ASTM B111 bao gồm những gì
ASTM B111 là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ống và ống sắt liền mạch bằng đồng và hợp kim đồng dành cho thiết bị ngưng tụ bề mặt, thiết bị bay hơi và bộ trao đổi nhiệt. Nó xác định các hợp kim được phép, giới hạn thành phần hóa học, các yêu cầu về tính chất cơ học theo nhiệt độ, dung sai kích thước, các khuyết tật cho phép và các phương pháp thử phải được áp dụng trước khi vận chuyển. Tiêu chuẩn này áp dụng cho ống có đường kính ngoài lên đến 3 1/8 in (79,4 mm), bao phủ phần lớn các bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống cũng như bó bình ngưng.
ASME SB111 là phiên bản mã nồi hơi và bình chịu áp lực ASME có cùng thông số kỹ thuật. Thành phần hóa học và các yêu cầu cơ học của SB111 và B111 giống hệt nhau về mặt kỹ thuật và các đơn đặt hàng thiết bị áp suất thường được đặt cho SB111 để tài liệu về vật liệu phù hợp với các yêu cầu dán tem mã của bình. Ống đồng-niken cho các nhiệm vụ tương đương cũng được sản xuất theo tiêu chuẩn GB/T 8890, JIS H3300 và BS EN 12451, đồng thời người mua làm việc trên các hệ thống này nên so sánh các điều khoản về nhiệt độ, dung sai và kiểm tra thay vì chỉ riêng tên cấp.
Nhóm cấp cho dịch vụ trao đổi nhiệt
B111 bao gồm đồng nguyên chất, đồng thau, đồng nhôm và hợp kim đồng{1}}niken và việc lựa chọn trong số chúng được quyết định bởi tính chất hóa học của nước làm mát và tốc độ ống dự kiến. Các loại đồng như C10200 không chứa oxy, C12000 phốt pho dư lượng thấp và phốt pho dư lượng cao C12200 được sử dụng trong nước ngọt sạch và trong các ứng dụng mà ô nhiễm đồng trong quy trình không phải là vấn đề đáng lo ngại. Đồng thau và đồng niken chiếm ưu thế trong nhiệm vụ ngưng tụ và trao đổi nhiệt, và ba loại được đặt hàng thường xuyên nhất là đồng thau đô đốc, đồng thau nhôm và đồng niken 70-30.
| số UNS | Tên chung | Thành phần danh nghĩa | Dịch vụ điển hình |
|---|---|---|---|
| C44300 | Đồng thau hải quân | Khoảng 71 % Cu, 1 % Sn, bổ sung asen có kiểm soát, cân bằng kẽm | Bình ngưng nước ngọt và nước lợ sạch, bình ngưng bề mặt hơi nước |
| C44400 / C44500 | Đồng đô đốc bị ức chế | Đồng thau hàng hải có chất ức chế antimon hoặc phốt pho thay vì asen | Các nhiệm vụ tương tự khi hạn chế asen hoặc khi ưu tiên sử dụng chất ức chế khác |
| C68700 | Đồng thau nhôm | Khoảng 77 % Cu, khoảng 2 % Al, bổ sung asen có kiểm soát, cân bằng kẽm | Nước làm mát nước lợ, ô nhiễm và tốc độ cao hơn, bình ngưng biển |
| C70600 | 90-10 đồng niken | Khoảng 90% Cu, 9 đến 11% Ni, 1 đến 1,8% Fe, lên tới 1% Mn | Làm mát nước biển, khử muối, trao đổi nhiệt ngoài khơi và trên tàu |
| C71500 | 70-30 đồng niken | Khoảng 70% Cu, 29 đến 33% Ni, 0,4 đến 1% Fe, lên tới 1% Mn | Nước biển vận tốc cao hoặc bị ô nhiễm nặng, bình ngưng của nhà máy điện |
| C23000 | Đồng đỏ | Khoảng 85% Cu, cân bằng kẽm, hàm lượng chì và sắt thấp | Bộ trao đổi nhiệt chung và ống ngưng tụ trong nước sạch |
Hợp kim bổ sung không phải là trang trí. Thiếc và asen trong đồng thau đô đốc, nhôm và asen trong đồng thau nhôm cũng như sắt và mangan trong đồng-niken tạo nên hoặc ổn định màng bề mặt bảo vệ cho phép ống tiếp xúc liên tục với dòng nước chảy. Đó là lý do tại sao giới hạn thành phần trong tiêu chuẩn rất hẹp và tại sao phân tích-ngoài{3}}giới hạn là lý do hợp lệ để loại bỏ ngay cả khi các đặc tính cơ học đã vượt qua.
