ما وصفه HSn70-1 وC44300
النحاس الأميرالي هو عبارة عن سبيكة من النحاس-والزنك معدلة بإضافات صغيرة من القصدير والزرنيخ في النسخة الحديثة. كثيرًا ما يتم اقتباس تسميتين معًا لنفس الأنبوب. HSn70-1 هي التسمية المطاوع المستخدمة في الممارسة الصينية لنحاس من القصدير بنسبة 70% يبلغ توازنه حوالي 70Cu-1Sn-Zn. C44300 هو رقم UNS للزرنيخ-الذي يحتوي على النحاس الأميرالي وهو التصنيف الذي تم استدعاؤه بواسطة ASTM B111، وهي المواصفات التي تغطي أنابيب النحاس غير الملحومة وأنابيب المكثف المصنوعة من سبائك النحاس ومخزون الطويق. يتم عادةً الرجوع إلى الاثنين عند الطلب، لكنهما ليسا متطابقين: إن إضافة الزرنيخ الخاضع للرقابة في C44300 هي خطوة صناعة السبائك المتعمدة التي تمنع إزالة الزنك، في حين أن النحاس القصدير العادي الذي يحتوي على نفس محتوى النحاس لا يحمل هذه الحماية.
التركيب الكيميائي
| عنصر | النطاق النموذجي،٪ بالوزن | وظيفة |
|---|---|---|
| النحاس (النحاس) | 70.0 - 73.0 | المعدن الأساسي، مقاومة التآكل والتوصيل الحراري |
| الزنك (الزنك) | الباقي | عنصر السبائك الأساسي، يخفض التكلفة ويزيد القوة |
| القصدير (القصدير) | 0.8 - 1.2 | يحسن استقرار فيلم التآكل ومقاومة التآكل |
| الزرنيخ (ع) | 0.02 - 0.06 | يمنع إزالة الزنك في الكلوريد-الماء الحامل |
| الرصاص (الرصاص) | 0.07 كحد أقصى | النجاسة؛ يتم التحكم فيها من أجل قابلية التشغيل وقابلية اللحام |
| الحديد (الحديد) | 0.06 كحد أقصى | النجاسة؛ ارتفاع الحديد يعزز المرحلة المغناطيسية |
| شوائب أخرى | 0.15 كحد أقصى لكل منهما | تم تعيين الحدود بحيث يظل هيكل السبيكة أحادي الطور |
يعمل الزرنيخ مع إضافة القصدير وليس بمفرده. يبني القصدير طبقة حماية أكثر صلابة، ويمنع الزرنيخ الذوبان الانتقائي للزنك، وبالتالي فإن المزيج هو ما يمنح النحاس الأميرالي مدة صلاحيته المفيدة في مكثفات مياه البحر. كلا العنصرين أيضًا يجعلان السبيكة أكثر صعوبة في الماكينة واللحام من النحاس العادي.
الخواص الميكانيكية حسب المزاج
| حِدّة | حالة | قوة الشد، دقيقة، MPa | قوة الخضوع، دقيقة، MPa | استطالة، دقيقة،٪ |
|---|---|---|---|---|
| O61 | صلب | 275 | 105 | 45 |
| H55 | ضوء مرسومة | 310 | 170 | 30 |
| H58 | مرسومة | 345 | 240 | 20 |
| H80 | من الصعب رسمها | 415 | 345 | 8 |
يتم تحديد قيم قوة الخضوع عند امتداد بنسبة 0.5% تحت الحمل، ويتم قياس الاستطالة على طول مقياس 50 مم. إن المقايضة-متعمدة: حيث يتدحرج الأنبوب الملدن ويتوسع بسهولة لتركيب صفائح الأنبوب-، بينما يقاوم الأنبوب المسحوب بقوة الاهتزاز والتآكل على حساب الليونة.
الخواص الفيزيائية وسلوك التآكل
الكثافة: حوالي 8.53 جم/سم3
الموصلية الكهربائية: حوالي 28% IACS
الموصلية الحرارية: حوالي 110 واط/(م·ك) في درجة حرارة الغرفة
نطاق الانصهار: حوالي 900 - 940 درجة
معامل المرونة: حوالي 110 جيجا باسكال
أداء التآكل هو سبب طلب السبيكة. يقاوم النحاس الأميرالي مياه البحر النظيفة والملوثة، والمياه العذبة ومكثفات البخار، ويصمد أمام المكثفات وسخانات مياه تغذية الغلايات التي من شأنها تدمير النحاس العادي. إنها ليست مادة عامة: تهاجمها الأمونيا والأمينات والأحماض المعدنية القوية والأجواء الحاملة للكبريت-، والأمونيا هي السبب الكلاسيكي للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في أنابيب المكثف حيث يتم استخدام الأمونيا للتحكم في درجة الحموضة المتكثفة. التآكل-يحدد التآكل الحد العملي الآخر، ولذلك يحافظ المصممون على سرعة مياه البحر متواضعة بالنسبة للنحاس الأميرالي مقارنة بالسرعات الأعلى التي يتحملها 90/10 من النحاس-النيكل.
