ASTM B111 C70400 là loại ống đồng{2}}niken liền mạch, thường được gọi là niken 95-5 đồng-, trong đó đế đồng được hợp kim với khoảng 5% niken cùng với các chất bổ sung sắt và mangan được kiểm soát. Hợp kim này nằm giữa các loại đồng thau đơn giản và các loại đồng-niken 90-10 và 70-30: nó giữ được phần lớn tính dẫn nhiệt của đồng trong khi đạt được khả năng chống nước biển mà sự kết hợp niken, sắt và mangan mang lại. Ống được cung cấp ở nhiệt độ ủ O61 hoặc nhiệt độ thu hút ánh sáng H55 cho thiết bị ngưng tụ bề mặt, thiết bị bay hơi, bộ trao đổi nhiệt và cuộn dây ngưng tụ.
Nhân vật hợp kim
Niken trong dung dịch rắn làm tăng khả năng ăn mòn của nền và giúp hình thành màng oxit bám dính dày đặc; việc bổ sung sắt giúp ổn định lớp màng đó khỏi bị phân hủy dưới dòng nước chảy; và mangan cải thiện khả năng đúc và độ ổn định của màng. Kết quả là một ống có khả năng chống lại nước biển, phun muối và môi trường xử lý có tính axit nhẹ, với tốc độ ăn mòn điển hình dưới 0,1 mm/năm khi tiếp xúc với biển. Đó là lý do tại sao 95-5 đồng-niken được sử dụng rộng rãi cho các mạch nước biển và thiết bị truyền nhiệt không yêu cầu thông số kỹ thuật đầy đủ 90-10. Trong các tài liệu thương mại, hợp kim thường được viết là BFe5-1.5-0.5 theo hệ thống chỉ định vật liệu của Trung Quốc và nó tương ứng với UNS C70400 trong hệ thống ASTM.
Thành phần và hành vi cơ học
| Đồng, Cu | Số dư danh nghĩa 90-93% |
| Niken, Ni (kể cả Co) | 5-7% |
| Sắt, Fe | 1.0-1.8% |
| Mangan, Mn | bổ sung có kiểm soát để ổn định màng |
| kẽm, Zn | tối đa 1,0% |
| Chì, Pb | tối đa 0,05% |
| tính khí | Được ủ bằng O61 hoặc được vẽ bằng ánh sáng H55- |
| Độ bền kéo | ủ khoảng 380 MPa, tăng lên khoảng 585 MPa ở nhiệt độ khó hơn |
| Sức mạnh năng suất | ủ khoảng 120 MPa, tăng lên khoảng 380 MPa ở nhiệt độ khó hơn |
| Độ giãn dài | ủ khoảng 40%, giảm xuống còn khoảng 15% ở nhiệt độ khó hơn |
| Tỉ trọng | khoảng 8,8 g/cm³ |
Các giá trị cường độ ở trên mô tả phạm vi mà hợp kim thường đạt được theo nhiệt độ và được trích dẫn để hỗ trợ thiết kế sơ bộ. Các giá trị chấp nhận ràng buộc là độ bền kéo tối thiểu, cường độ năng suất tối thiểu và độ giãn dài tối thiểu mà ASTM B111 đặt ra cho số UNS và nhiệt độ cụ thể, đồng thời được nêu trong chứng chỉ kiểm tra vật liệu được cấp cho mỗi lô.
Dung sai kích thước
ASTM B111 lập bảng dung sai kích thước theo đường kính ngoài và độ dày thành. Đối với đường kính nhỏ và trung bình được sử dụng trong dịch vụ bình ngưng và trao đổi nhiệt, áp dụng các giá trị sau:
| Đường kính ngoài lên tới 12 mm | cộng hoặc trừ 0,076 mm |
| Đường kính ngoài trên 12 đến 18 mm | cộng hoặc trừ 0,10 mm |
| Đường kính ngoài trên 18 đến 25 mm | cộng hoặc trừ 0,15 mm |
| Độ dày của tường 0,50 đến 0,80 mm | cộng hoặc trừ 0,08 mm |
| Độ dày của tường 0,80 đến 0,90 mm | cộng hoặc trừ 0,08 mm |
| Độ dày của tường 0,90 đến 1,5 mm | cộng hoặc trừ 0,11 mm |
| Độ dày của tường 1,5 đến 2,1 mm | cộng hoặc trừ 0,13 mm |
| Độ dày của tường 2,1 đến 3,0 mm | cộng hoặc trừ 0,17 mm |
| Chiều dài lên tới 4500 mm | cộng 2,4 mm, trừ 0 |
| Chiều dài trên 4500 đến 6000 mm | cộng 3,2 mm, trừ 0 |
| Chiều dài trên 6000 đến 10000 mm | cộng 4,0 mm, trừ 0 |
Tính chất vật lý và nhiệt
Mật độ: khoảng 8,8 g/cm³, tạo ra đường ống nhẹ hơn thông số kỹ thuật 90-10 hoặc 70-30 tương đương
Độ dẫn nhiệt: khoảng 50 W/(m·K) ở nhiệt độ phòng, cao hơn nhiều so với thép không gỉ
Độ dẫn điện: thấp so với đồng nguyên chất, như mong đợi đối với hợp kim đồng{0}}niken, đây không phải là hạn chế đối với nhiệm vụ truyền nhiệt
Phản ứng từ: về cơ bản là không có từ tính, nên các phương pháp kiểm tra và tách từ có thể được áp dụng mà không bị nhiễu
Chế tạo: dễ dàng tạo hình nguội, giãn nở, hàn và hàn đồng, với hàn hồ quang được bảo vệ bằng khí mang lại chất lượng mối hàn tốt nhất
Kiểm tra và kiểm soát chất lượng
Các ống được cung cấp theo các yêu cầu thử nghiệm của ASTM B111: thử nghiệm dòng điện xoáy trên toàn bộ chiều dài theo Thực hành E243, thử nghiệm thủy tĩnh đối với ứng suất sợi được đặt theo tiêu chuẩn, và thử nghiệm giãn nở và làm phẳng trên các mẫu được lấy từ lô. Phân tích hóa học được lấy từ vật đúc hoặc từ ống thành phẩm theo yêu cầu và số nhiệt được đánh dấu trên mỗi ống sẽ liên kết nó trở lại với chứng chỉ kiểm tra vật liệu. Đối với dịch vụ nước biển, giấy chứng nhận phải được xem xét cùng với hàm lượng sắt và mangan, bởi vì sự kết hợp của niken với hai nguyên tố đó sẽ quyết định mức độ tồn tại của màng bảo vệ trong nước làm mát thực tế.