Tính chất cơ học và nhiệt độ
B111 yêu cầu mỗi ống phải đáp ứng các đặc tính kéo được chỉ định cho hợp kim và nhiệt độ của nó. Ống ủ, là điều kiện cung cấp bình thường cho các bó trao đổi nhiệt phải được cuộn thành các tấm ống, có độ bền thấp nhất và độ giãn dài cao nhất và được thiết kế để giãn nở vào lỗ ống mà không bị nứt. Nhiệt độ kéo nhẹ và kéo cứng nâng cao yêu cầu về độ bền kéo và năng suất cũng như giảm độ giãn dài và được sử dụng khi độ cứng hoặc khả năng chống rung là yêu cầu kiểm soát.
Đối với các loại đồng thau và đồng niken, độ bền kéo tối thiểu được chỉ định trải dài trong khoảng từ 275 đến 415 MPa (khoảng 40 đến 60 ksi) từ trạng thái được ủ đến điều kiện kéo cứng, với đồng-niken ở đầu trên của phạm vi được ủ và đồng thau có thể có giá trị cao hơn khi chúng được cung cấp gia công nguội. Do đó, mọi thông số kỹ thuật phải nêu rõ ràng về nhiệt độ, bởi vì cùng một loại được cung cấp ở nhiệt độ khác nhau sẽ không đáp ứng một thiết kế đã được kiểm tra dựa trên bộ đặc tính được ủ hoặc cứng.
Kích thước, dung sai và điều kiện cung cấp
Ống được sắp xếp theo đường kính ngoài, độ dày và chiều dài của thành, đồng thời đặt ra dung sai tiêu chuẩn cho từng loại cùng với các giới hạn về độ lệch tâm, độ bầu dục và độ thẳng của thành. Độ dày của thành phải đủ cho áp suất thiết kế sau khi áp dụng dung sai của máy nghiền, do đó nên sử dụng thành tối thiểu thay vì thành danh nghĩa trong tính toán áp suất. Chiều dài thường được cung cấp dưới dạng chiều dài thẳng 3 m, 5,8 m, 6 m, 11,8 m hoặc 12 m hoặc được cắt theo chiều dài bó chính xác mà người mua yêu cầu.
Ống được cung cấp sạch sẽ và khô ráo từ trong ra ngoài, các đầu được mài nhẵn và bảo vệ khi vận chuyển. Khi ống sẽ được mở rộng thành tấm ống, độ hoàn thiện bề mặt, độ cứng và hình bầu dục của các đầu ống cũng quan trọng như kích thước thân vì những điều này chi phối chất lượng của mối nối cán. Vòng đai, được sử dụng cho các đầu vào của ống ngưng tụ nơi nước đi vào, được cung cấp dưới dạng vòng đệm có cùng thông số kỹ thuật.
Yêu cầu kiểm tra và kiểm tra
B111 yêu cầu một trình tự thử nghiệm toàn diện và thông số kỹ thuật của người mua phải nêu rõ những thử nghiệm nào sẽ được chứng kiến hoặc báo cáo:
Kiểm tra dòng điện xoáy trên mỗi ống, để phát hiện các vết nứt, đường nối, tạp chất và sự gián đoạn của thành ống.
Kiểm tra áp suất thủy tĩnh hoặc khí nén, để chứng minh ống bị rò rỉ ở áp suất quy định.
Kiểm tra độ căng, để xác minh rằng độ bền kéo và độ giãn dài đáp ứng yêu cầu đối với hợp kim và tính khí.
Thử nghiệm làm phẳng và giãn nở để chứng minh độ dẻo và tính thích hợp khi cuộn thành tấm ống.
Thử nghiệm hơi nitrat và amoniac thủy ngân để xác nhận khả năng không bị ảnh hưởng bởi ứng suất bên trong và độ nhạy ăn mòn do ứng suất trong đồng thau.
Phân tích hóa học và kiểm tra bằng kính hiển vi, để xác nhận thành phần và cấu trúc, bao gồm cả việc không có tạp chất có hại và kích thước hạt chính xác nếu được chỉ định.
Đối với dịch vụ nước biển, sự kết hợp giữa thử nghiệm dòng điện xoáy và thử nghiệm ứng suất dư là đặc biệt quan trọng: chính ứng suất dư chứ không phải thành phần làm cho ống ngưng tụ bị nứt trong vài tháng trong môi trường có chứa các hợp chất amoniac hoặc amin.
