Què cobreix ASTM B111
ASTM B111 és l'especificació estàndard per a tubs i virolles sense soldadura de coure i aliatge de coure destinats a condensadors de superfície, evaporadors i intercanviadors de calor. Defineix els aliatges permesos, els límits de composició química, els requisits de propietats mecàniques per tremp, les toleràncies dimensionals, els defectes admissibles i els mètodes d'assaig que s'han d'aplicar abans de l'enviament. L'estàndard s'aplica a tubs de fins a 3 1/8 polzades (79,4 mm) de diàmetre exterior, que cobreix la gran majoria dels intercanviadors de calor de carcassa i tubs i paquets de condensadors.
ASME SB111 és l'edició de codi de caldera i recipient a pressió ASME de la mateixa especificació. La composició química i els requisits mecànics de SB111 i B111 són tècnicament idèntics, i les comandes d'equips a pressió es col·loquen amb freqüència a SB111 de manera que la documentació del material s'alinea amb els requisits d'estampació del codi del vaixell. El tub de -níquel de coure per a funcions equivalents també es produeix segons GB/T 8890, JIS H3300 i BS EN 12451, i un comprador que treballi amb aquests sistemes hauria de comparar les clàusules de temperament, tolerància i prova en lloc de només el nom del grau.
Famílies de grau per al servei d'intercanviador de calor
B111 cobreix coures purs, llautons, bronzes d'alumini i aliatges de coure-níquel, i la selecció entre ells es basa en la química de l'aigua de refrigeració i la velocitat esperada del tub. Els graus de coure, com ara C10200 lliure d'oxigen-, C12000 de fòsfor residual baix i C12200 de fòsfor residual alt s'utilitzen en aigua dolça neta i en aplicacions on la contaminació de coure del procés no és una preocupació. Els llautons i els cuproníquels dominen el servei del condensador i de l'intercanviador de calor, i els tres graus més freqüentment sol·licitats són el llautó de l'almirall, el llautó d'alumini i el cuproníquel 70-30.
| Número UNS | Nom comú | Composició nominal | Servei típic |
|---|---|---|---|
| C44300 | Llautó de l'Almirallat | Al voltant del 71% Cu, 1% Sn, addició controlada d'arsènic, balanç de zinc | Condensadors d'aigua dolça i d'aigua salobre neta, condensadors de superfície de vapor |
| C44400 / C44500 | Llautó de l'almirantall inhibit | Llautó de l'Almirallat amb inhibició d'antimoni o fòsfor en lloc d'arsènic | Els mateixos deures quan es restringeix l'arsènic o es prefereix un inhibidor diferent |
| C68700 | Llautó d'alumini | Al voltant del 77% Cu, al voltant del 2% Al, addició controlada d'arsènic, balanç de zinc | Aigua de refrigeració salabrosa, contaminada i de major velocitat, condensadors marins |
| C70600 | 90-10 cuproníquel | Al voltant del 90% Cu, 9 a 11% Ni, 1 a 1,8% Fe, fins a 1% Mn | Refrigeració d'aigua de mar, dessalinització, intercanviadors de calor en alta mar i a bord |
| C71500 | 70-30 cuproníquel | Al voltant del 70% Cu, 29 a 33% Ni, 0,4 a 1% Fe, fins a 1% Mn | Alta velocitat o aigua de mar molt contaminada, condensadors de centrals elèctriques |
| C23000 | Llautó vermell | Al voltant del 85% de Cu, equilibri de zinc, baix plom i ferro | Intercanviador de calor general i tub del condensador en aigua neta |
Les addicions d'aliatge no són decoració. L'estany i l'arsènic en el llautó de l'Almirantazgo, l'alumini i l'arsènic en el llautó d'alumini i el ferro i el manganès dels níquels de coure construeixen o estabilitzen cadascun la pel·lícula de la superfície protectora que permet que el tub sobrevisqui al contacte continu amb l'aigua corrent, per això els límits de composició de l'estàndard són estrets i per això una raó de rebuig fora de{2}} és vàlida fins i tot quan les propietats mecàniques de rebuig són vàlides.
