يعد النحاس القياسي ETP موصلًا كهربائيًا وحراريًا ممتازًا، ولكنه ناعم ويتحلل بسرعة في بيئتين مختلفتين تمامًا: الحرارة المستمرة-ومياه البحر سريعة الحركة. عادةً ما يختار المهندسون الذين يواجهون أيًا من الحالتين بين مادتين متخصصتين غالبًا ما يتم الخلط بينهما، الكروم-النحاس الزركونيوم والنحاس-النيكل 90/10. فهي غير قابلة للتبديل، واستخدام أحدهما حيث ينتمي الآخر يعد فشلًا مبكرًا مضمونًا.
وضعان مختلفان تمامًا للفشل
وضع الفشل الأول هو التليين. يبدأ طرف قطب اللحام النحاسي النقي- في التليين عند درجة حرارة 200 درجة مئوية تقريبًا. وبعد تجاوز درجة الحرارة هذه، يتضخم الطرف، ويفقد شكله الجانبي ويلتصق بقطعة العمل، لذا تصبح اللحامات غير متسقة ويجب معالجة القطب الكهربي أو استبداله. الجواب هو رفع درجة الحرارة التي يتم عندها إعادة بلورة المادة.
وضع الفشل الثاني هو التآكل-. عندما يتم ضخ مياه البحر عبر أنبوب نحاسي، يؤدي الاضطراب باستمرار إلى تجريد الطبقة السطحية الواقية. يتحمل النحاس النقي سرعات تدفق تقل عن 1 م/ث قبل تسارع فقدان المعدن؛ إن إجابة السبائك هي عبارة عن مادة كيميائية تعيد بناء طبقة الحماية الخاصة بها أثناء الخدمة.
C18150 كروم - نحاس الزركونيوم: خيار مقاوم للحرارة -
يضيف C18150 كميات صغيرة من الكروم والزركونيوم إلى النحاس. يشكل العنصران رواسب دقيقة تثبت بنية الحبوب بحيث يتم دفع عملية إعادة التبلور إلى درجة حرارة أعلى بكثير. وبالتالي تحافظ السبيكة على صلابتها حتى عندما تكون ساخنة.
| ملكية | قيمة نموذجية | معنى هندسي |
|---|---|---|
| تليين درجة الحرارة | حوالي 525 درجة مئوية | الصلابة المحتفظ بها تحت حرارة اللحام |
| الموصلية الكهربائية | حوالي 80% من IACS | تيار مرتفع بدون تسخين ذاتي-. |
| صلابة | 75-83 إتش آر بي | يقاوم قوة القطب |
| السلوك المغناطيسي | غير-مغناطيسي | آمنة لبيئات الأدوات واللحام |
التطبيقات النموذجية هي-أغطية اللحام المقاومة وحاملات الأقطاب الكهربائية، ونقاط الاتصال في-معدات درجات الحرارة العالية، وأجزاء مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات التيار العالي-، ومكونات المحرك التي تشهد تدفقًا حراريًا عاليًا. هناك نقطة عملية واحدة تحكم الجودة: يجب أن يتم إنتاج الأغطية من خامات مطروقة أو مسحوبة أو مزورة. يعتبر قضيب الصب أرخص ولكن له بنية أكثر خشونة وصلابة أقل، ويفشل في الخدمة في وقت مبكر. نظافة السطح مهمة أيضًا، لأن حجم الأكسيد والتلوث يزيد من مقاومة التلامس ويقلل من التوصيل الفعال للطرف.
C70600 النحاس-النيكل 90/10: خيار مياه البحر
يحتوي C70600، المكتوب أيضًا CuNi 90/10، على ما يقرب من 10٪ نيكل مع إضافات مقصودة من الحديد والمنغنيز. وفي مياه البحر، يشكل طبقة أكسيد -معقدة ذاتية الشفاء تظل سليمة حتى عندما يكون التدفق مضطربًا، وهذا هو السبب في أنها المادة الافتراضية للأنابيب البحرية والمبادلات الحرارية.
| غرض | قيمة نموذجية | تعليق |
|---|---|---|
| النيكل | 9.0-11.0% | عنصر صناعة السبائك الرئيسي |
| حديد | 1.0-1.8% | ضروري لمقاومة التآكل-. |
| المنغنيز | 1.0% كحد أقصى | يحسن قابلية الصب واستقرار الفيلم |
| الموصلية الكهربائية | حوالي 10-12% IACS | مناسب لنقل الحرارة-بجدار رقيق |
| تحمل سرعة مياه البحر | ما يصل إلى حوالي 3.5 م / ث | مقابل أقل من 1 م/ث للنحاس العادي |
محتوى الحديد يستحق اهتماما خاصا. تتطلب معايير الأنابيب الدولية ما يقرب من 1.0-1.8% من الحديد، وبدون ذلك يكون الغشاء الواقي أقل استقرارًا بكثير وتنخفض مقاومة التآكل-بشكل حاد. يتم طلب الأنابيب والتجهيزات عادةً وفقًا لمعيار ASTM B111/B111M، مع استخدام EN 12451 وJIS H3300 للمشاريع الأوروبية واليابانية. التطبيقات النموذجية هي خطوط سحب وتصريف مياه البحر من السفن، وأنظمة مكافحة الحرائق في المنصات البحرية{10}}، وأنابيب محطات تحلية المياه، وأنابيب المكثفات والمبادلات الحرارية، وصناديق المياه وأنابيب المكابح.
