Что такое медно-никелевые трубы и трубки 90/10
Медно-никелевая труба, изготовленная из сплава 90/10, обозначенная UNS C70600 и обозначенная C7060X в каталогах и технических характеристиках некоторых поставщиков, представляет собой деформируемый медный сплав, в котором примерно девяносто процентов меди сочетается с десятью процентами никеля, а также с преднамеренными добавками железа и марганца. Содержание никеля стабилизирует прилипшую поверхностную пленку в морской воде, а добавление железа укрепляет эту пленку, делая ее устойчивой к ударному воздействию и эрозионной-коррозии. Именно такое поведение является причиной того, что этот сплав на протяжении десятилетий был эталонным материалом для морских трубопроводов, трубок конденсаторов и теплообменников, и почему он до сих пор используется в новых судовых, торговых и морских судах.
Обычно к нему группируются несколько близкородственных классов. UNS C71500, медно-никелевый сплав 70/30, обеспечивает более высокую прочность и лучшую устойчивость в быстротечной морской воде при более высокой плотности и стоимости. UNS C71640, 30-процентный сплав никеля с повышенным содержанием железа и марганца, выбран для морской воды,-насыщенной песком, или морской воды с высокой скоростью, где эрозия-коррозия является основным риском. UNS C70620 — это версия с ограниченным-остаточным содержанием состава 90/10, используемая в основном для сварных труб, в которой содержание свинца, цинка и других остаточных веществ удерживается в более жестких пределах, чем в стандарте C70600.
Классы, состав и применимые стандарты
| Оценка | Никель, % | Железо, % | Марганец, % | Типичные формы продукта |
|---|---|---|---|---|
| C70600 / C7060X | от 9,0 до 11,0 | от 1,0 до 1,8 | 1,0 макс. | Бесшовные трубы и трубки, пластины, фитинги |
| C70620 | от 9,0 до 11,0 | от 1,0 до 1,8 | 1,0 макс. | Сварная труба, ограниченные остатки |
| C71500 | от 29,0 до 33,0 | от 0,40 до 1,0 | 1,0 макс. | Труба, труба, пластина, фитинги |
| C71640 | от 29,0 до 32,0 | от 1,7 до 2,3 | от 1,5 до 2,5 | Трубка конденсатора и теплообменника |
Медно-никель серии C70600 заказывается в виде бесшовных труб для конденсаторов и теплообменников по ASTM B111, бесшовных труб по ASTM B466 и сварных труб по ASTM B467. Эквивалентные ссылки в других системах спецификаций включают EN 12451, JIS H3300 и GB/T 8890, поэтому одни и те же требования могут выполняться более чем одним семейством стандартов. Химический состав всегда соответствует действующему стандарту: медь составляет остаток, никель, железо и марганец содержатся в пределах, указанных выше, а остаточные элементы, такие как свинец и цинк, ограничиваются максимальными значениями, указанными в этом стандарте.
Размеры, допуски по толщине стенок и качество также зависят от стандарта заказа, а не от домашней практики. Отожженная труба поставляется для гибки, развальцовки и расширения; легкая тянутая труба обеспечивает более гладкий канал и более строгий контроль размеров; твердотянутая труба используется там, где требуется более высокая прочность в холодном состоянии. Концы труб обычно поставляются гладкими, со скошенными кромками для сварки или с резьбой, а диапазоны размеров охватывают как небольшие измерительные линии, так и трубы для морской воды большого диаметра.
Коррозионное поведение и механические характеристики
В отличие от нержавеющей стали, медь-никель не зависит от пассивной оксидной пленки. В аэрированной морской воде на поверхности образуется тонкий, сложный слой продуктов коррозии, который остается стабильным, обеспечивая низкую и практически равномерную скорость коррозии. Именно этот слой позволяет 90/10 переносить хлорированные, аэрированные и слегка загрязненные воды на кораблях, электростанциях и опреснительных установках, а также объясняет лучшую устойчивость сплава к биообрастанию, чем у большинства конкурирующих материалов, поскольку ионы меди, выделяющиеся на поверхности, препятствуют заселению морских организмов.
Предел прочности, предел текучести и удлинение соответствуют требованиям ASTM B111, ASTM B466 или ASTM B467 для заказанного состояния, и материал выпускается в соответствии с этими требованиями. При практическом проектировании марка 90/10 подходит для большей части трубопроводов конденсаторов и морской воды, тогда как марки C71500 и C71640 выбираются для систем с более высокими скоростями или для более тяжелых секций стенок, где дополнительная прочность позволяет использовать более экономичную толщину. Теплопроводность выше, чем у нержавеющих сталей, поэтому медно-никелевые трубки остаются предпочтительным выбором для конденсаторов и технологических теплообменников, где теплопередача имеет такое же значение, как и устойчивость к коррозии. Сплав не-немагнитен, сохраняет полезную пластичность при низких температурах и не подвержен переходу из пластичного состояния в хрупкое.
Типичные применения
Охлаждение морской воды, балластные и трюмные трубопроводы на судах, паромах и морских установках.
Трубки конденсатора и теплообменника на тепловых электростанциях и опреснительных установках.
Контуры охлаждающей воды для технологических установок, холодильных установок и центров обработки данных.
Пожарные магистрали и спринклерные линии в морских и морских условиях.
Трубчатые теплообменники на нефтеперерабатывающих заводах, химических заводах и терминалах сжиженного газа.
