Медно-никелевые трубки и адмиралтейские латунные трубки в одном семействе спецификаций
Проектировщики теплообменников, конденсаторов и систем охлаждения работают с небольшой группой трубчатых материалов на основе меди, которые соответствуют одному и тому же стандарту заказа ASTM B111. В рамках этого стандарта медно-никелевые марки C70600 и C68700, а также адмиралтейская латунь марки C44300 подходят для большей части задач в морской воде, солоноватой воде и технологическом охлаждении. Понимание того, где находится каждый класс, позволяет выбрать наиболее экономичную трубку для данного химического состава воды, скорости потока и требований к сроку службы.
UNS C70600 — медно-никелевый сплав 90/10. Его коррозионная стойкость обусловлена стабильной поверхностной пленкой, которая образуется в газированной воде, и это универсальный выбор для чистой морской воды и систем охлаждения с умеренными скоростями. UNS C68700 — это алюминиевая латунь. Добавление алюминия образует защитную пленку, которая особенно эффективна в чистой, быстротекущей морской воде, что делает этот сорт распространенным выбором для конденсаторов прибрежных электростанций. UNS C44300 — это адмиралтейская латунь, медно-цинковый сплав, ингибированный оловом и с небольшой добавкой мышьяка, которая подавляет обесцинкование при использовании охлаждающей воды.
Состав и стандартные требования
| УНС | Общее имя | Ключевые легирующие элементы | Типичная обязанность |
|---|---|---|---|
| C70600 | 90/10 медь-никель | Никель от 9,0 до 11,0 процентов, железо от 1,0 до 1,8 процента, марганец не более 1,0 процента. | Охлаждение морской водой, морские трубопроводы, конденсаторы |
| C68700 | Алюминий латунь | Алюминий от 1,8 до 2,5 процентов, мышьяк в качестве ингибитора, баланс меди и цинка. | Конденсаторы чистой морской воды, высокоскоростная охлаждающая вода |
| C44300 | Адмиралтейская латунь | Олово от 0,9 до 1,2 процента, мышьяк в качестве ингибитора, остальное медь и цинк. | Охлаждение пресной и солоноватой воды, технологические теплообменники |
Трубы, соответствующие стандарту ASTM B111, поставляются с состоянием, указанным в стандарте, обычно отожженным для гибки и прокатки в трубные решетки, с механическими требованиями к пределу прочности, пределу текучести и удлинению, применимым к заказанной марке и отпуску. Химический состав, размер зерна и механические показатели подтверждены протоколом заводских испытаний. Эквивалентные ссылки за пределами Северной Америки включают GB/T 8890, JIS H3300 и EN 12451, и в каждой системе указаны одни и те же номинальные классы, что позволяет ответить на один технический запрос в соответствии с несколькими стандартами.
Концы труб поставляются в чистом виде или подготовленными к прокатке, а толщина стенок выбирается таким образом, чтобы расчетная скорость потока оставалась в диапазоне, допустимом для данной марки. Как медь-никель, так и алюминиевая латунь имеют поверхностную пленку, поэтому пределы скорости указаны в спецификациях проекта, а не в самом стандарте, и они ниже там, где вода переносит взвешенные твердые частицы.
Где каждый класс показывает лучшие результаты
Адмиралтейская латунь экономична и обладает хорошей теплопроводностью, что делает ее привлекательной для контуров пресной, солоноватой воды и чистой охлаждающей воды на электростанциях, нефтеперерабатывающих и химических заводах. Его ограничением является то, что аммиак и соединения аммония в воде могут вызывать коррозионное растрескивание под напряжением, а его стойкость к обесцинкованию зависит от того, находятся ли добавки олова и мышьяка в пределах, требуемых стандартом. Поэтому это плохой выбор, если охлаждающая вода загрязнена аммиаком или условия эксплуатации создают остаточные напряжения в трубке.
Алюминиевая латунь — вариант с более высокой скоростью. Пленка с высоким содержанием алюминия защищает трубку в чистой, аэрированной, быстро движущейся морской воде. Этот материал широко используется в прибрежных конденсаторах. Он более чувствителен, чем медь-никель, к загрязненной или застойной воде и требует такого же внимания к хлоридным отложениям и контролю остаточных напряжений.
Медно-никель 90/10 выдерживает более широкий диапазон качества воды, включая слегка загрязненную и хлорированную воду, и лучше противостоит биообрастанию, чем латуни. Там, где песок или ил переносится во взвешенном состоянии или скорость особенно высока, вместо этого выбирается медно-никелевая марка 70/30 или медно-никелевый сплав, содержащий железо и марганец, поскольку эти марки сохраняют свою пленку в более агрессивных условиях эрозии.
