Đồng thau Hải quân là gì?
Đồng thau đô đốc là một hợp kim đồng{0}}kẽm được phát triển cho tàu thủy và dịch vụ nhà máy điện ven biển, trong đó đồng thau thông thường bị hỏng do mất kẽm có chọn lọc. Nó có thành phần gần giống với thành phần đồng thau 70/30 nhưng có chủ ý bổ sung thiếc và chất ức chế khử kẽm. Trong các hệ thống ký hiệu hiện đại, chế phẩm được sử dụng rộng rãi nhất là UNS C44300, với C44400 và C44500 bao gồm các biến thể bị ức chế antimon và phốt pho.
Gia đình hợp kim còn được gọi là kim loại đô đốc. Trong tài liệu cũ, hai cái tên này được sử dụng một cách lỏng lẻo, nhưng trong các tài liệu mua bán, sự khác biệt rất quan trọng: thuật ngữ đồng thau đô đốc phải luôn được gắn với số UNS hoặc với thông số kỹ thuật của sản phẩm như ASTM B111 để thành phần, loại tính khí và chất ức chế không rõ ràng.
Danh tiếng của nó dựa trên ba đặc tính khó kết hợp trong một vật liệu. Nó chống lại sự di chuyển của nước biển và nước lợ, nó truyền nhiệt hiệu quả nhờ hàm lượng đồng cao và nó vẫn giữ đủ độ bền và độ dẻo để giãn nở thành các tấm ống và cuộn đến dung sai gần. Sự kết hợp đó là lý do tại sao ống ngưng tụ và ống trao đổi nhiệt vẫn là ứng dụng lớn nhất.
Thành phần của Đồng thau Hải quân C44300
C44300 được xác định theo thành phần tiêu chuẩn bên dưới. Đồng tạo nên sự cân bằng của cấu trúc, kẽm cung cấp độ bền thông qua dung dịch rắn, thiếc cải thiện khả năng chống ăn mòn của nước biển và việc bổ sung asen có mặt đặc biệt để ức chế quá trình khử kẽm.
| Yếu tố | Nội dung (wt.%) | Chức năng |
|---|---|---|
| đồng | 70.0-73.0 | Yếu tố cơ bản, chi phối độ dẫn điện và màu sắc |
| Thiếc | 0.9-1.2 | Cải thiện khả năng chống ăn mòn trong nước biển và nước chảy |
| Asen | 0.02-0.06 | Chất ức chế khử kẽm |
| Chỉ huy | tối đa 0,07 | Tạp chất, giới hạn về khả năng hàn |
| Sắt | tối đa 0,06 | tạp chất |
| kẽm | còn lại | Chất tăng cường dung dịch rắn |
C44400 thay thế antimon cho asen và C44500 thay thế phốt pho, thường được ưu tiên khi ống thành phẩm sẽ được sử dụng trong các hệ thống nước tiếp xúc-có thể uống được hoặc thực phẩm. Cả ba loại này đều được bao phủ dưới dạng ống hợp kim đồng-theo tiêu chuẩn ASTM B111, trong khi các cấp tương đương của Châu Âu xuất hiện trong EN 12451 và EN 12449 cho ống và EN 12164 cho thanh. Trong hệ thống của Trung Quốc, ký hiệu tương ứng là HAl77{12}}2 trong nghiên cứu liên quan, trong khi HSn70-1 bao gồm thành phần loại đô đốc mang thiếc.
