Vad ASTM B111 omfattar
ASTM B111 är standardspecifikationen för sömlösa rör och hylsor av koppar och kopparlegeringar avsedda för ytkondensatorer, förångare och värmeväxlare. Den definierar tillåtna legeringar, gränsvärden för kemisk sammansättning, krav på mekaniska egenskaper genom temperering, dimensionstoleranser, tillåtna defekter och testmetoder som måste tillämpas före leverans. Standarden gäller för rör upp till 3 1/8 tum (79,4 mm) i ytterdiameter, som täcker den stora majoriteten av skal- och rörvärmeväxlare och kondensorbuntar.
ASME SB111 är ASME panna och tryckkärl kodutgåva av samma specifikation. Den kemiska sammansättningen och de mekaniska kraven för SB111 och B111 är tekniskt identiska, och beställningar av tryckbärande anordningar görs ofta till SB111 så att materialdokumentationen överensstämmer med kraven för kodstämpling av kärlet. Koppar-nickelrör för likvärdiga uppgifter tillverkas också enligt GB/T 8890, JIS H3300 och BS EN 12451, och en köpare som arbetar med dessa system bör jämföra temperament, tolerans och testklausuler istället för enbart klassnamnet.
Klassfamiljer för värmeväxlarservice
B111 täcker ren koppar, mässing, aluminiumbrons och koppar-nickellegeringar, och urvalet bland dem styrs av kylvattnets kemi och den förväntade rörhastigheten. Kopparkvaliteterna som C10200 syre-fri, C12000 låg kvarvarande fosfor och C12200 hög återstående fosfor används i rent färskvatten och i applikationer där kopparförorening av processen inte är ett problem. Mässingen och kopparnicklarna dominerar kondensor- och värmeväxlardriften, och de tre mest beställda kvaliteterna är amiralitetsmässing, aluminiummässing och 70-30 kupronickel.
| UNS-nummer | Vanligt namn | Nominell sammansättning | Typisk service |
|---|---|---|---|
| C44300 | Amiralitetsmässing | Cirka 71 % Cu, 1 % Sn, kontrollerad arseniktillsats, zinkbalans | Färskvatten och rent bräckvattenkondensatorer, ångytkondensorer |
| C44400 / C44500 | Inhiberad amiralitetsmässing | Amiralitetsmässing med antimon- eller fosforhämning istället för arsenik | Samma uppgifter där arsenik är begränsat eller där en annan inhibitor är att föredra |
| C68700 | Aluminium mässing | Ca 77 % Cu, ca 2 % Al, kontrollerad arseniktillsats, zinkbalans | Bräckt, förorenat kylvatten med högre hastighet, marina kondensorer |
| C70600 | 90-10 kopparnickel | Cirka 90 % Cu, 9 till 11 % Ni, 1 till 1,8 % Fe, upp till 1 % Mn | Sjövattenkylning, avsaltning, värmeväxlare till havs och ombord |
| C71500 | 70-30 kopparnickel | Cirka 70 % Cu, 29 till 33 % Ni, 0,4 till 1 % Fe, upp till 1 % Mn | Höghastighets- eller kraftigt förorenat havsvatten, kraftverkskondensatorer |
| C23000 | Röd mässing | Cirka 85 % Cu, zinkbalans, låg bly- och järnhalt | Allmän värmeväxlare och kondensorrör i rent vatten |
Legeringstillägg är inte dekoration. Tennet och arseniken i amiralitetsmässingen, aluminiumet och arseniken i aluminiummässingen och järnet och manganet i koppar-nickeln bygger eller stabiliserar var och en den skyddande ytfilmen som gör att röret kan överleva kontinuerlig kontakt med strömmande vatten, vilket är anledningen till att sammansättningsgränserna i standarden är snäva och varför en{2}analys är en{3}orsak av{2}} avslag även när de mekaniska egenskaperna går över.
Mekaniska egenskaper och härdning
B111 kräver att varje rör uppfyller de dragegenskaper som specificeras för dess legering och härdning. Glödgat rör, som är det normala tillförselvillkoret för värmeväxlarbuntar som måste rullas till rörplåtar, har den lägsta hållfastheten och den högsta töjningen och är utformad för att expandera in i rörhålet utan att spricka. Lättdragna och hårddragna härdningar höjer drag- och flytkraven och minskar töjningen, och används där styvhet eller motstånd mot vibrationer är det styrande kravet.
Tvärs över mässings- och kopparnickelkvaliteterna sträcker sig de specificerade minsta draghållfastheterna ungefär 275 till 415 MPa (cirka 40 till 60 ksi) från glödgat till hårt draget tillstånd, med koppar-nickeln i den övre änden av det glödgade intervallet och mässingen med kallbearbetning kan uppnå högre värden. Varje specifikation bör därför ange temperamentet uttryckligen, eftersom samma kvalitet som levereras i en annan temperering inte kommer att uppfylla en design som har kontrollerats mot vare sig glödgade eller hårda egenskaper.
Mått, toleranser och leveransskick
Rör sorteras efter ytterdiameter, väggtjocklek och längd, och standarden anger toleranser för var och en av dem tillsammans med gränser för väggexcentricitet, ovalitet och rakhet. Väggtjockleken måste vara tillräcklig för konstruktionstrycket efter att kvarnstoleransen applicerats, så minimiväggen snarare än den nominella väggen bör användas i tryckberäkningen. Längder levereras normalt som raka längder om 3 m, 5,8 m, 6 m, 11,8 m eller 12 m, eller kapade till den exakta buntlängd som köparen önskar.
