμό.
FAQ
Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ορείχαλκου ναυαρχείου C44300 και ορείχαλκου αλουμινίου C68700;
Ο ορείχαλκος Admiralty περιέχει περίπου 1% κασσίτερο με ελεγχόμενη προσθήκη αρσενικού και προορίζεται για καθαρό γλυκό και υφάλμυρο νερό. Ο ορείχαλκος αλουμινίου περιέχει περίπου 2% αλουμίνιο και προσθήκη ελεγχόμενου αρσενικού, το οποίο δημιουργεί μια πιο στιβαρή επιφανειακή μεμβράνη και τον καθιστά κατάλληλο για μολυσμένο νερό ψύξης υψηλότερης ταχύτητας όπου η προσβολή πρόσκρουσης είναι ο κύριος κίνδυνος διάβρωσης.
Ε: Πότε επιλέγεται το χαλικονικέλιο C71500 αντί του C44300;
Το C71500 με περίπου 29 έως 33 % νικέλιο επιλέγεται για υπηρεσίες θαλασσινού νερού, υψηλή ταχύτητα νερού ψύξης, μολυσμένα λιμάνια και συμπυκνωτές σταθμών παραγωγής ενέργειας όπου απαιτείται η υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση. Ο ορείχαλκος Admiralty είναι η πιο οικονομική επιλογή σε καθαρό γλυκό νερό χαμηλού χλωρίου με μέτρια ταχύτητα.
Ε: Ποια ιδιοσυγκρασία πρέπει να προσδιορίζεται για τον σωλήνα εναλλάκτη θερμότητας;
Ο ανοπτημένος σωλήνας είναι η κανονική επιλογή επειδή μπορεί να τυλιχτεί ή να επεκταθεί στο φύλλο σωλήνα χωρίς ρωγμές και η επιμήκυνσή του είναι μεγαλύτερη. Μια ελαφρά έλξη ή σκληρή ιδιοσυγκρασία καθορίζεται μόνο όπου απαιτείται πρόσθετη ακαμψία ή αντίσταση κραδασμών και οι απαιτήσεις μηχανικών ιδιοτήτων στη συνέχεια αλλάζουν ανάλογα.
Ε: Γιατί είναι υποχρεωτική η δοκιμή δινορευμάτων στον σωλήνα συμπυκνωτή;
Η δοκιμή δινορευμάτων είναι μια ολόκληρη, μη καταστρεπτική εξέταση που ανιχνεύει ρωγμές, ραφές, γύρους, εγκλείσματα και λέπτυνση τοίχων που η οπτική επιθεώρηση δεν μπορεί να αποκαλύψει. Δεδομένου ότι ένας μόνο σωλήνας με διαρροή μπορεί να κλείσει έναν συμπυκνωτή, η δοκιμή εφαρμόζεται σε κάθε σωλήνα και όχι σε δείγμα.
Ε: Τι σημαίνει το ASME SB111 σε ένα πιστοποιητικό υλικού;
Σημαίνει ότι ο σωλήνας παραγγέλθηκε και πιστοποιήθηκε σύμφωνα με την έκδοση κώδικα ASME του ASTM B111. Οι χημικές και μηχανικές απαιτήσεις είναι τεχνικά πανομοιότυπες, αλλά η τεκμηρίωση ευθυγραμμίζεται με τον κωδικό των δοχείων πίεσης ASME, ο οποίος έχει σημασία για πλοία που απαιτούν σφράγιση κωδικού και για επιθεώρηση από τρίτους-του εξοπλισμού υπό πίεση.
Ε: Ποιες πληροφορίες πρέπει να αναφέρονται σε μια έρευνα για το σωλήνα B111;
Ο αριθμός κράματος ή UNS, το πρότυπο συμπεριλαμβανομένης της έκδοσης κωδικού όπου είναι σχετικό, η ιδιοσυγκρασία, η εξωτερική διάμετρος, το ελάχιστο πάχος τοιχώματος, το ακριβές ή ονομαστικό μήκος και ανοχή, οι απαιτούμενες δοκιμές, η μέθοδος συσκευασίας και η απαιτούμενη τεκμηρίωση, συμπεριλαμβανομένου του πιστοποιητικού δοκιμής του μύλου και οποιασδήποτε επιθεώρησης- τρίτου μέρους.
