ASTM B111 C61300 الخواص الميكانيكية لأنبوب الألومنيوم البرونزي ومقاومة التآكل

ما هو ASTM B111 C61300 برونز الألومنيوم

UNS C61300 عبارة عن برونز من الألومنيوم، وهو أحد درجات برونز الألومنيوم الثلاثة التي تدرجها ASTM B111/B111M لأنبوب المكثف غير الملحوم ومخزون الطويق، جنبًا إلى جنب مع C60800 وC61400. يتركز تركيبه على حوالي 7% من الألومنيوم مع إضافة الحديد في قالب من النحاس. الألومنيوم في المحلول الصلب والمراحل الغنية بالحديد- التي تتشكل عند التبريد تمنح السبيكة مزيجًا من القوة والمقاومة للتآكل-والتآكل الذي لا يمكن أن يضاهيه أي نحاس من القصدير أو نحاس الألومنيوم.

يشرح ملف تعريف الخاصية هذا مكان استخدام التقدير. يتم تحديد أنبوب C61300 للمكثفات والمبادلات الحرارية التي تتعامل مع المياه السريعة أو الهوائية أو الصلبة-والتي تحتوي على الماء، وللمكونات مثل ألواح الأنابيب والصمامات وأجزاء المضخة في الخدمة البحرية حيث يتم غسل السبائك الناعمة. إنه ليس بديلاً عن النحاس الأصفر في مياه التبريد النظيفة والبطيئة-التي تتدفق، حيث لا يكون هناك ما يبرر انخفاض التوصيل الحراري وارتفاع التكلفة.

التركيب الكيميائي

يتحكم ASTM B111 في C61300 ضمن الحدود الموضحة أدناه؛ القيم في نسبة الكتلة.

الحدود المتبقية مهمة أكثر مما تبدو. يجب أن يكون الحديد مرتفعًا بدرجة كافية لتحسين بنية الصب ولكن ليس مرتفعًا جدًا بحيث تعمل جزيئات الحديد الخشن الغنية - كمواقع لبدء التآكل، ويتم تغطية العناصر المتبقية بحيث تظل السبيكة عبارة عن مرحلة ألفا - زائد - بنية كابا أحادية الطور بدلاً من تطوير مرحلة بيتا الهشة.

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية

يعتبر برونز الألومنيوم أكثر كثافة من النحاس الأصفر حيث يبلغ حوالي 7.9 جم / سم 3 ويتصلب عند درجة حرارة 1025 درجة مئوية وما فوق. نظرًا لأن الألومنيوم في المحلول الصلب يبعثر كلاً من الحرارة والتيار، فإن التوصيل الحراري والكهربائي لا يتجاوز بضع عشرات من الواط لكل متر كلفن وأقل بكثير من تلك الموجودة في نحاس الأميرالية والنحاس الأصفر؛ لذلك يتم اختيار الدرجة للقوة ومقاومة التآكل بدلاً من نقل الحرارة الأقصى. المادة غير-مغناطيسية وتحافظ على أبعادها بشكل جيد عند درجة حرارة مرتفعة بسبب انخفاض معامل التمدد الحراري.

يعين ASTM B111 الحد الأدنى من قوة الشد والخضوع لكل رقم UNS ومزاجه ويتطلب اختبارات التمدد والتسطيح، لذلك يجب ذكر المزاج في الطلب بدلاً من تركه للطاحونة. الأنبوب الصلب المسحوب أقوى بمقدار الثلث تقريبًا من الأنبوب الملدن ولكن لديه قدرة أقل بكثير على امتصاص الانحناء، ولهذا السبب تستخدم مكثفات U{2}}الحالة الملدنة.

مقاومة التآكل والتآكل

في مياه البحر المتدفقة، تقوم السبيكة بتكوين طبقة غنية بأكسيد الألومنيوم-يتم إصلاحها باستمرار طالما استمر الماء في التحرك فوق السطح. وهذا يمنحه مقاومة ممتازة لهجوم الاصطدام والتآكل-، وهما الآليتان اللتان غالبًا ما تدمران أنبوب المكثف. كما أنه يعمل بشكل جيد في مياه التبريد المكلورة وفي العديد من الأحماض والقلويات المخففة.