Линии перекачки рассола и морской воды, где агрессивное воздействие хлоридов и эрозия являются сильными.
Руководство по выбору, изготовлению и установке
Выбор начинается с химического состава воды, скорости потока и наличия взвешенных веществ. Медно-никель 90/10 используется по умолчанию при использовании чистой или слегка загрязненной морской воды и умеренных скоростях; там, где песок или ил переносятся во взвешенном состоянии или когда скорость достаточно высока, чтобы разрушить защитную пленку, более безопасным выбором являются марки 70/30 или C71640. Затем толщина стенки устанавливается таким образом, чтобы расчетная скорость оставалась в пределах диапазона, который выбранная марка может выдерживать в течение предполагаемого срока службы.
Сплав изготавливается так же, как и другие медные сплавы. Его можно резать пилением, механической обработкой или абразивными методами, сгибать в горячем или холодном состоянии, развальцовывать и раскатывать в трубные листы. При сварке используется соответствующий медно-никелевый присадочный материал с вольфрамовым инертным газом для тонкостенных труб и металлическим инертным газом или дугой под флюсом для более тяжелых труб; Поверхности соединений должны быть чистыми и сухими. Необходимо использовать расходные материалы,-не содержащие хлоридов, поскольку остаточные хлориды создают риск образования горячих трещин. Термическая обработка после сварки обычно не требуется. Изоляция и изоляция не должны содержать хлоридов-, а опоры из углеродистой стали, если они используются, должны быть изолированы или гальванически защищены в местах их смачивания.
Во время установки учитывайте тепловое расширение с помощью петель или сильфонов, сохраняйте расстояние между опорами в пределах, рекомендованных для толщины стенки, и избегайте ненужного травления или абразивоструйной обработки внутренних поверхностей, поскольку защитная пленка является основной защитой сплава. СОЖ, маркировочные мелки и смазки, содержащие углерод или серу, следует вытирать перед сваркой или отжигом. Трубопроводы, в которых медь-никель сочетается с нержавеющей или углеродистой сталью, изолируются изолирующими прокладками и втулками, чтобы гальваническая коррозия не концентрировалась на менее благородном материале.
Точки проверки и распространенные ошибки
Убедитесь, что марка и состояние, указанные в сертификате стана, соответствуют стандарту заказа и операции формования.
Убедитесь, что заказанная толщина стенки оставляет достаточный припуск на расчетную скорость и любой допуск на эрозию.
Прежде чем приступить к сварке или отжигу, обратите внимание на наличие углеродного загрязнения в результате маркировки, резки или манипуляций.
Убедитесь, что сварная труба C70620 поставляется там, где требуется сварная конструкция и более строгий контроль остаточных количеств.
Избегайте абразивоструйной обработки отверстия и избегайте чистящих средств на основе хлоридов для очистки сварных соединений.
Убедитесь, что прокладки и изолирующие втулки установлены там, где медь-никель встречается с менее благородным металлом.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: В чем разница между C70600 и C7060X?
C70600 — это обозначение UNS для медно-никелевого сплава 90/10. C7060X — это обозначение в каталоге и технических характеристиках, используемое для обозначения одного и того же семейства составов, включая версии с ограниченным остаточным содержанием, поэтому они взаимозаменяемы для целей спецификации, если указаны руководящие стандарты и пределы остаточного содержания.
Вопрос: Какой стандарт распространяется на бесшовные медно-никелевые трубы 90/10?
Бесшовные трубы заказываются по ASTM B466, бесшовные трубы конденсатора и теплообменника по ASTM B111, а сварные трубы по ASTM B467. EN 12451, JIS H3300 и GB/T 8890 охватывают одни и те же продукты в других системах спецификаций.
Вопрос: Когда следует использовать медно-никелевый сплав 70/30 вместо 90/10?
Выбирайте C71500 или C71640 там, где скорость потока высока, где песок или ил переносятся во взвешенном состоянии или где вода загрязнена настолько, что угрожает защитной пленке. При хорошем качестве воды и умеренных скоростях соотношение 90/10 обеспечивает наилучший баланс стоимости, прочности и коррозионной стойкости.
Вопрос: Почему в медно-никелевые сплавы добавляют железо?
Железо укрепляет защитную поверхностную пленку и повышает устойчивость к ударам и эрозионной-коррозии в проточной морской воде, которая является наиболее распространенным типом неисправности трубопроводов для морской воды.
Вопрос: Можно ли сваривать медно-никелевые трубы?
Да. Соответствующий медно-никелевый присадочный материал используется с вольфрамовым инертным газом для тонкостенных труб и металлическим инертным газом или дугой под флюсом для более тяжелых труб. Соединения должны быть чистыми,-свободными от хлоридов и углерода, а термообработка после сварки обычно не требуется.
Вопрос: Устойчив ли медно-никель к биообрастанию?
По сравнению с нержавеющей сталью и титаном это так. Ионы меди, высвобождаемые на смоченной поверхности, препятствуют заселению морских организмов, поэтому пленка загрязнения образуется медленнее, а интервалы очистки увеличиваются.
В: Какие темпераменты доступны?
Отожженная труба для изгиба и расширения, легкотянутая труба для более строгого контроля размеров и более гладкого канала, а также твердотянутая труба, для которой требуется более высокая прочность в холодном состоянии.
