حيث يتناسب C60800 مع ASTM B111/B111M
تغطي ASTM B111/B111M أنابيب مكثف من سبائك النحاس والنحاس - ومخزون الطويق للمكثفات والمبخرات والمبادلات الحرارية. ضمن هذا المعيار، تعتبر درجة برونز الألومنيوم C60800 هي الخيار الذي يتم اختياره عندما تجعل الكلوريدات أو سرعة التدفق العالية أو المواد الصلبة العالقة الكاشطة درجات النحاس والنحاس الأكثر ليونة غير مناسبة. تظهر نفس الدرجة في مواصفات ASME المكافئة للمكونات التي تحافظ على الضغط-، لذا فإن الأنبوب المطلوب لأحدهما قابل للتبديل تقنيًا مع الأنبوب المطلوب للآخر، بشرط تطابق درجة الحرارة والأبعاد.
يختلف برونز الألومنيوم عن درجات النحاس العادي في جانب واحد مهم: يتم اختياره للقوة ومقاومة التآكل، وليس للتوصيل. إن موصليته الكهربائية والحرارية أقل بكثير من تلك الخاصة بالنحاس النقي، لذا فإن المصمم الذي يحتاج إلى نقل الحرارة بكفاءة إلى السائل يعتمد على سمك جدار الأنبوب، وحالة السطح وسرعة الماء بدلاً من الاعتماد على الموصلية المعدنية العالية بشكل استثنائي. ما يقدمه C60800 في المقابل هو أنبوب يقاوم هجوم مياه البحر وتآكل الاصطدام بشكل أفضل بكثير من النحاس مع الاحتفاظ بما يكفي من الليونة ليتم ثنيه ولفه في لوح أنبوب.
التركيب الكيميائي وأبعاد الأنبوب
يتم تحديد تركيبة C60800 من خلال إضافات الألمنيوم والزرنيخ الخاضعة للرقابة إلى النحاس. يقوم الألومنيوم ببناء الطبقة السطحية الواقية الغنية بالألمنيوم-ويوفر تقوية قوية للمحلول؛ يوجد الزرنيخ عند مستوى منخفض ويتم التحكم فيه بشكل متعمد ويحسن مقاومة السبيكة للهجوم في المياه الحاملة للكلوريد-.
| عنصر | متطلبات | مساهمة |
|---|---|---|
| الألومنيوم | 4.5 - 6.0 % | تقوية الحلول الصلبة-؛ يشكل الفيلم السطحي الواقي |
| الزرنيخ | 0.02 - 0.35 % | يعمل على تحسين مقاومة التآكل في الماء الحامل للكلوريد |
| النحاس وبقاياه | توازن النحاس، العناصر المتبقية محدودة بمعايير ASTM B111/B111M | مصفوفة معدنية مع مستويات شوائب يمكن التحكم فيها |
يتم إنتاج الأنبوب عن طريق البثق والسحب إلى القطر الخارجي وسمك الجدار المطلوب في تصميم المبادل الحراري-، ثم يتم الانتهاء منه عن طريق التلدين والتخليل والتقويم. تتراوح أحجام المكثفات الشائعة من حوالي 12 مم إلى 50 مم من القطر الخارجي مع سماكة جدار تبلغ حوالي 0.7 مم إلى 2.5 مم، ويتم توفيرها بأطوال مستقيمة أو على شكل أنابيب مثنية على شكل U-. إن تفاوتات الأبعاد على القطر وسمك الجدار والاستقامة والطول هي تلك الخاصة بـ ASTM B111/B111M، وينبغي تأكيد تفاوت سمك الجدار على وجه الخصوص مقابل بدل التصميم، نظرًا لأن بدل التآكل لأنبوب مياه البحر محدود.
خصائص الأداء
القوة هي الميزة الأولى. تعمل إضافة الألومنيوم على رفع قوة الخضوع والشد للأنبوب أعلى بكثير من القيم التي تم الحصول عليها من النحاس أو النحاس الأميرالي، لذلك يمكن لجدار أرق أن يحمل نفس الضغط الداخلي، ويتحمل الأنبوب الأحمال الميكانيكية التي تفرضها -درفلة صفائح الأنبوب وألواح الدعم والاهتزاز. في الحالة الملدنة، تقع قوة الشد النموذجية في حدود حوالي 400 إلى 480 ميجا باسكال مع قوة خضوع تتراوح ما بين 170 إلى 250 ميجا باسكال تقريبًا واستطالة بنسبة 20٪ أو أكثر؛ الحد الأدنى الإلزامي للمزاج المطلوب هو تلك المطبوعة في المعيار، ويمكن الحصول على قوة أعلى في درجات الحرارة الباردة -.