Ứng dụng
Kỹ thuật hàng hải: hệ thống đường ống nước biển, cụm ống ngưng tụ và trao đổi nhiệt, bộ làm mát nước bôi trơn và áo khoác trên tàu.
Lắp đặt ngoài khơi: dây nâng nước biển và thiết bị truyền nhiệt trên các bệ tiếp xúc với phun muối liên tục.
Khử muối và xử lý nước: thiết bị bay hơi và ống làm nóng trước, nơi có hàm lượng hợp kim thấp hơn là đủ.
Nhà máy năng lượng và hóa chất: Nhiệm vụ của thiết bị ngưng tụ và làm mát trong các đơn vị phát điện và hóa dầu xử lý nước có tính ăn mòn nhẹ.
Điện lạnh và điều hòa không khí: cuộn dây ngưng tụ và thiết bị bay hơi, trong đó cả tính dẫn nhiệt và khả năng chống ăn mòn của hợp kim đều được sử dụng.
Hướng dẫn lựa chọn và chế tạo
Chọn C70400 khi nước làm mát là nước biển hoặc nước lợ nhưng công suất vừa phải và chuyển sang 90-10 C70600 hoặc 70-30 C71500 khi nước bị ô nhiễm, tốc độ cao hoặc ống phải tồn tại khi bị nhiễm sunfua. Trong quá trình chế tạo, giữ ống ở trạng thái ủ để giãn nở thành các tấm ống, bảo vệ lỗ khoan khỏi bụi bẩn tại chỗ và tránh trộn hợp kim này với các thành phần thép trong mạch ướt mà không chú ý đến khớp nối điện. Các kết nối hàn phải được thực hiện sau quá trình cán khi thiết kế cho phép và lượng nhiệt đầu vào phải được kiểm soát để tránh mất nhiệt độ đã ủ ở khu vực mối nối.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: ASTM B111 C70400 là gì?
Đây là loại đồng-niken 95-5 được bao phủ bởi tiêu chuẩn ASTM B111 dành cho ống ngưng tụ liền mạch và ống nối sắt, với khoảng 5% niken và 1,4% sắt trong đế đồng.
Hỏi: Sự khác biệt giữa C70400 và C70600 là gì?
C70400 chứa khoảng 5% niken và C70600 chứa 9,0-11,0% niken. Hàm lượng niken cao hơn của C70600 mang lại khả năng chống chịu tốt hơn với nước biển bị ô nhiễm và vận tốc cao hơn, trong khi C70400 vẫn phù hợp với nhiệm vụ hàng hải vừa phải với chi phí hợp kim thấp hơn.
Q: Những loại nhiệt độ nào có sẵn?
Ủ O61 cho ống sẽ được giãn nở thành tấm ống và đèn H55-được rút ra cho ống cần độ bền cao hơn. Nhiệt độ xác định các đặc tính cơ học tối thiểu được chứng nhận cho lô hàng.
Q: Ống thường cần dày bao nhiêu?
Dịch vụ bình ngưng và trao đổi nhiệt thường sử dụng độ dày thành từ khoảng 0,5 mm đến 1,5 mm và việc lựa chọn phải cho phép tốc độ ăn mòn dự kiến trong suốt tuổi thọ thiết kế.
Q: Ống có thể hàn được không?
Có, với kỹ thuật phù hợp với đồng{0}}niken và hàn hồ quang được bảo vệ bằng khí sẽ mang lại kết quả tốt nhất. Hàn và hàn đồng cũng được sử dụng rộng rãi cho hợp kim này, đặc biệt là cho các phụ kiện và cuộn dây nhỏ.
Hỏi: Ống được giao được xác minh như thế nào?
Việc kiểm tra dòng điện xoáy có chiều dài đầy đủ, kiểm tra thủy tĩnh cũng như kiểm tra độ giãn nở và làm phẳng theo lô được thực hiện, đồng thời chứng chỉ kiểm tra vật liệu báo cáo thành phần, tính chất cơ học và kết quả kiểm tra không{0}}phá hủy.
