Wat is C72200-koper?
C72200 is een koper-nikkellegering van de 90/10- en 70/30-familie, maar met zijn eigen specifieke chemie. Nikkel wordt op ongeveer 15 procent gehouden, ijzer en mangaan worden toegevoegd voor sterkte en corrosiecontrole, en chroom is bewust aanwezig in een niveau dat het bepalende kenmerk van de kwaliteit is. Vanwege de chroomtoevoeging wordt de legering ook wel CuNi 15Cr genoemd.
De kwaliteit is ontwikkeld om een specifiek probleem in zeewaterkoelsystemen op te lossen. De standaard 90/10 koper-nikkellegering presteert goed in schoon, redelijk snel water, maar waar de stroming turbulent is of meegevoerd zand bevat, kan de beschermende oppervlaktefilm worden verwijderd en kan de botsingsaanval beginnen. Chroom versterkt die film, dus tolereert C72200 hogere watersnelheden en vuiler koelwater dan de chroom-vrije koper--nikkelsoorten.
Het blijft een volledig solide-oplossing-versterkte, niet-hardbare legering. Er is geen warmtebehandeling die de sterkte ervan kan vergroten op de manier waarop een precipitatie-hardende legering kan worden behandeld, en de eigenschappen ervan worden verkregen door controle van de samenstelling en koud bewerken.
Chemische samenstelling van C72200
De onderstaande samenstellingslimieten komen overeen met de kwaliteiten koper{0}}nikkellegeringen die zijn gespecificeerd voor buizen en pijpen in ASTM B466 en B467 en voor buizen in ASTM B111. Voor de nikkelbepaling wordt kobalt meegeteld met nikkel.
| Element | Minimaal (gew.%) | Maximaal (gew.%) | Functie |
|---|---|---|---|
| Koper (Cu) | Rest | Evenwicht | Basis van de legering |
| Nikkel plus kobalt (Ni + Co) | 14.0 | 16.0 | Primair legeringselement, geeft sterkte en weerstand tegen zeewatercorrosie |
| Ijzer (Fe) | 0.25 | 0.75 | Verbetert de weerstand tegen botsingen en erosie, verhoogt de sterkte |
| Mangaan (Mn) | 0.20 | 0.80 | Desoxidatiemiddel, verbetert de gietbaarheid en verwerkbaarheid |
| Chroom (Cr) | 0.30 | 0.70 | Belangrijke toevoeging: versterkt de beschermende oppervlaktefilm tegen botsingsaanvallen |
| Lood (Pb) | - | 0.01 | Onzuiverheid, beperkt om hete kortheid te voorkomen |
| Zink (Zn) | - | 0.20 | Onzuiverheid |
| Koolstof (C) | - | 0.05 | Onzuiverheid |
| Fosfor (P) | - | 0.01 | Onzuiverheid |
| Zwavel (S) | - | 0.01 | Onzuiverheid |
| Andere elementen, totaal | - | 0.30 | Som van alle naamloze elementen |
Het chroombereik is om een goede reden smal. Daaronder wordt het impingement-voordeel niet behaald; daarboven kunnen zich chroom-rijke fasen vormen en verliest de legering ductiliteit en lasbaarheid. Om deze reden moet de C72200 altijd worden aangeschaft volgens een specificatie die het chroombereik expliciet vermeldt, en een fabriekscertificaat zonder chroomanalyse mag niet worden geaccepteerd voor zeewatergebruik.
Mechanische en fysieke eigenschappen
C72200 wordt geleverd in gegloeide, lichtgetrokken en hardgetrokken temperaturen, en de mechanische vereisten worden voor elke vorm uiteengezet in de toepasselijke ASTM-productnorm. Gegloeide buis is de normale startconditie voor warmtewisselaarservice, waarbij de buis wordt uitgezet tot buisplaten en daarom ductiliteit moet behouden. Koudtrekken verhoogt de trek- en vloeisterkte terwijl de rek wordt verminderd, en de tempering moet samen met de mechanische waarden worden gespecificeerd in plaats van alleen op naam.
| Eigendom | Algemeen karakter |
|---|---|
| Structuur | Een-fasige vaste oplossing, vlak-gecentreerd kubusvormig |
| Versterkend mechanisme | Vaste oplossing en koud werk, niet-hitte-behandelbaar |
| Sterkte niveau | Hoger dan de 90/10 koper-nikkelkwaliteit, vergelijkbaar met de 70/30 kwaliteit |
| Thermische geleidbaarheid | Matig, lager dan zuiver koper, voldoende voor warmtewisselaargebruik |
| Magnetisch gedrag | Niet-magnetisch |
| Bedrijfstemperatuur | Geschikt voor watersystemen op omgevings- en gematigde temperatuur |
Exacte treksterkte-, vloeigrens- en rekwaarden worden bepaald door de tempertabellen van de relevante specificatie en moeten worden overgenomen uit de standaardeditie die bij de bestelling wordt vermeld.
