C21000 Kopparlegeringsrör för svetsade värmeväxlare
C21000 är en smidd koppar-zinklegering som innehåller 94 – 96 % koppar med resten zink, vilket placerar den i förgyllningsmetallfamiljen snarare än i de hög-höghållfasta mässings- eller fosfordeoxiderade grupperna. Den distinktionen spelar roll när materialet specificeras för svetsade värmeväxlarrör, eftersom egenskaperna som driver svetsproceduren kommer från kopparhalten och den mycket låga zinkhalten, inte från en deoxidationstillsats. Med endast cirka 5 % zink behåller legeringen det mesta av kopparns termiska och elektriska prestanda samtidigt som den får styrka, en stabil ytfilm och bättre bearbetningsbeteende.
Tjockväggiga rör i denna kvalitet väljs där röret måste ha en korrosionstillåtelse, absorbera termisk rörelse eller förberedas för en svetsad eller expanderad fog till en rörplåt. Den tunga väggen bromsar förlusten av sektion vid svagt aggressiv drift och ger svetsaren tillräckligt med metall att arbeta med när röret är sammanfogat med ett samlingsrör eller när en tapp svetsas på ett grenrör.
Betygsidentitet, sammansättning och standarder
Sammansättningsgränserna nedan är de siffror som en köpare bör kontrollera mot brukscertifikatet. De löser också namnfrågan: med fosfor som hålls till 0,01 % maximalt, kan legeringen inte vara en fosfordeoxiderad koppar, och med koppar på minst 94 % är den inte en hög-mässing.
| Element | Innehåll, vikt % |
|---|---|
| Koppar (Cu) | 94 – 96 |
| Zink (Zn) | Balans |
| Bly (Pb) | 0,05 max |
| Järn (Fe) | 0,05 max |
| Fosfor (P) | 0,01 max |
| Övriga element, totalt | 0,10 max |
Platta och valsade produkter i denna kvalitet beställs till ASTM B36/B36M, och motsvarande beteckning av smideskopparlegering finns i GB/T 5231, där 95 % kopparmässing är skrivet H95. Eftersom materialet är en låg-zinklegering, hanteras det på samma produktionsväg som andra bearbetade kopparlegeringar: gjutning, varmbearbetning, kallvalsning eller dragning och en slutlig glödgning till det beställda temperamentet.
Fysiska egenskaper
| Egendom | Värde |
|---|---|
| Densitet | 8,86 – 8,94 g/cm3 |
| Smältpunkt | 1049 grader |
| Elektrisk ledningsförmåga, glödgad | 80 – 85 % IACS |
| Värmeledningsförmåga | Under den för elektrolytisk segt koppar och överensstämmer med den elektriska ledningsförmågan ovan |
Datanotering: den elektriska och termiska ledningsförmågan hos en koppar-zinklegering faller samman när zink tillsätts. Siffror nära 391 W/(m·K) tillhör hög-koppar som C11000, inte till en 95Cu-5Zn smidd legering, så ett angivet värmeledningsförmågasområde som sträcker sig över båda värdena bör inte användas för värmeöverföringslimning. För växlardrift är det 80 – 85 % IACS-glödgade värdet i tabellen ovan den tillförlitliga referenspunkten, och värmeledningsförmågan följer samma trend i förhållande till koppar.
Mekaniska egenskaper av Temper
| Skick | Draghållfasthet | Sträckstyrka | Förlängning | Hårdhet |
|---|---|---|---|---|
| Glödgat | 220 – 290 MPa | 69 – 100 MPa | 35 – 45 % | 40 – 60 HV |
| Kallbearbetad, H01 | 255 – 325 MPa | 200 – 250 MPa | 20 – 30 % | 50 – 70 HV |
| Kallbearbetad, H04 | 345 – 405 MPa | 300 – 350 MPa | 10 – 15 % | 80 – 100 HV |
Det glödgade tillståndet är det vanliga valet för slangar som kommer att expanderas till en rörplåt eller formas efter leverans, eftersom det bevarar den duktilitet som behövs för dessa operationer. De kallbearbetade temperamenten används där röret är ett strukturelement och där den högre sträckgränsen tillåter en lättare stödstruktur, till bekostnad av formningsmånen.
Rördimensioner, produktformer och applikationer
| Form | Tjocklek/diameter | Bredd |
|---|---|---|
| Rör, tjock vägg | Vägg 1 – 20 mm, ytterdiameter 10 – 200 mm | Ej tillämpligt |
| Ark/remsa | 0,5 – 10 mm | 100 – 600 mm |
| Stång/stång | Diameter 5 – 50 mm | Ej tillämpligt |
| Tråd | Diameter 0,5 – 10 mm | Ej tillämpligt |
Längder skärs normalt efter kundens önskemål snarare än att hållas till en fast lagerlängd, vilket passar ombyggnader av växlare där rörlängden bestäms av skalets och huvudets geometri.