المقاومة للتآكل هي الميزة الثانية، والسبب في استخدام الصف في مياه البحر. عند التلامس مع الكلوريد-الماء الذي يحمل الماء، تكوّن السبيكة طبقة كثيفة وملتصقة من الألومنيوم-غنية بالأكسيد مما يحد من حدوث المزيد من الهجمات. يتشكل الغشاء- مرة أخرى بعد التلف الميكانيكي، مما يمنح المادة مقاومة مفيدة للاصطدام وتآكل الغشاء الرقيق- الذي يحدث عند نهاية مدخل أنبوب المكثف. تعمل إضافة الزرنيخ الخاضعة للرقابة على تحسين السلوك في المياه العدوانية. التطبيقات في الهندسة البحرية وتحلية المياه والمصانع الكيميائية ومعدات معالجة المياه كلها تتبع هذا السلوك.
سلوك التآكل هو فائدة ذات صلة. تحت التلامس المنزلق، تتشكل طبقة أكسيد التشحيم على سطح الألومنيوم البرونزي وتقلل من معامل الاحتكاك، وبالتالي يحافظ الأنبوب والمكونات المحيطة به على أبعادها في الخدمة حيث يتآكل النحاس أو النحاس الأصفر بسرعة أكبر. تحتوي المادة أيضًا على معامل معتدل للتمدد الحراري، عادةً ما يكون أقل من معامل نحاس الزنك العالي-، والذي يحافظ على تغير الأبعاد عبر نطاق درجة حرارة التشغيل ضمن الحدود المتوقعة.
سلوك التصنيع جيد ولكنه ليس غير محدود. ينحني C60800 ويتدحرج جيدًا في الحالة الملدنة، ولهذا السبب يتم إجراء الثني على شكل U - قبل التثبيت النهائي، ويتم توصيل الأنابيب بصفيحة الأنبوب عن طريق تمديد الأسطوانة بدلاً من اللحام. يتطلب لحام برونز الألومنيوم مهارة، ومعدن حشو مطابق، وإزالة دقيقة للأكسيد المقاوم للحرارة، لذلك تقتصر الوصلات الملحومة عادةً على جانب صفائح الأنبوب - والرؤوس بدلاً من الأنابيب نفسها. يتم استخدام اللحام بالنحاس للتركيبات واتصالات الأجهزة حيث يلزم وجود وصلة محكمة التسرب-.
التطبيقات النموذجية
يتم تحديد الدرجة حيثما يجب أن يتحمل الأنبوب الكلوريدات والسرعة ودرجة الحرارة المعتدلة في نفس الوقت:
المكثفات السطحية للبخار والمبادلات الحرارية المساعدة في توليد الطاقة، حيث تكون مياه التبريد عبارة عن مياه البحر أو المياه المالحة.
محطات تحلية المياه-المراحل المتعددة والتأثيرات المتعددة-، بما في ذلك سخانات المياه المالحة وأجهزة التسخين المسبق.
مبادلات حرارية كيميائية وبتروكيميائية تتعامل مع الكلوريدات أو مياه البحر أو تيارات معالجة الأمونيا التي تتطلب تقييمًا منفصلاً للتآكل-.
أنظمة مياه البحر على متن السفن: المكثفات الرئيسية والمساعدة، ومبردات زيت التشحيم، ومولدات المياه العذبة، ومبردات المياه المغلفة.
مبادلات مياه التبريد في المصافي ومصانع الصلب ومحطات تكييف الهواء الكبيرة-التي تستخدم دائرة مفتوحة أو مياه برجية.
في كل من هذه المهام، عادةً ما يتم اتخاذ قرار الاختيار من خلال المقارنة مع النحاس الأميرالي وسبائك النحاس- والنيكل. يتم اختيار C60800 عندما تكون قوة صفيحة الأنبوب، ومقاومة الاصطدام عند المدخل، والتحرر من الحفر الذي يؤثر على الدرجات المنخفضة-من السبائك في المياه الملوثة هي العوامل الحاسمة.
