Đồng thau thiếc ASTM B111 C44300 là gì
C44300 là ký hiệu UNS cho đồng thau thiếc, hợp kim mà ngành truyền nhiệt gọi là đồng thau đô đốc. Nó là một hợp kim kẽm-đồng, trong đó hàm lượng đồng nằm trong khoảng từ 70,0 % đến 73,0 %, khoảng 1% thiếc được thêm vào và một lượng nhỏ asen được bổ sung có kiểm soát sẽ ngăn chặn quá trình khử kẽm. Loại này được liệt kê trong tiêu chuẩn ASTM B111/B111M, thông số kỹ thuật dành cho ống ngưng tụ và ống nối bằng hợp kim đồng và hợp kim đồng liền mạch, cùng loại kim loại đô đốc như antimon-bị ức chế C44400 và phốt pho-bị ức chế C44500. Ký hiệu phù hợp của Trung Quốc theo GB/T 5231 là HSn70-1.
So với đồng thau 70/30 trơn, việc bổ sung thiếc giúp tăng độ bền và cải thiện khả năng chống lại sự tấn công va chạm cũng như sự mất mát có chọn lọc của kẽm làm phá hủy các ống đồng thông thường trong nước biển. Bởi vì hợp kim vẫn là đồng thau alpha một pha trong phạm vi xử lý thông thường nên nó có khả năng kéo nguội và uốn cong tốt, đó là lý do tại sao nó được cung cấp dưới dạng ống thẳng hoặc ống uốn cong chữ U thay vì ở dạng đúc.
Thành phần hóa học và tính chất vật lý
Bảng dưới đây tóm tắt các phạm vi được kiểm soát cho C44300, được biểu thị bằng phần trăm khối lượng và vai trò của từng phần tử trong dịch vụ.
| Yếu tố | Yêu cầu | Chức năng trong hợp kim |
|---|---|---|
| đồng | 70.0-73.0 % | Ma trận dẫn nhiệt và dẫn điện |
| Thiếc | 0.9-1.2 % | Tăng sức mạnh, làm chậm quá trình khử kẽm và tấn công va chạm |
| Asen | 0.02-0.06 % | Chất ức chế ngăn chặn sự mất kẽm có chọn lọc ở phía nước |
| Sắt | tối đa 0,06% | Phần tử dư, được giữ ở mức thấp để bảo vệ độ dẫn điện |
| Chỉ huy | tối đa 0,07% | Phần tử dư |
| kẽm | còn lại | Nguyên tố hợp kim chính |
Các giá trị vật lý điển hình của ống ủ là mật độ khoảng 8,53 g/cm³, độ dẫn điện khoảng 28 % IACS, độ dẫn nhiệt gần 110 W/(m·K) ở nhiệt độ phòng và mô đun đàn hồi khoảng 117 GPa. Những số liệu này đặt C44300 ngang bằng với các đồng thau hải quân và nhôm khác, đồng thời xếp sau đồng nguyên chất về độ dẫn điện, đây là sự đánh đổi được chấp nhận-để có được độ bền trong nước làm mát.
Tính chất cơ học và lựa chọn nhiệt độ
ASTM B111 ấn định cường độ kéo và cường độ chảy tối thiểu cho từng số UNS và nhiệt độ, đồng thời yêu cầu các thử nghiệm giãn nở và làm phẳng cũng như kiểm tra dòng điện xoáy khi chúng được gọi theo thứ tự. Ống thường được yêu cầu ủ ở nhiệt độ O61 để có thể cuộn thành các khúc cong chữ U; Nhiệt độ kéo nhẹ và kéo cứng được sử dụng khi các ống thẳng phải chịu áp suất bên trong cao hơn hoặc chống rung. Các giá trị bên dưới là điển hình của ống thương mại và thông số kỹ thuật tối thiểu thấp hơn.
| Tình trạng | Độ bền kéo | Sức mạnh năng suất | Độ giãn dài |
|---|---|---|---|
| Ủ O61 | 330-380 MPa | 105-150 MPa | tối thiểu 40% |
| Ánh sáng rút ra H55 | 400-470 MPa | 250-350 MPa | 15-25 % |
| Vẽ cứng H80 | 500-600 MPa | 400-480 MPa | 8-15 % |
Ống được ủ phải có đủ độ giãn dài để có thể chịu được sự uốn cong chữ U và ống-cuốn tấm mà không bị nứt, trong khi ống kéo cứng lấy độ dẻo để lấy độ bền. Kích thước hạt trong điều kiện ủ cũng được kiểm soát, vì các hạt thô làm giảm tuổi thọ mỏi trong thiết bị ngưng tụ rung và làm nhám bề mặt trong quá trình uốn.
Hành vi ăn mòn trong nước biển và nước ngọt
Việc bổ sung asen là thứ giúp phân biệt C44300 với đồng thau thông thường. Trong nước làm mát, hợp kim tạo thành một lớp màng bảo vệ và chất ức chế ngăn chặn pha giàu kẽm-tốt nhất khỏi bị tấn công. Khả năng chống khử kẽm thường được chứng minh bằng thử nghiệm tiêu chuẩn đối với hợp kim đồng có chứa kẽm, ISO 6509, thay vì bằng cách tiếp xúc-ở nhiệt độ phòng của ống thành phẩm.
