أنبوب الجدار السميك المطابق لمعيار ASTM B111 في UNS C44300 هو شكل ثقيل-من النحاس الأميرالي الزرنيخي، وسبائك القصدير-الزنك-النحاسية المستخدمة حيث يجب أن يتحمل المكثف أو المبادل الحراري مياه التبريد القوية. إن سمك الجدار الإضافي ليس مجرد مقياس للقوة: فهو عبارة عن بدل تآكل متعمد يبقي الأنبوب محكمًا لفترة صيانة كاملة حتى عندما يكون الجانب المائي متآكلًا أو ملوثًا بشكل طفيف.
كان النحاس الأميرالي هو المادة القياسية لأنابيب مياه البحر لمدة قرن من الزمان لأنه يقاوم إزالة الزنك والتآكل العام وهجوم الاصطدام بينما يظل أقل تكلفة بكثير من سبائك النيكل النحاسية-. تعمل الإضافة الصغيرة المتعمدة للزرنيخ كمثبط يمنع فقدان الزنك التفضيلي، كما يعمل محتوى القصدير على تحسين مقاومة التآكل والهجوم في المياه الملوثة.
تعريف المواد والمعايير المطبقة
تحدد ASTM B111/B111M مخزون الأنابيب والحلقات غير الملحومة من النحاس وسبائك النحاس حتى 3 1/8 بوصة (80 مم) بما في ذلك القطر للمكثفات السطحية والمبخرات والمبادلات الحرارية. C44300 هو درجة النحاس الأميرالية الزرنيخية.
يحمل ASME SB111 متطلبات مماثلة لمعدات الضغط، ويغطي EN 12451 نفس عائلة أنابيب المبادلات الحرارية غير الملحومة في النظام الأوروبي.
التصنيف الأوروبي المطابق للتركيبة هو CuZn28Sn1As، وهو عبارة عن نحاس أميرالي من الزنك بنسبة 28% مع إضافات من القصدير والزرنيخ.
توفر GB/T 8890 وJIS H3300 المعادلتين الصينية واليابانية لأنابيب المبادلات الحرارية المصنوعة من سبائك النحاس.
يتم طلب منتجات الجدران السميكة وفقًا للمواصفات الملدنة والمرسومة؛ ويعني الجدار الأثقل أن نفس السبيكة متوفرة بعمر خدمة أطول بدلاً من تعدين مختلف.
التركيب الكيميائي للنحاس الأميرالية C44300
| عنصر | متطلبات | تأثير |
|---|---|---|
| النحاس | 70.0 - 73.0 % | المعدن الأساسي يحدد احتمالية التآكل |
| سن | 0.9 - 1.2 % | يحسن مقاومة التآكل والاصطدام |
| مثل | 0.02 - 0.06 % | مثبط يمنع إزالة الزنك |
| الحديد | 0.06% كحد أقصى | يتم التحكم فيها لحماية الليونة |
| الرصاص | 0.07% كحد أقصى | أبقى منخفضًا من أجل القابلية للتشكيل الساخن وقابلية اللحام |
| الزنك | الباقي | يوازن القوة والتوصيل الحراري |
| Cu + العناصر المسماة | 99.6% كحد أدنى | مراقبة نقاء المواصفات |
الخواص الميكانيكية والبيانات الفيزيائية والأبعاد
الحد الأدنى لقوة الشد في الحالة الملدنة هو حوالي 310 ميجا باسكال، والحد الأدنى لقوة الخضوع عند تمديد 0.5٪ تحت الحمل هو حوالي 105 ميجا باسكال. ونظرًا لاستخدام السبيكة في جدار ثقيل، يتم عادةً تحقيق الخصائص المحددة بهامش مريح.
مطلوب توسيع القطر الخارجي للأنبوب بنسبة 20% من القطر الخارجي الأصلي، مما يوضح الليونة اللازمة للتدحرج إلى صفائح الأنابيب.
يحمل الأنبوب الملدن متطلبات حجم الحبوب الاسمية، عادةً 0.025 مم أو 0.015 مم اعتمادًا على الحالة المزاجية، ويتم التحقق منها من الناحية المعدنية.
يتم الإبلاغ عن الصلابة والتوصيل الكهربائي وقيم المعامل وفقًا لجداول الخصائص الفيزيائية للمواصفات؛ الموصلية الحرارية أقل من النحاس المؤكسد، لذلك يتم تحديد حجم سطح نقل الحرارة وفقًا لذلك.
يتم طلب أنبوب الجدار السميك حسب القطر الخارجي وسمك الجدار، مع توفر أطوال مستقيمة أو ثنيات على شكل حرف U أو مخزون من الطويق. يتم التحكم في البيضاوية، وغرابة مركزية الجدار، وإعداد النهاية لتناسب التوسع في ورقة الأنابيب.
التطبيقات
المكثفات السطحية الرئيسية والمساعدة في محطات الطاقة البخارية والمحطات البحرية المبردة بمياه البحر أو مياه مصبات الأنهار.
محطات تحلية المياه-متعددة المراحل والتأثيرات-متعددة، وسخانات المياه المالحة ومبردات نواتج التقطير.
مبردات الزيت ذات الغلاف والأنبوب، ومبردات المياه ذات الغلاف، والمبردات اللاحقة في تركيبات محركات الديزل والغاز.
مكثفات المصانع الكيميائية والمبخرات والمبردات التي تتعامل مع المياه قليلة الملوحة أو مياه الأنهار الملوثة.
