Правильная термическая обработка медно-никелевой трубки ASTM B111 C70600
C70600 (90-10 медь-никель, UNS C70600) — это сплав,-стойкий к морской воде, широко используемый для изготовления трубок теплообменников и конденсаторов. Термическая обработка этого сплава преследует три цели: - размягчение после холодной обработки (отжиг), уменьшение остаточных- напряжений (снятие напряжений) и предотвращение повреждений от перегрева. В этом руководстве объясняется правильная практика и распространенные ошибки.
Нужна ли C70600 термообработка после-сварки? Нет.
C70600 не требует термообработки после-сварки. В отличие от углеродистой стали или некоторых нержавеющих сплавов, он сохраняет свою коррозионную стойкость и механические свойства в-сваренном состоянии; PWHT может фактически вызвать рост зерен и снизить прочность. Единственное исключение: если труба была подвергнута сильной холодной обработке (обжатие более чем на 30 %), а затем сварена, может оказаться полезным отжиг для снятия напряжения- при температуре 300–400 градусов в течение 30 минут.
| Состояние | Нужна термическая обработка? |
|---|---|
| Как-сварка, легкая холодная обработка | Нет |
| As-welded, heavy cold work (>30%) | Дополнительное снятие стресса |
| Отожженная труба (О60) перед сваркой | Нет |
| Твердотянутая-труба перед сваркой | Нет -, но сварка методом жесткой-протяжки не рекомендуется. |
| U-формирование изгиба | Рекомендуется снять напряжение после изгиба. |
Полный отжиг: 650–750 градусов
Полный отжиг восстанавливает мягкость и пластичность после холодной волочения, рекристаллизует зеренную структуру и снимает внутренние напряжения. Рекомендуемый цикл:
| Шаг | Температура | Время | Охлаждение |
|---|---|---|---|
| Нагреть до температуры | 650–750 градусов | 30–60 мин на толщину 25 мм | - |
| Замочить | Держите при температуре | 30–60 мин. | - |
| Прохладный | Ниже 300 градусов | По мере необходимости | Закалка воздухом или водой |
Что дает отжиг:снимает внутренние напряжения при холодном волочении, восстанавливает пластичность при изгибе и расширении, рекристаллизует зеренную структуру, не изменяет коррозионную стойкость (что обусловлено наличием в составе 9–11 % Ni и 1,0–1,8 % Fe).Чего он не делает:он не удаляет поверхностный оксид (травление — это отдельный этап), не меняет химический состав и не улучшает качество материала низкого- качества.
Отжиг для снятия напряжения-: 300–400 градусов.
Снятие напряжений применяется после холодного изгиба (U-изгибов) или легкой холодной обработки. Это снижает остаточное напряжение без полного размягчения трубы. Типичная практика: 300–400 градусов в течение 30–60 минут, затем охлаждение на воздухе. Используйте для снятия напряжений U-изогнутые-трубки теплообменника, трубки, подверженные вибрации в процессе эксплуатации (охладители компрессоров) и послеремонтную сварку; обычно в этом нет необходимости для прямых трубок, легких изгибов (радиус > 5 × наружный диаметр) или трубок с тонкими-стенками толщиной менее 1,0 мм (опасность деформации).
Что произойдет, если C70600 перегреется?
| Температура | Эффект |
|---|---|
| 750 градусов | Нормальный отжиг - приемлем |
| 800 градусов | Начинается рост зерна |
| 850 градусов | Чрезмерный рост зерен - снижает прочность |
| 900 градусов | Окисление поверхности, потенциальное растрескивание |
| Выше ~ 950 градусов | Начинается плавление (солидус около 1080–1100 градусов). |
Признаки перегрева: трубка становится хрупкой (не проходит испытание на изгиб), поверхностная окалина становится толстой и черной, зернистая структура видна невооруженным глазом после травления или предел прочности при растяжении падает ниже примерно 310 МПа. Во избежание перегрева используйте печь с контролируемой-атмосферой и термопарами, не используйте открытое пламя для отжига и следите за температурой во время цикла.
