أنبوب سبائك النحاس C21000 للمبادلات الحرارية الملحومة
C21000 عبارة عن سبيكة من النحاس المطاوع-والزنك تحتوي على 94 - 96% من النحاس مع الزنك المتوازن، مما يضعها في عائلة معادن التذهيب بدلاً من مجموعة -النحاس عالية القوة أو مجموعات الفوسفور منزوعة الأكسدة. هذا التمييز مهم عندما يتم تحديد المادة لأنابيب المبادل الحراري الملحومة، لأن الخصائص التي تحرك عملية اللحام تأتي من محتوى النحاس ومستوى الزنك المنخفض للغاية، وليس من إضافة إزالة الأكسدة. مع حوالي 5% فقط من الزنك، تحافظ السبيكة على معظم الأداء الحراري والكهربائي للنحاس مع اكتساب القوة وطبقة سطحية مستقرة وسلوك تشغيل أفضل.
يتم اختيار أنابيب الجدار السميكة في هذه الدرجة حيث يجب أن يحمل الأنبوب بدل تآكل، أو يمتص الحركة الحرارية، أو يكون مستعدًا لوصلة ملحومة أو موسعة في ورقة أنبوب. يعمل الجدار الثقيل على إبطاء فقدان القسم في الخدمة العدوانية إلى حد ما ويمنح عامل اللحام ما يكفي من المعدن للعمل به عندما يتم ربط الأنبوب بالرأس أو عندما يتم لحام كعب في مشعب.
هوية الصف وتكوينه ومعاييره
حدود التركيب أدناه هي الأرقام التي يجب على المشتري التحقق منها مقابل شهادة المطحنة. كما قاموا أيضًا بتسوية مسألة التسمية: مع الاحتفاظ بالفوسفور بنسبة 0.01% كحد أقصى، لا يمكن أن تكون السبيكة عبارة عن نحاس منزوع الأكسدة بالفوسفور، ومع النحاس بنسبة 94% كحد أدنى، فهي ليست نحاسًا عالي القوة-.
| عنصر | المحتوى، الوزن٪ |
|---|---|
| النحاس (النحاس) | 94 – 96 |
| الزنك (الزنك) | توازن |
| الرصاص (الرصاص) | 0.05 كحد أقصى |
| الحديد (الحديد) | 0.05 كحد أقصى |
| الفوسفور (ف) | 0.01 كحد أقصى |
| عناصر أخرى، المجموع | 0.10 كحد أقصى |
يتم طلب المنتجات المسطحة والمدلفنة في هذا الصف وفقًا لمعيار ASTM B36/B36M، ويتم إدراج تسمية سبائك النحاس المطاوع المكافئة في GB/T 5231، حيث يتم كتابة 95% من النحاس النحاسي H95. نظرًا لأن المادة عبارة عن سبيكة زنك منخفضة -، فإنه يتم التعامل معها بنفس مسار الإنتاج مثل سبائك النحاس المطاوع الأخرى: الصب، والعمل على الساخن، والدرفلة على البارد أو السحب، والتصلب النهائي حسب الحالة المطلوبة.
الخصائص الفيزيائية
| ملكية | قيمة |
|---|---|
| كثافة | 8.86 – 8.94 جم/سم33 |
| نقطة الانصهار | 1049 درجة |
| الموصلية الكهربائية، صلب | 80 – 85% IACS |
| الموصلية الحرارية | أقل من درجة النحاس الصلبة كهربائيا، ومتوافقة مع التوصيل الكهربائي أعلاه |
ملاحظة البيانات: تجتمع التوصيلات الكهربائية والحرارية لسبائك النحاس-والزنك معًا عند إضافة الزنك. الأرقام القريبة من 391 واط/(m·K) تنتمي إلى نحاس عالي النقاء- مثل C11000، وليس إلى سبيكة مشغولة 95Cu-5Zn، لذا لا ينبغي استخدام نطاق التوصيل الحراري المقتبس الذي يمتد على كلتا القيمتين لتحديد حجم نقل الحرارة. بالنسبة لواجب المبادل، فإن قيمة IACS الملدنة بنسبة 80 - 85% في الجدول أعلاه هي النقطة المرجعية الموثوقة، وتتبع الموصلية الحرارية نفس الاتجاه بالنسبة للنحاس.