Propietats mecàniques i tremps
B111 requereix que cada tub compleixi les propietats de tracció especificades per al seu aliatge i tremp. El tub recuit, que és la condició de subministrament normal dels paquets d'intercanviador de calor que s'han d'enrotllar en làmines de tubs, té la resistència més baixa i l'allargament més alt i està dissenyat per expandir-se al forat del tub sense esquerdar-se. Els tremps lleugers i durs augmenten els requisits de tracció i rendiment i redueixen l'allargament, i s'utilitzen quan la rigidesa o la resistència a la vibració és el requisit de control.
A través dels graus de llautó i cuproníquel, les forces de tracció mínimes especificades abasten aproximadament entre 275 i 415 MPa (uns 40 a 60 ksi) des de la condició de recuit fins a la condició d'estirat dur, amb els níquels de coure a l'extrem superior del rang de recuit i els llautons capaços de valors més alts quan es subministren en fred. Per tant, totes les especificacions haurien d'indicar explícitament el tremp, perquè el mateix grau subministrat amb un temperat diferent no satisfarà un disseny que s'hagi contrastat amb el conjunt de propietats recuits o durs.
Dimensions, toleràncies i estat de subministrament
El tub s'ordena pel diàmetre exterior, el gruix de la paret i la longitud, i la norma estableix toleràncies per a cadascun d'ells juntament amb límits d'excentricitat, ovalitat i rectitud de la paret. El gruix de la paret ha de ser suficient per a la pressió de disseny després d'aplicar la tolerància del molí, de manera que s'ha d'utilitzar la paret mínima en lloc de la paret nominal en el càlcul de la pressió. Les longituds es subministren normalment com a longituds rectes de 3 m, 5,8 m, 6 m, 11,8 m o 12 m, o es tallen a la longitud exacta del paquet requerida pel comprador.
El tub es subministra net i sec per dins i per fora, amb els extrems desbarbats i protegits per al transport. Quan el tub s'expandirà en una làmina de tubs, l'acabat superficial, la duresa i l'ovalitat dels extrems del tub són tan importants com les dimensions del cos, ja que aquestes regeixen la qualitat de l'articulació enrotllada. Les virolles, utilitzades per als extrems d'entrada dels tubs del condensador on entra l'aigua, es subministren com a material de virola sota la mateixa especificació.
Requisits d'assaig i inspecció
B111 requereix una seqüència de proves completa i l'especificació del comprador hauria d'indicar quines d'aquestes proves s'han de presenciar o informar:
Prova de corrents de Foucault a cada tub, per detectar esquerdes, costures, inclusions i discontinuïtats de paret.
Prova de pressió hidrostàtica o pneumàtica, per demostrar que el tub és hermètic a la pressió especificada.
Prova de tensió, per verificar que la resistència a la tracció i l'allargament compleixen els requisits de l'aliatge i el tremp.
Assajos d'aplanament i expansió, per demostrar la ductilitat i la idoneïtat per enrotllar en una làmina tubular.
Proves de vapor d'amoníac i nitrat mercuriós, per confirmar l'absència d'estrès intern i la susceptibilitat a la corrosió per estrès als llautons.
Anàlisi químic i examen microscòpic, per confirmar la composició i l'estructura, inclosa l'absència d'inclusions nocives i la mida correcta del gra quan s'especifiqui.
Per al servei d'aigua de mar, la combinació de la prova de corrents de Foucault i la prova d'estrès residual és especialment important: és la tensió residual, no la composició, la que fa que un tub del condensador s'esquerde en pocs mesos en un entorn que conté amoníac o compostos d'amina.
