Wat bepaalt de sterkte van koperen pijp
Messing is een koper-zinklegering, en de sterkte ervan wordt bepaald door twee dingen: hoeveel zink er in oplossing is en hoeveel koude arbeid de buis heeft ondergaan. Tot ongeveer 37% zink blijft de legering een alfa-structuur met één- fase die taai is en gemakkelijk koud vervormd; boven dat niveau verschijnt een hardere bètafase en wordt de legering sterker, maar moet deze warm worden bewerkt. Temper vermenigvuldigt vervolgens het effect, zodat dezelfde kwaliteit zacht genoeg kan worden geleverd om met de hand te vervagen of hard genoeg om een diepe kras te weerstaan.
Voor buisproducten zijn de geldende specificaties ASTM B135 voor naadloze koperen buizen en EN 1057 voor koperen buizen die worden gebruikt in water- en gasvoorzieningen; Messing staaf en staaf voor machinaal bewerkte onderdelen wordt afzonderlijk behandeld door ASTM B16 en EN 12164. Wanneer een koper vraagt hoe sterk een koperen pijp is, is het eerlijke antwoord dat de vraag moet worden beantwoord tegen een kwaliteit en een tempering, omdat de spreiding binnen één kwaliteit groter is dan de spreiding tussen aangrenzende kwaliteiten.
Sterktevergelijking per graad en humeur
De onderstaande tabel vergelijkt de sterkteniveaus die normaal gesproken worden vermeld voor de belangrijkste messingbuiskwaliteiten met gegloeid koper. Waarden worden gegeven als typische bereiken voor de gegloeide en koud-bewerkte omstandigheden; de minimumwaarden waaraan bij de test moet worden voldaan, zijn de waarden vermeld in de relevante specificatie voor de bestelde temperatuur.
| Materiaal | Nominale samenstelling | Treksterkte, gegloeid | Treksterkte, koud bewerkt | Typische plicht |
|---|---|---|---|---|
| C26000 patroon messing | Ongeveer 70% koper, 30% zink | Ongeveer 300-370 MPa | Tot ongeveer 500-530 MPa | Algemeen buizen-, radiator- en hardwarewerk |
| C28000 60/40 messing | Ongeveer 60% koper, 40% zink | Ongeveer 370-430 MPa | Tot ongeveer 500 MPa | Warmbewerkte fittingen, scheepsbekleding, architectonisch werk |
| C36000 vrij-snijdend messing | Ongeveer 61% koper, 3% lood, rest zink | Normaal gesproken niet gegloeid geleverd | Ongeveer 340-500 MPa | Bewerkte kleppen, fittingen, bevestigingsmiddelen |
| C12200 koperen buis | Gedeoxideerd koper met hoog fosforgehalte | Minimaal ongeveer 205 MPa in de gegloeide toestand | Stijgt met reductie | Loodgieterswerk, koeling, warmtewisselaars |
Uit deze cijfers volgen twee conclusies. Ten eerste is een 70/30 koperen buis in de koude-bewerkte omgeving weer ongeveer half zo sterk als een gegloeide koperen buis van dezelfde afmetingen. Ten tweede verdwijnt het sterktevoordeel als het messing gegloeid wordt besteld. Daarom worden drukbelasting, trillingsbelasting en draad-vasthoudbelasting altijd samen met een tempering gespecificeerd.
Toepassingen waarbij de sterkte van messing ertoe doet
Messingbuis wordt minder vaak gekozen vanwege het zuivere draagvermogen dan vanwege de combinatie van matige sterkte, uitstekende bewerkbaarheid, aantrekkelijke afwerking en goede corrosieweerstand. Typische taken zijn onder meer:
Sanitaire en architecturale buis, waarbij een heldere afwerking en stabiele kleur net zo belangrijk zijn als sterkte.
Kleplichamen, fittingen en instrumentonderdelen vervaardigd uit C36000-staaf, waarbij de sterkte van de legering wordt gebruikt om schroefdraad vast te houden en bestand te zijn tegen moersleutelbelastingen.
Warmtewisselaar en condensorbuis in zoetwater- en proceskoelingservice.
Maritieme en decoratieve bekleding, waarbij de weerstand tegen atmosferische invloeden zwaarder weegt dan de behoefte aan figuren met hoge treksterkte.
Als het om zeewater gaat, wordt normaal gesproken de voorkeur gegeven aan koperlegeringen met een hogere- sterkte en toegevoegd tin of aluminium, omdat gewoon messing 60/40 en 70/30 gevoelig is voor ontzinking in agressief water, tenzij een geïnhibeerde kwaliteit is gespecificeerd.