Đồng thau Admiralty hoạt động tốt nhất trong nước biển sạch, có ga và nước ngọt, đồng thời chịu được mức clorua vừa phải trong mạch làm mát. Giới hạn thực tế của nó đã được biết đến. Vận tốc nước biển chảy thường được giữ trong khoảng từ 1 đến 2 m/s để tránh sự tấn công va chạm, hợp kim không được khuyến khích sử dụng ở nhiệt độ trên 200 độ và nó nhạy cảm với các hợp chất amoniac và amoni, có thể gây ra hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất. Thay vào đó, những vùng nước chứa sunfua, hàm lượng amoniac tự do cao hoặc cát lơ lửng gọi là các loại niken cupro{6}}.
Ứng dụng dịch vụ điển hình
Bình ngưng bề mặt và bộ trao đổi nhiệt phụ trợ trong phát điện
Thiết bị làm mát, thiết bị bay hơi và bó ống chưng cất nước biển và nước lợ
Ống ngưng tụ, bộ làm mát dầu và ống khử muối trên tàu
Bình ngưng làm lạnh và HVAC làm việc trên nước clo hoặc nước lợ
Ống nối và phụ kiện tấm ống-cho thiết bị được liệt kê ở trên
Điểm chế tạo, lắp đặt và kiểm tra
Các ống được kéo nguội và ủ đến kích thước hoàn thiện, sau đó được làm thẳng và cắt theo chiều dài. U{1}}uốn được thực hiện trong điều kiện ủ bằng một trục gá và các chân uốn cong chỉ được giảm căng thẳng ở những nơi thiết kế yêu cầu. Ống được giãn ra thành tấm ống bằng cách cán; các mối nối ống hàn-với-ống-được sử dụng cho các nhiệm vụ đặc biệt và hàn hoặc hàn bằng khí trơ được ưu tiên hơn các quá trình sử dụng nhiên liệu oxy-vì kẽm trong hợp kim dễ bay hơi khi lượng nhiệt đầu vào không được kiểm soát.
Ba quy tắc thực tế ngăn chặn hầu hết các sự cố tại hiện trường. Đầu tiên, không bao giờ đánh dấu ống đồng thiếc bằng than chì thông thường hoặc bút đánh dấu có chứa amoniac{1}}vì cặn sẽ thúc đẩy hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất. Thứ hai, nước sạch- sẽ lắng đọng các axit bị ức chế hoặc bằng phương pháp cơ học, vì các axit khoáng mạnh sẽ tấn công hợp kim. Thứ ba, giữ cho các ống khô ráo và thông thoáng trong kho bảo quản để nước ngưng tụ và amoniac từ vật liệu đóng gói không tích tụ.
Kiểm tra sắp tới thường bao gồm kiểm tra kích thước, xác minh độ cứng và nhiệt độ, kích thước hạt, độ kín thủy tĩnh hoặc khí nén và kiểm tra dòng điện xoáy để làm mỏng tường. Hồ sơ về chỉ số nhiệt, nhiệt độ và kết quả thử nghiệm phải được lưu giữ cùng với ống để có thể truy nguyên bó bị hỏng về vật đúc của nó.
Câu hỏi thường gặp
Q: C44300 có giống như đồng đô đốc không?
Đúng. C44300 là số UNS dành cho kim loại đô đốc bị ức chế asen mà ngành thương mại truyền nhiệt gọi là đồng đô đốc. Chất ức chế antimon-C44400 và phốt pho-bị ức chế C44500 nằm trong cùng một họ với các chất bổ sung chất ức chế khác nhau.
Hỏi: Tại sao asen được thêm vào hợp kim đồng?
Nó không hiện diện vì sức mạnh. Asen tạo thành một lớp màng bề mặt ổn định ngăn không cho pha giàu kẽm- bị hòa tan ra khỏi hợp kim, đây là cơ chế phá hủy các đồng thau không bị ức chế trong nước làm mát có chứa clorua.
Hỏi: Tốc độ dòng chảy nào là an toàn trong thiết bị ngưng tụ nước biển?
Dịch vụ nước biển sạch thường được giới hạn ở mức khoảng 1-2 m/s. Vận tốc cao hơn làm tăng sự va chạm ở các đầu vào ống, và nước có cát hoặc có ga làm giảm giới hạn thực tế hơn nữa.
Câu hỏi: C44300 có thể được sử dụng trong nước làm mát có chứa amoniac không?
Không. Hợp kim này nhạy cảm với các hợp chất amoniac và amoni, có thể gây ra hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất. Các loại niken Cupro-là chất thay thế thông thường được mong đợi là amoniac.
Hỏi: Nên đặt loại nhiệt độ nào cho ống U{0}}uốn cong?
Ủ O61 là lựa chọn thông thường vì nó có độ giãn dài cần thiết cho việc uốn trục gá và cán tấm-ống. Nhiệt độ kéo cứng được dành riêng cho các ống thẳng phải chịu được áp lực hoặc rung động.
Hỏi: Khả năng chống khử kẽm được xác minh như thế nào?
Bằng thử nghiệm ISO 6509 đối với hợp kim đồng có chứa kẽm, đo độ sâu tấn công chọn lọc trên mẫu đã chuẩn bị. Kết quả thử nghiệm là đặc tính của vật liệu và phải được ghi vào giấy chứng nhận của nhà máy.