Влияние на механические свойства
| Состояние | Растяжимость (МПа) | Выход (МПа) | Удлинение (%) | Твердость (HRB) |
|---|---|---|---|---|
| Твердотянутый (H80) | 400–550 | 350–450 | 8–15 | 80–95 |
| Стресс снят | 350–450 | 250–350 | 15–25 | 65–80 |
| Отожженный (O60) - стандарт | 310–380 | 105–150 | 30–45 | 40–65 |
| Over-annealed (>800 градусов) | Ниже 310 | Ниже 100 | 45–60 | Ниже 40 |
Указание термообработки в заказе на поставку
Всегда четко обозначайте состояние настроения. Пример формулировки: «Труба по ASTM B111, сплав C70600, бесшовная, отожженная (отпуск O60). Полный отжиг при температуре 650–750 градусов в печи с контролируемой атмосферой. Сертификат стана, подтверждающий отпуск и механические свойства в соответствии с ASTM B111». Общие коды отпуска: O60 (стандартный мягкий отжиг -), O61 (снятие напряжений - после холодной штамповки), O30 (слегка холоднотянутый - более высокая прочность), H80 (жесткотянутый -, не для теплообменников). Для трубок теплообменника используйте отожженные (O60) для прокатки трубных решеток и снятия напряжения-для U-пучков изгибов; не используйте жестко-трубы там, где требуется расширение.
Правильная термообработка трубы C70600 означает: отсутствие PWHT после обычной сварки; полный отжиг при температуре 650–750 градусов для восстановления пластичности после нагарта; снятие напряжений при 300–400 градусах после тяжелых изгибов или холодных работ; строгое избегание температур выше 800 градусов; и спецификация отожженного состояния O60 для эксплуатации в теплообменниках. Коррозионная стойкость обусловлена составом, а не термической обработкой, поэтому отожженные,-снятые напряжения и вытянутые трубы имеют аналогичные характеристики в морской воде.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между отжигом и снятием напряжений для C70600?
Отжиг проводится при температуре 650–750 градусов и полностью размягчает трубку с рекристаллизованной зеренной структурой. Снятие напряжений осуществляется при температуре 300–400 градусов и снижает остаточное напряжение без существенного изменения структуры зерна или твердости.
Могу ли я отжечь трубку C70600 в полевой мастерской с помощью горелки?
Нет. Нагрев горелки неравномерен и может привести к локальному перегреву. Для отжига требуется печь с контролируемой атмосферой. При полевых работах используйте снятие напряжений при более низкой температуре, если это абсолютно необходимо, или купите предварительно-отожженные трубы.
Влияет ли термообработка на коррозионную стойкость C70600?
Нет. Коррозионная стойкость C70600 обусловлена его химическим составом (9–11 % никеля, 1,0–1,8 % железа), а не термической обработкой. Отожженные, снятые напряжения и холоднотянутые трубы обладают одинаковой стойкостью к коррозии в морской воде.
Почему некоторые поставщики поставляют C70600 в твердом тянутом состоянии, а не в отожженном?
Производство твердотянутых труб обходится дешевле, поскольку отсутствует отжиг. Некоторые поставщики делают это, чтобы сократить расходы. Однако твердотянутые трубы трескаются при расширении и их следует браковать. Всегда требуйте отожженный отпуск O60.
Как проверить, правильно ли отожжена трубка, без лаборатории?
Выполните испытание на изгиб. Вырежьте образец диаметром 150 мм. Согните его на 90 градусов вокруг оправки диаметром, равным 2 наружным диаметрам трубки. Отожженная труба гнется без образования трещин. Жестко вытянутая трубка трескается или имеет надрывы на поверхности.
Какой метод охлаждения после отжига C70600 – водой или воздухом?