Применение в системах теплопередачи и охлаждения
Кожухотрубные конденсаторы на тепловых электростанциях и парогазовых установках.
Теплообменники охлаждающей воды на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических предприятиях.
Судовые системы охлаждения, охладители смазочного масла и генераторы пресной воды на борту судна.
Испарители опреснительных установок и подогреватели рассола.
Чиллеры, конденсаторы и теплообменники систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Мазут, смазочное масло и технологические охладители на промышленных предприятиях.
Практика выбора, изготовления и трубных решеток
Выбор трубок следует начинать с анализа воды и расчета скорости, а не с цены. Марка, толщина стенки и отпуск выбираются вместе, поскольку более тонкая стенка более прочной марки может быть менее прочной, чем более тяжелая стенка стандартной марки, если типом разрушения является эрозия, а не напряжение. После выбора трубы следует проверить материал трубной решетки, процедуру расширения и расположение водяной камеры, чтобы сборка не создавала гальваническую пару, которая концентрирует воздействие на концах трубы.
При монтаже труб используются прокатка, развальцовка или, если этого требуют условия, сварка. Расширение рулона необходимо контролировать так, чтобы трубка была плотной, не была чрезмерно расширена и утончена, а концы труб перед прокаткой должны быть чистыми и свободными от масла. Гибку производят в отожженном состоянии оправкой, при которой радиус изгиба мал, а отверстие должно быть защищено от загрязнения и от хлоридсодержащих смазок. При эксплуатации следует использовать методы, соответствующие материалу: щетку, мягкие абразивные или химические чистящие средства, не повреждающие защитную пленку.
Точки проверки и распространенные ошибки
Подтвердите сорт и температуру в зависимости от химического состава воды и расчетной скорости.
Проверьте сертификат завода на наличие элементов-ингибиторов, поскольку уровни олова и мышьяка определяют стойкость адмиралтейской латуни к обесцинкованию.
Прежде чем вводить в эксплуатацию адмиралтейскую латунь, ищите источники остаточного напряжения, в которых может присутствовать аммиак.
Во время хранения и установки в отверстиях трубок не должно быть отложений, содержащих хлориды.
Убедитесь, что расширение контролируется, поскольку чрезмерная прокатка приводит к утончению стенки трубы и созданию общей точки разрушения.
Убедитесь, что трубная решетка и конструкция водяной камеры не образуют гальваническую пару с трубкой.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Что охватывает ASTM B111?
ASTM B111 охватывает бесшовные трубы из меди и медных сплавов для конденсаторов, теплообменников и аналогичного теплообменного оборудования, включая медно-никелевые марки C70600, C71500 и C71640, а также латуни C44300 и C68700.
Вопрос: Какой класс следует использовать для охлаждения морской воды?
Для чистой морской воды при умеренной скорости обычно выбирают медно-никелевый сплав 90/10. Там, где вода быстрая и чистая, для конденсаторов часто выбирают алюминиевую латунь. Там, где вода несет песок или ил, предпочтительны более легированные медно-никелевые марки.
Вопрос: Почему в адмиралтейскую латунь добавляют мышьяк?
Мышьяк является ингибитором, подавляющим обесцинкование в охлаждающей воде. Это обязательный элемент стандартного состава, а не примесь, и его уровень указывается в протоколе заводских испытаний.
Вопрос: Можно ли использовать адмиралтейскую латунную трубку в воде, содержащей аммиак?
Этого следует избегать. Аммиак и соединения аммония могут вызывать коррозионное растрескивание под напряжением в медно-цинковых сплавах, поэтому медно-никелевая трубка является более безопасным выбором там, где такое загрязнение возможно.
Вопрос: От чего зависит толщина стенки трубки теплообменника?
Толщина стенки зависит от расчетного давления, допусков на коррозию и эрозию, требований к расширению трубной решетки и допустимой скорости потока, все это оценивается в соответствии с классом, выбранным для химического режима воды.
Вопрос: Как труба устанавливается в трубную решетку?
Большая часть труб подвергается прокатке в трубную решетку. Расширение необходимо контролировать, чтобы избежать перекатывания, а концы труб и отверстия перед работой должны быть чистыми и свободными от масла.
Вопрос: Доступны ли эквивалентные стандарты за пределами Северной Америки?
Да. GB/T 8890, JIS H3300 и EN 12451 охватывают один и тот же диапазон трубок теплообменника из медного сплава, а номинальные классы близко совпадают, поэтому проект можно указать в любой системе.