يتم استخدام مخزون الطويق وأنبوب الجدار الثقيل حيث يجب أن يقاوم وصلة الأنبوب-إلى-وصلة الأنابيب وطول المدخل التآكل.
إرشادات الاختيار والتصنيع والتركيب
اختر جدارًا أثقل لأطوال المدخل وللوحدات ذات سرعة المياه العالية أو المحتوى الرملي، والجدران الرقيقة حيث تكون المياه نظيفة ومعالجتها.
قم بلف أنبوب سميك الجدار داخل صفيحة الأنابيب باستخدام موسع يتم التحكم فيه بحيث يظل تقليل الجدار وضغط أربطة الأنبوب-داخل مفصل التصميم؛ يتحمل الجدار الأثقل نافذة توسعة أوسع من أنبوب الجدار الرقيق.
استخدم مواد حشو مثبطة أو طرق لحام بدرجة حرارة منخفضة-لا تعمل على تعزيز عملية إزالة الزنك في المفصل؛ لا تسخن نهاية الأنبوب.
قم بتوفير الحماية الكاثودية أو الأنود المضحي عند تركيب الأنابيب النحاسية في صناديق المياه الفولاذية، واحتفظ بحزم النحاس والنحاس-النيكل منفصلة كهربائيًا حيث لا يمكن تجنب المواد المختلطة.
تخفيف الإجهاد أو تحديد مزاج صلب حيث من الممكن تلوث الأمونيا أو الأمينات، لأن النحاس حساس للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.
نقاط التفتيش والمزالق الشائعة
تحقق من محتويات الزرنيخ والقصدير في شهادة المطحنة: النحاس الأميرالي الذي لا يحتوي على مثبط الزرنيخ يكون أكثر عرضة لإزالة الزنك في مياه البحر.
تأكيد سمك الجدار عن طريق القياس بالموجات فوق الصوتية أو المدمرة في كلا الطرفين، حيث يمكن هزيمة الجدار الثقيل الاسمي عن طريق الانحراف في الأنبوب المرسوم.
تحقق من سجلات التيار الدوامي بحثًا عن العيوب الطولية والعرضية، والتي تعتبر ذات أهمية خاصة في الجدران السميكة المستخدمة لخدمة مياه البحر-الطويلة العمر.
لا تفترض أن الجدار الأثقل يسمح بسرعة غير محدودة للمياه؛ لا يزال هجوم الاصطدام عند مدخل الأنبوب هو وضع الفشل الأكثر شيوعًا ويتم حله عادةً باستخدام الحلقات أو حماية المدخل.
احتفظ بالسبائك ضمن نطاق درجة الحرارة وتجنب التعرض الطويل للبخار الجاف أو كثافة الأمونيا العالية-، حيث يتحكم هجوم الأمونيا وليس تآكل مياه البحر في الحياة.
التعليمات
س: ما هو الفرق بين النحاس الأميرالية وأنبوب النحاس العادي؟
يحتوي النحاس الأميرالية C44300 على القصدير وإضافة الزرنيخ الخاضعة للرقابة. يعمل القصدير على تحسين مقاومة التآكل والاصطدام، ويمنع الزرنيخ إزالة الزنك، وهو الفشل الذي يحد من وجود النحاس العادي في مياه التبريد.
س: متى يجب اختيار الجدار السميك C44300 بدلاً من الأنبوب ذي الجدار الرقيق؟
استخدم جدارًا أثقل لسرعة المياه العالية، أو المياه الرملية أو الكاشطة، أو فترات الصيانة الطويلة، أو حيث يجب أن يتحمل الأنبوب الدحرجة المتكررة. يعمل المعدن الإضافي كبدل للتآكل وليس كقوة إضافية.
س: ما هي الخواص الميكانيكية التي يتطلبها ASTM B111 لـ C44300؟
في حالة التلدين، تتطلب المواصفات الحد الأدنى من قوة الشد بحوالي 310 ميجا باسكال والحد الأدنى لقوة الخضوع حوالي 105 ميجا باسكال عند تمديد بنسبة 0.5% تحت الحمل، بالإضافة إلى اختبار التمدد بنسبة 20% وحجم الحبوب المتحكم فيه.
س: هل C44300 مناسب لخدمة تحلية المياه؟
نعم. يُستخدم النحاس الأميرالي على نطاق واسع في سخانات المياه المالحة ومبردات نواتج التقطير ومحطات الوميض متعددة المراحل-، بشرط التحكم في سرعة المياه والتهوية ونزع الهواء بحيث تظل مستويات الأمونيا والأكسجين ضمن حدود التصميم.
س: كيف يتم توفير أنبوب النحاس الأميرالي ذو الجدار السميك؟
يتم توفيره كأطوال مستقيمة غير ملحومة، وأنابيب مثنية على شكل حرف U، ومخزون من الحلقات في درجات حرارة ملدنة أو مسحوبة وفقًا لمعيار ASTM B111، مع ذكر القطر الخارجي وسمك الجدار بشكل منفصل في أمر الشراء.
س: ما الذي يسبب الفشل المبكر لأنابيب المكثف النحاسية الأميرالية؟
الأسباب المعتادة هي الاصطدام عند المدخل، وتآكل الرواسب تحت الحمأة، والأمونيا-التكسير الناتج عن الإجهاد والإجهاد المتبقي الزائد عن الحد-التدحرج. تعالج المعالجة الصحيحة للمياه وحماية المدخل والتوسع المتحكم فيه معظمها.