Оба приемлемы. Закалка в воде дает несколько большую прочность. Воздушное охлаждение происходит медленнее и обеспечивает максимальную пластичность. Для большинства приложений подойдет любой метод. Стандарт не определяет метод охлаждения.
Могу ли я использовать вакуумную печь для отжига C70600?
Да, вакуумная печь превосходна, поскольку предотвращает окисление поверхности. Если вы используете вакуумную печь, поддерживайте температуру 650–700 градусов в течение 30–60 минут. Охладить в вакууме или закачкой инертным газом.
Затвердевает ли C70600 при холодном волочении?
Да, существенно. Холодное волочение уменьшает сечение на 30–70 % и повышает предел прочности с 310 МПа до 450–550 МПа. Удлинение падает с 30–45% до 8–15%. Отжиг необходим для восстановления пластичности.
Какой размер зерна является нормальным для отожженной трубки C70600?
Средний диаметр зерна 0,015–0,045 мм (размер зерна по ASTM 9–6). Мелкое зерно придает большую прочность. Крупные зерна обеспечивают лучшее сопротивление ползучести при высоких температурах. Для большинства видов эксплуатации теплообменников лучше всего подходит зерно средней зернистости (0,025 мм).
Сколько раз можно повторно-отжигать C70600?
Много раз. C70600 не теряет способности к отжигу даже после нескольких циклов. Однако повторный нагрев вызывает окисление поверхности и постепенное укрупнение зерна. На практике допустимо 2–3 повторных-цикла отжига.
Методы тестирования
Вихретоковое испытание (ECT) по ASTM E243
Гидростатическое испытание до 20 МПа
PMI (XRF) для проверки сплавов при каждой плавке
Испытание механических свойств (растяжение, твердость, сплющивание, расширение)
Микроскопическое исследование зернистой структуры
Испытание на сплющивание согласно ASTM B111
Испытание на обратное сплющивание сварных труб (где применимо)
Измерение размера зерна согласно ASTM E112
Стандарты упаковки
Пластиковые торцевые заглушки на обоих концах для предотвращения загрязнения.
Индивидуальная полиэтиленовая упаковка для каждой тубы.
Деревянные ящики или стальные катушки на экспорт.
Влаго-бумага и влагопоглотитель для морской перевозки
Этикетка с номером плавки, размером, состоянием и количеством на каждой упаковке.
Цветные-полосы для идентификации состояния (зеленые для отожженных)
Антикоррозионная-бумага между слоями трубок
Производственное оборудование
Экструзионный пресс (1500Т и 2500Т)
Машины холодной вытяжки (10 линий, наружный диаметр от 4 до 90 мм)
Печи отжига (контролируемая атмосфера, 650–750 градусов, 3 шт.)
Линии выпрямления и резки
U-гибочная машина для трубок теплообменника
Машины вихретокового контроля (3 шт.)
Пистолет PMI для внутри-проверки сплавов
Твердомер (Роквелла и Виккерса)
Наш ассортимент медной продукции
| Форма продукта | Обычные сплавы | Диапазон размеров |
|---|---|---|
| Трубка (бесшовная) | C10100, C10200, C12200, C70600, C71500, C44300, C68700 | наружный диаметр 4–90 мм, масса 0,3–5,0 мм. |
| Труба (бесшовная) | C12200, C70600, C71500 | НД 10–108 мм, WT 1,0–8,0 мм |
| Пруток/пруток (круглый, шестигранный, квадратный) | C10100, C10200, C11000, C36000, C46400, C63000 | Диаметр 3–100 мм |
| Проволока | C10100, C10200, C11000, C16200, C19400 | Диаметр 0,1–8,0 мм |
| Полоса/катушка | C10100, C10200, C11000, C19400, C26000, C26800, C52100 | Толщина 0,1–3,0 мм, ширина до 400 мм. |
| Плита/лист | C10100, C10200, C11000, C12200, C70600, C71500, C46400 | Толщина 0,5–50 мм, ширина до 1000 мм. |