الخواص الميكانيكية حسب المزاج
| حالة | قوة الشد | قوة العائد | استطالة | صلابة |
|---|---|---|---|---|
| صلب | 220 - 290 ميجا باسكال | 69 - 100 ميجا باسكال | 35 – 45 % | 40 - 60 جهد عالي |
| العمل على البارد، H01 | 255 - 325 ميجا باسكال | 200 - 250 ميجا باسكال | 20 – 30 % | 50 - 70 جهد عالي |
| العمل على البارد، H04 | 345 - 405 ميجا باسكال | 300 - 350 ميجا باسكال | 10 – 15 % | 80 – 100 فولت |
الحالة الملدنة هي الاختيار المعتاد للأنابيب التي سيتم توسيعها إلى صفائح أنبوبية أو تشكيلها بعد التسليم، لأنها تحافظ على الليونة اللازمة لتلك العمليات. يتم استخدام درجات الحرارة المعالجة على البارد عندما يكون الأنبوب عنصرًا هيكليًا وحيث تسمح قوة الخضوع الأعلى بهيكل دعم أخف، على حساب بدل التشكيل.
أبعاد الأنبوب ونماذج المنتجات والتطبيقات
| استمارة | سمك / القطر | عرض |
|---|---|---|
| أنبوب، جدار سميك | الجدار 1 – 20 ملم، القطر الخارجي 10 – 200 ملم | لا ينطبق |
| ورقة / شريط | 0.5 – 10 ملم | 100 – 600 ملم |
| قضيب / شريط | القطر 5 – 50 ملم | لا ينطبق |
| سلك | القطر 0.5 – 10 ملم | لا ينطبق |
يتم عادةً قطع الأطوال وفقًا لمتطلبات العملاء بدلاً من الاحتفاظ بطول مخزون ثابت، وهو ما يناسب عمليات إعادة بناء المبادل حيث يتم ضبط طول الأنبوب بواسطة الغلاف وهندسة الرأس.
نقل الحرارة:المبادلات الحرارية وأنابيب مياه البحر والمكثفات ومبردات العمليات التي تتعامل مع السوائل شديدة العدوانية
الأنظمة الكهربائية:الموصلات وأشرطة التوصيل ومكونات أشباه الموصلات
الهندسة البحرية:تجهيزات السفن وخطوط مياه البحر والبنية التحتية لتوربينات الرياح البحرية
المكونات الميكانيكية:الصمامات والمحامل والمسامير
المعدات الكيميائية:الخزانات والمضخات والأنابيب المقاومة للتآكل
اعتبارات التصنيع واللحام والخدمة
يتم تشكيل السبيكة بسهولة على البارد والساخن، ويتم تشكيلها ولحامها. للعمل الساخن، يتم استخدام نطاق درجة حرارة يتراوح بين 730 - 850 درجة، مع الاهتمام بتشقق الحواف في الجزء العلوي من النطاق؛ يتم إجراء التلدين بين 540 و600 درجة لاستعادة الليونة. يتم إجراء اللحام عادةً من خلال عملية غاز خامل التنغستن مع حماية كاملة من الغاز الخامل، ويتم التحكم في مدخلات الحرارة لتجنب -تسخين منطقة المفصل أكثر من اللازم، الأمر الذي قد يؤدي إلى خشونة الهيكل وتقليل المتانة.
ومن ناحية التآكل، يعتبر المحتوى المنخفض من الزنك ميزة. تعد إزالة الزنك خطرًا يتزايد مع مستوى الزنك في سبائك النحاس-الزنك، لذا فإن درجة النحاس بنسبة 95% أقل تعرضًا بكثير من النحاس 60/40 في نفس العائلة، وتشكل المادة طبقة واقية في العديد من البيئات الصناعية والبحرية. لا يزال للصنف حدود: مياه البحر المكلورة بشدة أو عالية السرعة-، والأمونيا-الوسائط الحاملة والمكثفات الحمضية يمكن أن تهاجمه، ويجب اختيار حجم الأنبوب وسرعة التدفق بحيث لا يكون التآكل هو آلية التحكم في الضرر.