Tính chất cơ học và nhiệt độ
Ống đồng Admiralty được cung cấp trong điều kiện ủ để giãn nở thành các tấm ống và ở nhiệt độ kéo nhẹ, nơi cần thêm độ cứng để có nhịp dài hơn. Theo tiêu chuẩn ASTM B111, chỉ định nhiệt độ được gắn với độ bền kéo cần thiết, cường độ năng suất và độ giãn dài 0,5 phần trăm, và điều kiện O61 được ủ là điểm khởi đầu bình thường cho hoạt động của thiết bị ngưng tụ và trao đổi nhiệt.
| Tài sản | Điều kiện ủ điển hình (O61) |
|---|---|
| Độ bền kéo, tối thiểu | 345 MPa (50 ksi) |
| Sức mạnh năng suất ở mức mở rộng 0,5 phần trăm, tối thiểu | 140 MPa (20 ksi) |
| Độ giãn dài tối thiểu là 50 mm | 35 phần trăm |
| Độ dẫn nhiệt | Khoảng 110 W/mK ở nhiệt độ phòng |
| Tỉ trọng | Khoảng 8,53 g/cm3 |
Hàm lượng đồng tương đối cao mang lại độ dẫn nhiệt của hợp kim cao hơn nhiều so với các loại đồng{0}}niken, cho phép thành mỏng hơn và số lượng ống thấp hơn cho cùng một nhiệm vụ. Mô đun và độ dẻo của nó cũng cho phép con lăn giãn nở thành các tấm ống mà không bị nứt.
Đồng thau hải quân so với đồng thau hải quân
Hai cái tên này thường bị nhầm lẫn vì cả hai đều được phát triển cho mục đích phục vụ hàng hải nhưng chúng lại đảm nhận những vai trò khác nhau. Đồng thau hải quân bền hơn và cứng hơn vì nó chứa hàm lượng kẽm cao hơn, trong khi đồng đô đốc có khả năng chống khử kẽm tốt hơn rõ rệt. Quy tắc thực tế là chỉ định đồng thau đô đốc cho bộ trao đổi nhiệt và ống ngưng tụ, và đồng thau hải quân cho các hạng mục kết cấu như tấm ống, ốc vít và trục trong đó độ bền là nhu cầu chính.
| Tính năng | Đồng thau hải quân | Đồng thau hải quân |
|---|---|---|
| Số UNS điển hình | C44300, C44400, C44500 | C46400, C46500 |
| Hàm lượng đồng gần đúng | 71 phần trăm | 60 phần trăm |
| Thiếc | 0,9-1,2 phần trăm | Khoảng 0,75 phần trăm |
| Kết cấu | Chủ yếu là alpha | Song công alpha{0}}beta |
| Sức mạnh và độ cứng | Vừa phải | Cao hơn |
| Kháng khử kẽm | Tuyệt vời, bị ức chế | Tốt đến trung bình |
| Mẫu sản phẩm thông thường | Dàn ống, tấm, thanh | Thanh, thanh, phôi rèn, tấm |
Các ứng dụng của Đồng thau Hải quân
Vì hợp kim được thiết kế chống ăn mòn phía nước nên hầu hết các ứng dụng đều liên quan đến truyền nhiệt hoặc ngăn chặn nước biển.
Bình ngưng bề mặt hơi nước và bình ngưng phụ trợ trong các nhà máy điện và trên tàu thủy.
Bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống trong các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất và các đơn vị khử muối.
Máy làm nóng nước cấp, máy làm mát dầu bôi trơn và máy làm mát không khí trong đó nước làm mát có nước lợ hoặc nước mặn.
Đường ống hàng hải, đường ống dịch vụ nước biển, bộ phận trang trí van và máy bơm.
Ống chưng cất và ống bay hơi trong nhà máy sản xuất nước ngọt.
Các ứng dụng trong hệ thống ống nước và vệ sinh khi các biến thể ức chế antimon hoặc phốt pho được chỉ định để tiếp xúc với nước uống được.
Giới hạn dịch vụ tuân theo tính chất hóa học của nước. Hợp kim hoạt động tốt trong nước biển sạch ở tốc độ vừa phải nhưng dễ bị tấn công do va chạm nếu dòng chảy vượt quá vận tốc cho phép đối với kích thước ống và bị tấn công bởi amoniac khi có oxy, có thể gây ra hiện tượng nứt do ăn mòn ứng suất của vật liệu gia công nguội. Do đó, ứng suất dư sau khi tạo hình phải được giảm bớt và vận tốc dòng chảy được giữ trong phạm vi hướng dẫn kỹ thuật.