Hoe u kracht kunt verwerven in dienstbaarheid
Drie praktische maatregelen bepalen de daadwerkelijke sterkte die wordt bereikt door een koperen leidinginstallatie. De eerste is de temperkeuze: kies de hardste temper die nog ter plaatse kan worden gebogen en uitgefakkeld, omdat bij elk uitgloeien na de laatste vormbewerking het voordeel van het koude werk van de walserij teniet wordt gedaan. De tweede is het ontwerp van de verbindingen: hardgesoldeerde en gelaste verbindingen veroorzaken lokale veranderingen in eigenschappen, en door hitte-getroffen zones moeten uit de buurt van- gebieden met hoge spanning worden geplaatst. De derde is de afstand tussen de steunen en de trillingsbeheersing, omdat messing gevoeliger is voor vermoeidheid dan staal en herhaaldelijk buigen bij een niet-ondersteunde overspanning uiteindelijk scheuren zal veroorzaken.
Als een hogere sterkte vereist is zonder de familie van koperlegeringen te verlaten, omvatten de opties aluminiumbrons zoals C61400, dat een aanzienlijk hogere vloeigrens ontwikkelt in combinatie met superieure zeewaterbestendigheid, en de tin-lagersoorten die worden gebruikt voor marine- en admiraliteitsdiensten.
Inspectie en veelvoorkomende valkuilen
Inkomende inspectie van koperen buizen heeft meestal betrekking op de buitendiameter, wanddikte, lengte, rechtheid en oppervlakteafwerking, plus een hardheidscontrole die de feitelijk geleverde temperatuur bevestigt. Indien drukbelasting van toepassing is, wordt een hydrostatische of pneumatische proef uitgevoerd bij de druk vermeld in de aankoopspecificatie. Waar de buis wordt gebogen, moet een monster worden gebogen en, indien nodig, worden uitgewaaid om te bewijzen dat de temperatuur werkbaar is.
De meest voorkomende aankoopfout is het opgeven van een cijfer zonder humeur. De tweede is de veronderstelling dat een zwaardere wand een uitgegloeide toestand compenseert, wat niet het geval is. De derde gaat voorbij aan het ontzinkingsrisico in agressief water, waar een geïnhibeerde kwaliteit had moeten worden besteld. Elk van deze kan worden vermeden door bij de aanvraag kwaliteit, temperatuur, afmetingen, standaard en servicevoorwaarden te vermelden.
Veelgestelde vragen
Vraag: Hoe sterk is koperen buis vergeleken met koperen buis?
Koud-bewerkte 70/30 koperen buizen bereiken doorgaans een spanning van 500 MPa of meer, terwijl gegloeide koperen buizen beginnen vanaf een minimum van ongeveer 205 MPa. Messing is dus grofweg twee keer zo sterk als beide worden vergeleken in de sterkste, commercieel verkrijgbare staat.
Vraag: Verhoogt het zinkgehalte de sterkte van messing?
Tot ongeveer 37% zink blijft de legering eenfasig en ductiel; daarna vormt zich een hardere bètafase en neemt de sterkte toe. Daarom is 60/40 messing sterker maar minder geschikt voor koudvervormen dan 70/30 messing.
Vraag: Welke messingsoort is het sterkst voor buizen?
C28000 ontwikkelt de hoogste treksterkte van de gebruikelijke soorten messing buizen in gegloeide toestand, terwijl C26000 koudgetrokken kan worden tot vergelijkbare of iets hogere waarden met een betere ductiliteit.
Vraag: Kunnen koperen buizen worden gebruikt voor hogedrukservice?
Ja, binnen de drukwaarde die is vastgesteld door de toepasselijke code voor de specifieke kwaliteit, temperatuur en wanddikte, maar de temperatuur moet worden gespecificeerd en het verbindingsontwerp moet geschikt zijn voor de drukklasse.
Vraag: Waarom vermindert gloeien de sterkte van koperen buizen?
Door gloeien wordt de dislocatiestructuur verwijderd die ontstaat door koudtrekken, wat de belangrijkste bron van versteviging is in gesmeed messing, waardoor de sterkte afneemt en de ductiliteit stijgt na elke thermische cyclus.
Vraag: Wat moet er vermeld worden op een bestelling van koperen buizen?
Kwaliteitsaanduiding, temperatuur, buitendiameter en wanddikte met toleranties, lengte, geldende norm, oppervlaktevereisten en eventuele druk- of corrosieomstandigheden.