Röret levereras rent och torrt in- och utvändigt, med ändarna avgradade och skyddade för transport. Där röret kommer att expanderas till en tubplåt är ytfinishen, hårdheten och ovaliteten på rörändarna lika viktiga som kroppsdimensionerna, eftersom dessa styr kvaliteten på den valsade fogen. Hylsor, som används för inloppsändarna på kondensorrör där vattnet kommer in, levereras som hylsor enligt samma specifikation.
Testnings- och inspektionskrav
B111 kräver en omfattande testsekvens, och köparens specifikation bör ange vilka av dessa tester som ska bevittnas eller rapporteras:
Virvelströmstest på varje rör för att upptäcka sprickor, sömmar, inneslutningar och väggdiskontinuiteter.
Hydrostatiskt eller pneumatiskt trycktest, för att bevisa att röret är tätt vid det specificerade trycket.
Spänningstest, för att verifiera att draghållfastheten och töjningen uppfyller kraven för legering och temperering.
Tillplattning och expansionstester, för att bevisa duktilitet och lämplighet för rullning till en tubplåt.
Kvicksilvernitrat- och ammoniakångtest, för att bekräfta frihet från inre spänningar och spänningskorrosionskänslighet i mässingen.
Kemisk analys och mikroskopisk undersökning, för att bekräfta sammansättning och struktur, inklusive frihet från skadliga inneslutningar och korrekt kornstorlek där så anges.
För sjövattenservice är kombinationen av virvelströmstestet och restspänningstestet särskilt viktigt: det är restspänningen, inte sammansättningen, som gör att ett kondensorrör spricker på några månader i en miljö som innehåller ammoniak eller aminföreningar.
Välja ett betyg för tjänstemiljön
Den praktiska urvalslogiken följer vattnet. Rent sötvatten med låg kloridhalt med blygsam hastighet är det traditionella hemmet för amiralitetsmässing och röd mässing. Bräckt, lätt förorenat vatten eller vatten med högre hastighet, där risken för angrepp snarare än allmän korrosion är risken, kräver aluminiummässing, vars aluminium-rika ytfilm tål snabbare flöde. Havsvatten, särskilt havsvatten med hög kloridhalt, suspenderade ämnen eller hög hastighet, kräver 90-10 kupronickel, och för den mest krävande användningen används 70-30 kupronickel eftersom dess högre nickelhalt ger störst motståndskraft mot stöt och erosionskorrosion.
En andra urvalsfaktor är temperatur och dess interaktion med vattenkemin. Mässing blir mer mottaglig för spänningskorrosionssprickor när temperaturen stiger, och alla miljöer som kan frigöra ammoniak eller aminer - vissa vattenbehandlingskemikalier, vissa smörjoljor och organiska processvätskor - bör styra valet mot koppar-nickel. Nivån på röret i bunten har också betydelse, eftersom de övre raderna i vissa kondensorer kan utsättas för ett ångutrymme och för ammoniak som transporteras över i ånga.
FAQ
F: Vad är skillnaden mellan admiralitetsmässing C44300 och aluminiummässing C68700?
Admiralty mässing innehåller ca 1 % tenn med kontrollerad arseniktillsats och är avsedd för rent söt- och bräckt vatten. Aluminiummässing innehåller cirka 2 % aluminium och en kontrollerad arseniktillsats, vilket skapar en mer robust ytfilm och gör den lämplig för förorenat kylvatten med högre hastighet där stötangrepp är den främsta korrosionsrisken.
F: När väljs C71500 cupronickel istället för C44300?
C71500 med cirka 29 till 33 % nickel är vald för havsvattenservice, hög kylvattenhastighet, förorenade hamnar och kraftverkskondensorer där högsta erosions-korrosionsbeständighet krävs. Admiralty mässing är det mer ekonomiska valet i rent, kloridfattigt färskvatten med måttlig hastighet.
F: Vilket temperatur ska anges för värmeväxlarrör?
Glödgat rör är det normala valet eftersom det kan rullas eller expanderas in i rörplåten utan att spricka, och dess töjning är störst. Ett lätt draget eller hårt draget temperament specificeras endast där ytterligare styvhet eller vibrationsmotstånd behövs, och kraven på mekaniska egenskaper ändras därefter.
F: Varför är virvelströmstestet obligatoriskt på kondensorröret?
Virvelströmstestning är en hellängd, icke{0}}förstörande undersökning som upptäcker sprickor, sömmar, varv, inneslutningar och väggförtunning som visuell inspektion inte kan avslöja. Eftersom ett enda läckande rör kan stänga av en kondensor, appliceras testet på varje rör snarare än på ett prov.
F: Vad betyder ASME SB111 på ett materialcertifikat?
Det betyder att röret har beställts och certifierats enligt ASME-kodutgåvan av ASTM B111. De kemiska och mekaniska kraven är tekniskt identiska, men dokumentationen överensstämmer med ASME:s tryckkärlskod, vilket är viktigt för kärl som kräver kodstämpling och för tredjepartsinspektion av tryckbärande utrustning.
F: Vilken information ska anges på en förfrågan om B111-rör?
Legerings- eller UNS-numret, standarden inklusive kodutgåvan i förekommande fall, temperamentet, ytterdiametern, minsta väggtjocklek, exakt eller nominell längd och tolerans, de erforderliga testerna, förpackningsmetoden och den dokumentation som krävs, inklusive fabrikens testcertifikat och eventuell inspektion från tredje part.