Selecció d'una nota per a l'entorn de servei
La lògica pràctica de selecció segueix l'aigua. L'aigua dolça neta i baixa en clorur amb una velocitat modesta és la llar tradicional del llautó de l'almirall i el llautó vermell. L'aigua salabrosa, lleugerament contaminada o de major velocitat, on el risc és un atac d'impacte en lloc de la corrosió general, requereix llautó d'alumini, la pel·lícula de superfície rica en alumini- aguanta un flux més ràpid. L'aigua de mar, especialment l'aigua de mar amb un alt contingut de clorur, sòlids en suspensió o una gran velocitat, requereix 90-10 cuproníquel, i per a les tasques més exigents, s'utilitza 70-30 cuproníquel perquè el seu contingut més elevat de níquel dóna la major resistència a la corrosió i l'erosió.
Un segon factor de selecció és la temperatura i la seva interacció amb la química de l'aigua. Els llautons es tornen més susceptibles al trencament per corrosió per tensió a mesura que augmenta la temperatura, i qualsevol entorn que pugui alliberar amoníac o amines - determinats productes químics de tractament d'aigua, alguns olis lubricants i fluids de procés orgànic - hauria de dirigir la selecció cap als níquels de coure-. El nivell del tub al feix també importa, ja que les files superiors d'alguns condensadors poden estar exposades a un espai de vapor i a l'amoníac transportat pel vapor.
Preguntes freqüents
P: Quina diferència hi ha entre el llautó de l'almirall C44300 i el llautó d'alumini C68700?
El llautó Admiralty conté aproximadament un 1% d'estany amb una addició controlada d'arsènic i està pensat per a aigua neta, dolça i salabrosa. El llautó d'alumini conté aproximadament un 2% d'alumini i una addició controlada d'arsènic, que crea una pel·lícula de superfície més robusta i la fa adequada per a aigua de refrigeració contaminada i de major velocitat on l'atac d'impacte és el principal risc de corrosió.
P: Quan es tria el cuproníquel C71500 en lloc del C44300?
El C71500 amb aproximadament un 29 a un 33% de níquel es tria per al servei d'aigua de mar, alta velocitat d'aigua de refrigeració, ports contaminats i condensadors de centrals elèctriques on es requereix la major resistència a la corrosió per erosió. El llautó de l'Almirantazgo és l'opció més econòmica en aigua dolça neta i baixa en clorur a velocitat moderada.
P: Quin temperament s'ha d'especificar per al tub de l'intercanviador de calor?
El tub recuit és l'opció normal perquè es pot enrotllar o expandir a la làmina del tub sense esquerdar-se i el seu allargament és més alt. Només s'especifica un tremp lleugerament estirat o dur quan es necessita una rigidesa addicional o una resistència a la vibració, i els requisits de propietats mecàniques canvien en conseqüència.
P: Per què és obligatòria la prova de corrent de Foucault al tub del condensador?
Les proves de corrents de Foucault són un examen complet i no-destructiu que detecta esquerdes, costures, voltes, inclusions i aprimament de la paret que la inspecció visual no pot revelar. Com que un únic tub amb fuites pot apagar un condensador, la prova s'aplica a cada tub en lloc d'una mostra.
P: Què significa ASME SB111 en un certificat de material?
Significa que el tub va ser ordenat i certificat segons l'edició del codi ASME d'ASTM B111. Els requisits químics i mecànics són tècnicament idèntics, però la documentació s'alinea amb el codi dels recipients a pressió ASME, que és important per als recipients que requereixen l'estampació del codi i per a la inspecció de tercers-equips a pressió.
P: Quina informació s'ha d'indicar en una consulta per al tub B111?
L'aliatge o el número UNS, la norma inclosa l'edició del codi si escau, el tremp, el diàmetre exterior, el gruix mínim de la paret, la longitud i la tolerància exactes o nominals, les proves requerides, el mètode d'embalatge i la documentació requerida, inclòs el certificat de prova de molí i qualsevol inspecció de tercers-.