الحدود محددة بشكل جيد على قدم المساواة. لا يُنصح باستخدام برونز الألومنيوم في مياه البحر الراكدة وسيئة التهوية، حيث لا يقوم الغشاء الواقي بإصلاح نفسه ويبدأ هجوم التنقر أو الشقوق. إنه حساس للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في البيئات الحاملة للأمونيا-، ويمكن أن تتسبب مياه الميناء الملوثة التي تحتوي على الكبريتيدات في حدوث هجوم طور انتقائي، خاصة إذا لم تتم معالجة الأنبوب بالحرارة بشكل صحيح. عندما تكون المياه بطيئة وقذرة وراكدة، فإن درجة النحاس-النيكل هي الخيار الأفضل؛ حيث أنه سريع ونظيف، يعد C61300 أحد أقوى الخيارات بين سبائك النحاس في ASTM B111.

التطبيقات النموذجية

أنابيب المكثف والمبادل الحراري في مياه البحر عالية السرعة

ألواح الأنابيب وصناديق المياه والحلقات لمعدات نقل الحرارة البحرية

أجسام الصمامات والمقاعد والسيقان لمياه البحر وخطوط المعالجة

أغلفة المضخة، والدفاعات، وحلقات التآكل، وأكمام العمود

تتطلب التروس والمحامل والأدلة والبطانات قوة عالية ومقاومة التآكل

تحلية المياه وأنابيب السفن المعرضة للكلوريدات والرمل

التصنيع واللحام والفحص

يتم إنتاج الأنبوب عن طريق العمل الساخن لمادة الصب ثم السحب على البارد باستخدام مواد التلدين المتوسطة، والانتهاء من التلدين المتحكم فيه الذي يزيل أي مرحلة بيتا محتجزة. يجب أن يبقى العمل الساخن داخل نافذة درجة حرارة ضيقة نسبيًا، والسخونة الزائدة التي يتبعها التبريد البطيء هي الطريقة الكلاسيكية لإنتاج أنبوب هش. الرسم على البارد يزيد من القوة ويحسن تشطيب السطح؛ يتم تلدين الأنبوب النهائي عندما يجب ثنيه أو توسيعه إلى ورقة أنبوب.

يتم اللحام بواسطة TIG أو MIG باستخدام حشوة برونزية من الألومنيوم مطابقة؛ لا حاجة للتسخين المسبق للأجزاء الرقيقة، ويجب تنظيف الوصلة من تفحم النحاس بعد ذلك لأن الأغشية المتبقية تعزز التآكل. تتطلب عملية التصنيع أدوات مشط حادة وإيجابية، وتغذية ثقيلة، وعدم وجود مسكن، نظرًا لأن عمل السبائك يتصلب بسهولة. قبل الإرسال، يتم فحص الأنبوب عن طريق التحليل الكيميائي واختبار الشد والصلابة وفحص الأبعاد والسطح واختبار الضغط الهيدروستاتيكي وفحص التيار الدوامي، ويتم مراجعة سجل المعالجة الحرارية لأن أداء التآكل يعتمد عليه بقدر ما يعتمد على التركيب.

التعليمات

س: ما هو محتوى الألومنيوم في C61300؟
نطاق الألمنيوم المحدد لهذه الدرجة هو 6.0-7.5%، مدعم بإضافة الحديد بنسبة 2.0-3.0%؛ محتوى النحاس هو توازن التركيبة.

س: كيف يختلف C61300 عن C60800 وC61400؟
C60800 عبارة عن برونز ألومنيوم منخفض يحتوي على حوالي 5% من الألومنيوم وإضافة الزرنيخ، ويحتوي كل من C61300 وC61400 على حوالي 7% من الألومنيوم ويختلفان بشكل أساسي في حدود الحديد والعناصر المتبقية.

س: هل يمكن استخدام أنابيب C61300 في مياه البحر الراكدة؟
لا، تعتمد السبيكة على حركة الماء المستمرة للحفاظ على الطبقة الواقية الخاصة بها؛ تتسبب مياه البحر الراكدة أو سيئة التهوية في ظهور الحفر والشقوق، لذا يفضل استخدام درجة النحاس-النيكل هناك.

س: ما أهمية المعالجة الحرارية لبرونز الألومنيوم؟
إن الطور التجريبي المحتجز يجعل المادة هشة وعرضة لهجوم الطور الانتقائي أثناء الخدمة، لذلك يجب التحكم في التلدين النهائي ومعدل التبريد وتسجيلهما.

س: ما الحشو المستخدم في اللحام C61300؟
يتم استخدام حشو برونزي من الألومنيوم المطابق مع عمليات TIG أو MIG، ويتم تنظيف الوصلة بعد ذلك لإزالة تفحم النحاس الذي قد يؤدي إلى التآكل.

س: هل C61300 مغناطيسي؟
لا، السبيكة غير-مغنطيسية، وهذا أحد أسباب وجودها في المعدات البحرية والكهربائية إلى جانب قوتها ومقاومتها للتآكل.