جنبًا إلى جنب-بواسطة-مقارنة جانبية
| ميزة | C18150 (CrZrCu) | C70600 (كوني 90/10) |
|---|---|---|
| القوة الأساسية في الخدمة | يقاوم التليين عند درجة الحرارة العالية | يقاوم التآكل الناتج عن مياه البحر-التآكل |
| الموصلية الكهربائية | حوالي 80% من IACS | حوالي 10-12% IACS |
| تليين درجة الحرارة | حوالي 525 درجة مئوية | لا يستخدم كمادة صلابة |
| أداء مياه البحر | فقير؛ عناصر السبائك لا تبني طبقة واقية | ممتاز؛ طبقة أكسيد ذاتية الشفاء- |
| مغناطيسي | لا | لا لـ 90/10؛ درجة 70/30 مغناطيسية قليلاً جدًا |
| لون | النحاس المحمر | أبيض فضي |
| خدمة نموذجية | أقطاب اللحام، والوصلات الساخنة، والأجزاء ذات التيار العالي-. | الأنابيب البحرية والمكثفات وتحلية المياه |
قواعد الاختيار والتحقق
اختر من خلال وضع الفشل، وليس من خلال التوصيلية الكهربية وحدها. إذا كان الجزء يجب أن يتحمل حرارة اللحام المتكررة، خذ C18150؛ إذا كان يجب أن ينجو من مياه البحر، خذ C70600.
لا تجبر مادة واحدة على القيام بعمل المادة الأخرى. سوف يلين طرف القطب النحاسي-من النيكل ويتشوه تحت حمل اللحام، وسيعاني أنبوب الكروم-الزركونيوم من التآكل السريع-في خط مياه البحر.
التحقق من الكيمياء على كل حرارة. يجب أن يكون الكروم والزركونيوم ضمن النطاق المحدد لـ C18150، ويجب أن يكون الحديد ضمن النطاق 1.0-1.8% لـ C70600.
التحقق من شكل المنتج وكذلك الصف. يجب أن تكون أغطية اللحام مصبوبة، وليست مصبوبة، ويجب أن يتم تزويد الأنابيب بتقرير اختبار التيار الدوامي- واختبار هيدروستاتيكي أو هوائي حسب الاقتضاء.
تأكد من الأبعاد وفقًا لمعايير الرسم أو الأنبوب، بما في ذلك تفاوت سمك الجدار، الذي يتحكم في كل من تصنيف الضغط وأداء نقل الحرارة.
التعليمات
س: هل يمكن استخدام C18150 في مياه البحر؟
لا. لا يقوم نحاس الزركونيوم والكروم- بتطوير طبقة الأكسيد الواقية التي تشكلها سبائك النيكل والنحاس-، لذا فهو يتآكل بسرعة في مياه البحر المتدفقة. C70600 هو الاختيار الصحيح لتلك البيئة.
س: هل يمكن استخدام C70600 كقطب لحام؟
لا، درجة حرارة تليينه وصلابته منخفضة للغاية بالنسبة لمقاومة اللحام-، وقد يتشوه تحت قوة القطب الكهربائي خلال فترة إنتاج قصيرة.
س: لماذا يعتبر محتوى الحديد في C70600 مهمًا جدًا؟
يعمل الحديد على تثبيت طبقة السطح الواقية التي تقاوم التآكل-والتآكل. يمكن للأنابيب المصنوعة دون نطاق الحديد المحدد أن تفقد الكثير من مقاومتها لمياه البحر، لذلك يجب التحقق من الحديد باستخدام القياس الطيفي بدلاً من افتراضه.
س: ماذا تعني "درجة حرارة التليين" بالنسبة لـ C18150؟
إنها درجة الحرارة التي تبدأ عندها السبيكة في فقدان صلابتها من خلال إعادة البلورة. بالنسبة لـ C18150، تبلغ درجة الحرارة حوالي 525 درجة مئوية، مقارنة بحوالي 200 درجة مئوية للنحاس النقي، وهذا هو السبب في أنها تنجو من دورات اللحام المتكررة.
س: ما هي المعايير المطبقة؟
يتم طلب أنابيب النيكل والنحاس- عادةً وفقًا لمعايير ASTM B111/B111M أو EN 12451 أو JIS H3300، بينما يتم تحديد القطب الكهربائي والنحاس الملامس من خلال الكيمياء والصلابة وفقًا لمواصفات القضبان والقضبان ذات الصلة.
س: هل أي من السبائك مغناطيسية؟
لا يكون أي من C18150 أو C70600 مغناطيسيًا في الاستخدام العادي. فقط درجة النيكل النحاسي 70/30- تظهر سلوكًا مغناطيسيًا طفيفًا للغاية.