Điểm chế tạo, hàn và kiểm tra
Ống đồng Admiralty thường được nối bằng cách mở rộng con lăn thành các tấm ống, bằng cách hàn đồng hoặc bằng cách hàn trong các cụm lớn hơn. Có thể hàn nóng chảy nhưng sự có mặt của asen khiến việc kiểm soát khói trở nên cần thiết và hàm lượng kẽm thấp làm giảm nhưng không loại bỏ được nguy cơ kẽm bay hơi trong hồ quang. Trong trường hợp cần hàn, nên sử dụng chất độn phù hợp hoặc chất độn gốc đồng-được chọn cho môi trường sử dụng và mối nối phải được giảm ứng suất.
Ống ủ có thể uốn cong, loe và uốn cong. Gia công nguội làm tăng độ bền và giảm độ dẻo, vì vậy nên ủ lần cuối trước bất kỳ hoạt động nào đòi hỏi sự biến dạng đáng kể. Đối với các bình ngưng quan trọng, chương trình kiểm tra thông thường bao gồm kiểm tra kích thước theo tiêu chuẩn ASTM B111, kiểm tra áp suất thủy tĩnh hoặc khí nén, kiểm tra dòng điện xoáy của thành ống và xác minh kích thước hạt và ứng suất dư trong đó có vết nứt ăn mòn do ứng suất.
Khả năng chống khử kẽm phải được xác nhận bởi thành phần của ống thành phẩm thay vì giả định từ tên loại, vì việc bổ sung chất ức chế là yếu tố phân biệt một ống có thể sử dụng được với một ống sẽ hỏng sau vài năm chịu trách nhiệm về nước biển.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Đồng đô đốc là gì?
Đồng thau đô đốc là một hợp kim đồng{0}}kẽm với đồng chiếm khoảng 70 đến 73 phần trăm, thiếc ở khoảng 1 phần trăm và một lượng nhỏ asen, antimon hoặc phốt pho được bổ sung có tác dụng ức chế quá trình khử kẽm. UNS C44300 là thành phần tiêu chuẩn.
Hỏi: Công dụng chính của đồng đô đốc là gì?
Công dụng chính của nó là ống ngưng tụ và trao đổi nhiệt, đường ống biển, các bộ phận bơm và van và ống chưng cất, đặc biệt khi nước làm mát là nước biển hoặc nước lợ.
Hỏi: Sự khác biệt giữa đồng đô đốc và đồng thau hải quân là gì?
Đồng thau hải quân bền hơn và cứng hơn vì hàm lượng kẽm cao hơn, trong khi đồng đô đốc chống lại quá trình khử kẽm tốt hơn. Đồng thau hải quân được ưa thích cho ống trao đổi và đồng thau hải quân cho các hạng mục kết cấu như tấm ống và ốc vít.
Hỏi: Tại sao asen được thêm vào đồng thau đô đốc?
Asen, antimon hoặc phốt pho hoạt động như một chất ức chế quá trình khử kẽm. Nó thay đổi cơ chế ăn mòn ở bề mặt kim loại để kẽm không bị hòa tan có chọn lọc, giữ cho ống hoạt động tốt trong nước chứa clorua.
Hỏi: Đồng thau đô đốc có thể hàn được không?
Nó có thể được hàn và hàn đồng thau, mặc dù cần phải kiểm soát khói vì có thêm asen và các mối nối cần được giảm bớt ứng suất. Mở rộng con lăn và hàn vẫn là phương pháp nối phổ biến nhất cho ống ngưng tụ.
Hỏi: Tiêu chuẩn nào bao gồm ống đồng đô đốc?
ASTM B111 bao gồm ống đồng và hợp kim đồng{1}}bao gồm C44300, C44400 và C44500 ở nhiệt độ được chỉ định. Các tiêu chuẩn tương đương của Châu Âu được tìm thấy trong EN 12451 và EN 12449.