التثبيت والمناولة والتفتيش
يتم تسليم أنابيب الألومنيوم البرونزية في الحالة الملدنة للثني والدحرجة. تتبع ممارسة المناولة القواعد المعتادة للأنابيب الرفيعة المصنوعة من سبائك النحاس-: يتم تخزين الأنابيب أفقيًا على دعامات مبطنة، ومحمية من تآكل السطح، كما يتم الاحتفاظ بها خالية من ملامسة الفولاذ الكربوني التي يمكن أن تؤدي إلى تآكل كلفاني أثناء التخزين. يتم إجراء الثني باستخدام شياق للتحكم في الشكل البيضاوي وترقق الجدار في الانحناء، ويتم تخفيف الضغط على الساق المنحنية- قبل التدحرج حيث يكون نصف قطر الانحناء ضيقًا.
يتم الربط بصفيحة الأنبوب عن طريق تمديد الأسطوانة، ويعتمد إحكام الوصلة على إعداد الثقب ومعدل التمدد والنظافة وليس على مادة الأنبوب وحدها. تتضمن ممارسة الفحص والاختبار الموصى بها للمبادل النهائي النقاط التالية:
التحقق من شهادة الأنبوب وفقًا لمعيار ASTM B111/B111M فيما يتعلق بالكيمياء والمزاج والأبعاد والخواص الميكانيكية.
إيدي-الفحص الحالي للأنابيب طبقًا للمعايير ASTM E243، والذي يكتشف عيوب الجدار والشقوق وتغير السُمك قبل التثبيت.
اختبارات التمدد والتسطيح على العينات للتأكد من أن المزاج مرن بدرجة كافية لعملية التشكيل.
اختبار الضغط الهيدروستاتيكي أو الهوائي للمبادل المجمع، يليه اختبار تسرب لكل وصلة مدرفلة.
توثيق أرقام الحرارة ومواضع الأنابيب بحيث يمكن إرجاع نتائج فحص الخدمة إلى مجموعة محددة.
التعليمات
س: هل C60800 عبارة عن أنبوب نحاسي أم أنبوب ألومنيوم؟
إنه أنبوب من سبائك النحاس. الألومنيوم عبارة عن إضافة سبائك بنسبة 4.5 إلى 6.0%، مع وجود النحاس كموازن، وبالتالي تتصرف المادة كسبائك أساسها النحاس- مع القوة والمقاومة لمياه البحر التي توفرها إضافة الألومنيوم.
س: هل C60800 مناسب لمياه التبريد بمياه البحر؟
نعم. فهو يشكل طبقة سطحية واقية من الألومنيوم- غنية بالكلوريد-تحمل الماء ويقاوم الاصطدام والتآكل، ولهذا السبب يتم استخدامه في مكثفات محطات الطاقة ومبردات مياه البحر على متن السفن ومحطات تحلية المياه.
س: كيف يمكن مقارنتها مع النحاس الأميرالي لأنبوب المبادل الحراري؟
وهو أقوى وأكثر مقاومة لهجوم الاصطدام عند مدخل الأنبوب، ولا يخضع لآلية إزالة الزنك التي تؤثر على النحاس الغني بالزنك-. يظل النحاس الأميرالي خيارًا منخفض التكلفة-حيث تكون كيمياء المياه وسرعتها حميدة.
س: هل يوصل الحرارة بشكل جيد؟
موصليته الحرارية أقل بكثير من النحاس النقي، لأن الألومنيوم في المحلول الصلب ينثر الإلكترونات والفونونات. يتم اختيار الدرجة من أجل المتانة في مياه البحر بدلاً من نقل الحرارة الأقصى، وتم تصميم المبادل وفقًا لخصائصه.
س: هل يمكن لحام الأنابيب C60800؟
يمكن لحامها باستخدام حشو مطابق وإزالة الأكسيد بعناية، ولكن يتم ربط الأنابيب عادةً بصفيحة الأنبوب عن طريق تمديد الأسطوانة. تقتصر الوصلات الملحومة عمومًا على الرؤوس والتجهيزات ووصلات الأجهزة.
س: لماذا يضاف الزرنيخ إلى السبيكة؟
تتم إضافة الزرنيخ عند مستوى منخفض يتم التحكم فيه لتحسين مقاومة السبيكة للتآكل في المياه المحملة بالكلوريد. يتم الاحتفاظ به ضمن النطاق الضيق المحدد في ASTM B111/B111M بحيث لا تتأثر الخواص الميكانيكية وقابلية اللحام للأنبوب.