ممارسة التصنيع والثني واللحام
يتم تنفيذ العمل الساخن في نطاق درجة 650 - 800؛ وفي الأسفل، تتصلب السبائك-بسرعة. يعد كل من السحب على البارد والانحناء على البارد عمليين، ولكن التلدين بين المراحل مطلوب لاستعادة الليونة، ويجب تخفيف الضغط على المقاطع المنحنية النهائية لتقليل الإجهاد المتبقي، نظرًا لأن إجهاد الشد المتبقي بالإضافة إلى الأمونيا هو الوصفة القياسية للتكسير الناتج عن التآكل الإجهادي. لحام الانصهار ممكن ولكنه يميل إلى إنتاج المسامية، ومحتوى الزرنيخ يجعل التحكم في الدخان ضروريًا؛ يُفضل استخدام اللحام بالنحاس الأصفر ولحام الفضة في وصلات الأنابيب والرأس -إلى-الأنابيب-، وذلك باستخدام حشوة من البرونز -من البرونز أو السيليكون-من القصدير حيث يلزم وجود وصلة منصهرة. تعتبر عملية التصنيع أكثر صعوبة من عملية قطع النحاس الحر-لأن كلا من القصدير والزرنيخ يزيدان من معدل تصلب العمل-لذلك يوصى باستخدام أدوات حادة ومشط إيجابي ومبرد كبير. عادةً ما تكون نهايات الأنبوب عبارة عن أسطوانة- يتم توسيعها إلى صفائح أنبوبية، ويجب وضع الحشو ودعامات الاهتزاز والحواجز بحيث لا يتعرض الأنبوب للاهتزاز بسبب الحركة التفاضلية.
تتبع التطبيقات النموذجية مباشرة من ملف التآكل هذا: المكثفات السطحية لمحطات الطاقة وسخانات مياه التغذية، والمبادلات الحرارية على متن السفن وخطوط تبريد مياه البحر، ومبخر تحلية المياه وحزم المكثفات، وتكييف الهواء البحري ومكثفات التبريد، ومبردات المصانع الكيميائية التي تتعامل مع المياه قليلة الملوحة.
الأسئلة المتداولة
س: هل HSn70-1 هو نفسه C44300 تمامًا؟
رقم HSn70-1 يصف 70% من النحاس والقصدير، بينما يحتوي C44300 على وجه التحديد على 0.02 - 0.06 % من الزرنيخ. يتم استخدام كلاهما في المكثفات، لكن الدرجة الحاملة للزرنيخ فقط هي التي تحمل التثبيط المتعمد لعملية إزالة الزنك.
س: ما الذي يغطيه ASTM B111؟
يغطي ASTM B111 / B111M أنابيب مكثف النحاس وسبائك النحاس- غير الملحومة ومخزون الطويق، بما في ذلك التركيبة النحاسية الأميرالية C44300، ودرجات الحرارة والمتطلبات الميكانيكية المذكورة أعلاه.
س: هل يمكن لحام الأنابيب النحاسية الأميرالية؟
لا يُنصح باللحام بالصهر بسبب المسامية ودخان الزرنيخ. يعد اللحام بالنحاس الفضي أو النحاس البرونزي هو طريق الربط القياسي، يليه تخفيف الضغط في حالة وجود الأمونيا أو الأمينات.
س: ما هو المزاج الذي يجب تحديده لأنبوب المكثف؟
يتم استخدام أنبوب O61 الملدن حيث تكون هناك حاجة إلى التمدد في صفائح الأنابيب السميكة والانحناءات الضيقة على شكل U-. إن H55 المسحوب بالضوء هو الحل الوسط المعتاد لحزم المكثفات المستقيمة، أما H80 المسحوب بقوة فهو مخصص للاهتزازات العالية-أو التآكل العالي-.
س: كيف يمكن مقارنة النحاس الأميرالي بالنيكل النحاسي بنسبة 90/10؟
يعتبر النحاس الأميرالي أرخص ويتمتع بموصلية حرارية أعلى، لكن النيكل النحاسي- يتحمل سرعة مياه البحر الأعلى وهو أكثر مقاومة للتشقق الناتج عن إجهاد الأمونيا، ولهذا السبب تنتقل خدمات مياه البحر الملوثة أو عالية السرعة- عادةً إلى C70600.
س: هل يمثل محتوى الزرنيخ خطرًا في التعامل؟
يذوب الزرنيخ بالكامل في السبيكة بكميات صغيرة. يعتبر التصنيع العادي آمنًا، لكن اللحام والطحن يولدان دخانًا ويجب إجراؤهما باستخدام الاستخلاص الموضعي وحماية الجهاز التنفسي المناسبة.