Chọn cấp độ cho môi trường dịch vụ
Logic lựa chọn thực tế theo dòng nước. Nước ngọt sạch, ít clorua với tốc độ vừa phải là ngôi nhà truyền thống của đồng đô đốc và đồng đỏ. Nước lợ, ô nhiễm nhẹ hoặc có vận tốc cao hơn, nơi có nguy cơ bị va chạm thay vì ăn mòn nói chung, đòi hỏi phải sử dụng đồng thau nhôm, có màng bề mặt giàu nhôm-có thể chịu được dòng chảy nhanh hơn. Nước biển, đặc biệt là nước biển có hàm lượng clorua cao, chất rắn lơ lửng hoặc vận tốc cao, đòi hỏi 90-10 cupronickel và đối với nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe nhất, 70-30 cupronickel được sử dụng vì hàm lượng niken cao hơn mang lại khả năng chống va đập và ăn mòn cao nhất.
Yếu tố lựa chọn thứ hai là nhiệt độ và sự tương tác của nó với thành phần hóa học của nước. Đồng thau trở nên dễ bị nứt do ăn mòn do ứng suất hơn khi nhiệt độ tăng và bất kỳ môi trường nào có thể giải phóng amoniac hoặc amin - một số hóa chất xử lý nước, một số loại dầu bôi trơn và chất lỏng xử lý hữu cơ - nên hướng lựa chọn hướng tới đồng-niken. Mức độ của ống trong bó cũng quan trọng, vì các hàng trên trong một số bình ngưng có thể tiếp xúc với không gian hơi và amoniac mang theo trong hơi nước.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Sự khác biệt giữa đồng đô đốc C44300 và đồng thau nhôm C68700 là gì?
Đồng thau Admiralty chứa khoảng 1% thiếc với lượng bổ sung asen được kiểm soát và được dùng cho nước ngọt và nước lợ sạch. Đồng thau nhôm chứa khoảng 2% nhôm và lượng arsenic được bổ sung có kiểm soát, giúp tạo nên một lớp màng bề mặt chắc chắn hơn và làm cho nó phù hợp với nước làm mát bị ô nhiễm, vận tốc cao hơn, nơi mà sự va chạm là nguy cơ ăn mòn chính.
Hỏi: Khi nào C71500 đồng niken được chọn thay vì C44300?
C71500 với khoảng 29 đến 33 % niken được chọn cho dịch vụ nước biển, tốc độ nước làm mát cao, bến cảng bị ô nhiễm và bình ngưng của nhà máy điện, nơi yêu cầu khả năng chống ăn mòn cao nhất. Đồng thau Admiralty là sự lựa chọn kinh tế hơn trong nước ngọt sạch, có hàm lượng clorua thấp với vận tốc vừa phải.
Q: Nên chỉ định nhiệt độ nào cho ống trao đổi nhiệt?
Ống ủ là lựa chọn thông thường vì nó có thể cuộn hoặc giãn thành tấm ống mà không bị nứt và độ giãn dài của nó là cao nhất. Tính chất kéo nhẹ hoặc kéo cứng chỉ được chỉ định khi cần thêm độ cứng hoặc khả năng chống rung và sau đó các yêu cầu về đặc tính cơ học sẽ thay đổi tương ứng.
Hỏi: Tại sao việc kiểm tra dòng điện xoáy trên ống ngưng tụ là bắt buộc?
Kiểm tra dòng điện xoáy là một quá trình kiểm tra toàn bộ chiều dài, không{0}}phá hủy nhằm phát hiện các vết nứt, đường nối, mối nối, tạp chất và độ mỏng của tường mà việc kiểm tra bằng mắt không thể phát hiện được. Vì một ống rò rỉ có thể làm tắt bình ngưng nên thử nghiệm được áp dụng cho mọi ống chứ không phải cho một mẫu.
Hỏi: ASME SB111 có ý nghĩa gì trên chứng chỉ vật chất?
Điều đó có nghĩa là ống đã được đặt hàng và được chứng nhận theo phiên bản mã ASME của ASTM B111. Các yêu cầu về hóa học và cơ học giống hệt nhau về mặt kỹ thuật, nhưng tài liệu phù hợp với mã bình chịu áp lực ASME, điều này quan trọng đối với các bình yêu cầu dán tem và để-bên thứ ba kiểm tra thiết bị áp lực.
Hỏi: Thông tin gì cần được nêu trong yêu cầu về ống B111?
Số hợp kim hoặc UNS, tiêu chuẩn bao gồm phiên bản mã nếu có liên quan, nhiệt độ, đường kính ngoài, độ dày thành tối thiểu, chiều dài và dung sai chính xác hoặc danh nghĩa, các thử nghiệm bắt buộc, phương pháp đóng gói và tài liệu cần thiết, bao gồm chứng chỉ kiểm tra nhà máy và bất kỳ cuộc kiểm tra nào của bên thứ ba.