Värmeöverföring:värmeväxlare, sjövattenrör, kondensorer och processkylare som hanterar lätt aggressiva vätskor
Elektriska system:kontakter, samlingsskenor och halvledarkomponenter
Marinteknik:fartygsinredningar, havsvattenledningar och havsbaserad vindkraftsinfrastruktur
Mekaniska komponenter:ventiler, lager och nitar
Kemisk utrustning:korrosionsbeständiga tankar, pumpar och rörsystem
Tillverkning, svetsning och serviceöverväganden
Legeringen är lätt kall- och varmformad, smidd och svetsad. För varmbearbetning används ett temperaturområde på 730 – 850 grader, med uppmärksamhet på kantsprickor i toppen av området; glödgning utförs mellan 540 och 600 grader för att återställa duktiliteten. Svetsning utförs normalt med volfram inertgasprocess med full inertgasskärmning, och värmetillförseln kontrolleras för att undvika- överhettning av fogområdet, vilket skulle förgrova strukturen och minska segheten.
På korrosionssidan är den låga zinkhalten en fördel. Avzinkning är en risk som växer med zinknivån i en koppar-zinklegering, så en 95 % kopparkvalitet är mycket mindre exponerad än 60/40 mässing i samma familj, och materialet bildar en skyddande film i många industriella och marina miljöer. Graden har fortfarande gränser: starkt klorerat eller höghastighetsvatten från-höghastighet, ammoniakhaltiga media och sura kondensat kan angripa det, och rörstorleken och flödeshastigheten bör väljas så att erosion inte är den kontrollerande skademekanismen.
Kostnadsbeteende är också relevant. Legeringen balanserar en draghållfasthet som kan nå 405 MPa i kallbearbetat tillstånd med en töjning på 10 – 15 % vid samma temperament, så den kan ersätta dyrare korrosionsbeständiga legeringar i applikationer där belastningen är måttlig, samtidigt som den erbjuder bättre hållfasthet än de rena kopparkvaliteterna som annars skulle väljas för konduktivitet.
Vanliga frågor
F: Vilken legering är C21000?
C21000 är en smidd koppar-zinklegering med 94 – 96 % koppar och resten zink, känd som förgyllningsmetall. Det är ibland felmärkt som fosfordeoxiderad koppar eller som en hög-hållfast mässing, men kemin utesluter båda: fosfor är begränsat till högst 0,01 % och koppar till minst 94 % placerar det i den låga-zinkänden av mässingsfamiljen.
F: Varför använda tjockväggiga rör i en värmeväxlare?
En tung vägg ger ett korrosionsskydd så att röret når sin designlivslängd trots gradvis ytförlust, ger tillräckligt med sektion för expansion eller svetsning till en tubplåt och motstår böjbelastningar som åläggs av termiska rörelser. Det gör också att röret kan-rullas om eller om-svetsas under underhåll utan att falla under minimiväggen.
F: Vilka standarder täcker C21000-produkter?
Platta och valsade produkter beställs till ASTM B36/B36M, och beteckningen för smideskopparlegering är listad i GB/T 5231 som 95 % kopparmässing. Sammansättningsgränserna som tillämpas är 94 – 96 % koppar, 0,05 % max bly, 0,05 % max järn och 0,01 % max fosfor.
F: Hur ska C21000-slangen svetsas?
Volfram inert gassvetsning med inert gasskärmning är den normala processen, med värmetillförsel kontrollerad för att förhindra sprödhet i fogen och värmepåverkad zon. Förvärmning och interpass temperaturkontroll följer varmarbetsintervallet 730 – 850 grader, och alla kallbearbetade rör glödgas vanligtvis mellan 540 och 600 grader efter formning.
F: Är C21000 lämplig för sjövattenservice?
Dess låga zinkhalt håller avzinkningsrisken långt under risken för den högre-zinkmässingen, så den fungerar bra i marin och industriell atmosfär. Där kylmediet är havsvatten med hög hastighet eller innehåller aggressiva klorider måste rörstorleken, väggtjockleken och flödeshastigheten ses över tillsammans, och en kopparnickelkvalitet kan vara det bättre valet.
F: Vilka egenskaper gör den användbar för växlare och elektrisk drift?
Den glödgade tempereringen ger 80 – 85 % IACS elektrisk ledningsförmåga och en draghållfasthet på 220 – 290 MPa; kallbearbetning höjer draghållfastheten till 345 – 405 MPa med en hårdhet på 80 – 100 HV med bibehållen töjning på 10 – 15 %. Den kombinationen stöder både strömförande komponenter och värmeöverföringsslangar utan kostnad för en speciallegering.