سلوك التكلفة ذو صلة أيضًا. توازن السبيكة قوة شد يمكن أن تصل إلى 405 ميجاباسكال في حالة العمل البارد مع استطالة تتراوح من 10 إلى 15% في نفس الحالة، لذلك يمكن أن تحل محل السبائك الأكثر تكلفة المقاومة للتآكل في التطبيقات التي يكون فيها التحمل معتدلاً، مع تقديم قوة أفضل من درجات النحاس النقي التي سيتم اختيارها للتوصيل.
الأسئلة المتداولة
س: ما هي سبيكة C21000؟
C21000 عبارة عن سبيكة من النحاس المطاوع-والزنك تحتوي على 94 - 96% من النحاس والزنك المتوازن، المعروف بمعدن التذهيب. أحيانًا يتم تصنيفه بشكل خاطئ على أنه نحاس منزوع الأكسدة من الفوسفور أو على أنه نحاس عالي القوة-، لكن الكيمياء تستبعد كلا الأمرين: يقتصر الفوسفور على 0.01% كحد أقصى، والنحاس عند 94% كحد أدنى يضعه في نهاية الزنك المنخفض- من عائلة النحاس.
س: لماذا نستخدم أنابيب سميكة الجدار في المبادل الحراري؟
يوفر الجدار الثقيل سماحًا للتآكل بحيث يصل الأنبوب إلى عمره التصميمي على الرغم من فقدان السطح التدريجي، ويوفر مقطعًا كافيًا للتمدد أو اللحام في لوح الأنبوب، ويقاوم أحمال الانحناء التي تفرضها الحركة الحرارية. كما يسمح أيضًا بإعادة دحرجة الأنبوب-أو إعادة لحامه-أثناء الصيانة دون أن ينخفض إلى ما دون الحد الأدنى للجدار.
س: ما هي المعايير التي تغطي منتجات C21000؟
يتم طلب المنتجات المسطحة والمدرفلة وفقًا لمعايير ASTM B36/B36M، ويتم إدراج تسمية سبائك النحاس المطاوع في GB/T 5231 باعتبارها 95% من النحاس النحاسي. حدود التركيب المطبقة هي 94-96% نحاس، 0.05% حد أقصى رصاص، 0.05% حد أقصى حديد و0.01% حد أقصى فوسفور.
س: كيف ينبغي لحام الأنابيب C21000؟
يعد لحام غاز التنغستن الخامل مع درع الغاز الخامل عملية عادية، مع التحكم في مدخلات الحرارة لمنع الهشاشة في المفصل والمنطقة المتضررة من الحرارة. يتبع التسخين المسبق والتحكم في درجة الحرارة البينية نطاق العمل الساخن من 730 إلى 850 درجة، وعادة ما يتم تلدين أي أنبوب يعمل على البارد بين 540 و600 درجة بعد التشكيل.
س: هل C21000 مناسب لخدمة مياه البحر؟
إن محتواه المنخفض من الزنك يحافظ على خطر إزالة الزنك أقل بكثير من تلك الموجودة في نحاس الزنك الأعلى-، لذا فهو يؤدي أداءً جيدًا في الأجواء البحرية والصناعية. عندما يكون وسط التبريد عبارة عن مياه بحر عالية السرعة أو يحتوي على كلوريدات عدوانية، يجب مراجعة حجم الأنبوب وسمك الجدار وسرعة التدفق معًا، وقد تكون درجة النيكل والنحاس هي الخيار الأفضل.
س: ما هي الخصائص التي تجعله مفيداً للمبادل والواجبات الكهربائية؟
يعطي المزاج الملدن 80 - 85٪ توصيلًا كهربائيًا لـ IACS وقوة شد تبلغ 220 - 290 ميجا باسكال؛ يؤدي العمل البارد إلى رفع قوة الشد إلى 345 - 405 ميجا باسكال مع صلابة 80 - 100 جهد عالي مع الاحتفاظ بالاستطالة بنسبة 10 - 15٪. يدعم هذا المزيج كلاً من المكونات الحاملة الحالية وأنابيب نقل الحرارة دون تكلفة سبيكة متخصصة.