Corrosiegedrag in zeewater
Het hele commerciële geval van de legering berust op het gedrag ervan in bewegend zeewater. Koper-nikkellegeringen beschermen zichzelf met een dunne, hechtende oxidefilm die verrijkt is met nikkel en ijzer. Chroom versterkt de film zodat deze zich snel opnieuw vormt na mechanische schade. Dit is wat de C72200 zijn weerstand geeft tegen botsingen en erosie-corrosie in buisinlaten, bochten en gebieden stroomafwaarts van restricties.
Het is ook veel beter bestand tegen algemene corrosie, spanningscorrosie en aantasting door ammoniak dan messing, en is niet gevoelig voor ontzinking omdat het in wezen geen zink bevat. Waar chlorering wordt gebruikt om biologische vervuiling onder controle te houden, tolereert de legering normale resterende chloorniveaus die worden gebruikt bij de behandeling van koelwater. Zoals bij alle koperlegeringen vormt sulfideverontreiniging in het water de grootste bedreiging: sulfiden verstoren de filmvorming en kunnen de corrosiesnelheid sterk verhogen. Sulfideniveaus moeten daarom worden gecontroleerd en de legering mag niet worden gebruikt in zwaar vervuild, zuurstof{2}}arm water zonder aanvullende bescherming.
Toepassingen
Omdat deze kwaliteit is ontworpen voor snel-stromend zeewater, concentreren de toepassingen zich rond koelsystemen voor de scheepvaart en energieopwekking.
Condensor- en warmtewisselaarbuizen in elektriciteitscentrales, ontziltingsinstallaties en aan boord van schepen.
Zeewaterleidingen, zeewaterleidingleidingen en spatzonesystemen.
Buizenbundels, adereindhulzen en componenten in systemen waar de watersnelheid hoog is of zand wordt meegevoerd.
Offshore platformkoeling en brandbestrijdingswatersystemen.
Scheepsbouwservicesystemen, inclusief sanitaire en ballastleidingen in sommige ontwerpen.
Ontzilting van multi-fasige flits- en omgekeerde osmose-installatiebuizen en -leidingen.
Begeleiding bij fabricage en verbinding
C72200 kan gemakkelijk koud worden gevormd, gebogen en geëxpandeerd, en kan ook warm worden bewerkt binnen het door de leverancier aanbevolen temperatuurbereik. Het wordt normaal gesproken verbonden door walsexpansie in buisplaten, door hardsolderen of door lassen. Fusielassen met bijpassend koper-nikkel-vulmetaal is mogelijk en wordt vaak gebruikt voor leidingsystemen; de toevoeging van chroom betekent dat de warmte-inbreng en de interpass-temperatuur moeten worden gecontroleerd om segregatie en verlies van corrosieweerstand in de laszone te voorkomen.
De bewerking is vergelijkbaar met die van andere koper-nikkellegeringen en vereist scherp gereedschap en aandacht voor het harden. Omdat het materiaal hard wordt tijdens het trekken en vormen, kan spanningsvrij gloeien nodig zijn vóór zware vervormingsbewerkingen of vóór gebruik in ammoniak-houdende omgevingen. Reiniging na de fabricage is ook van belang: ijzerverontreiniging door koolstofstalen gereedschappen of slijpstof moet worden verwijderd, omdat ingebedde ijzerdeeltjes initiatielocaties kunnen worden voor plaatselijke aantasting in zeewater.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is C72200-koper?
C72200 is een koper-nikkellegering met 14 tot 16 procent nikkel plus kobalt, 0,25 tot 0,75 procent ijzer, 0,20 tot 0,80 procent mangaan en 0,30 tot 0,70 procent chroom, met koper als de rest.
Vraag: Waarom bevat C72200 chroom?
De toevoeging van chroom versterkt de beschermende oxidefilm op het legeringsoppervlak, waardoor de weerstand tegen botsingen en erosie-corrosie in snel-stromend of met zand-beladen zeewater wordt verbeterd.
Vraag: Is de C72200 een 90/10 of 70/30 koper-nikkel?
Geen van beide. Het is een aparte 15 procent nikkelkwaliteit met chroom, gepositioneerd boven de 90/10-klasse wat betreft sterkte en botsingsweerstand en ongeveer vergelijkbaar met de 70/30-klasse wat betreft algemene zeewaterprestaties.
Vraag: Welke normen hebben betrekking op C72200-producten?
De legering wordt gedekt als koper-nikkelbuis volgens ASTM B111, als naadloze buis en buis volgens ASTM B466, als gelaste buis volgens ASTM B467, en in plaat-, plaat- en strip- of staaf- en staafvormen volgens de overeenkomstige ASTM-koper-nikkelproductspecificaties.
Vraag: Kan de C72200 een warmtebehandeling ondergaan om de sterkte te vergroten?
Nee. Het is een vaste-oplossingslegering en kan niet worden gehard door warmtebehandeling. Sterkte wordt verkregen door compositiecontrole en koud werk, dus temperatuurselectie is de belangrijkste hefboom waarover een ontwerper beschikt.
Vraag: Hoe verhoudt de C72200 zich tot 90/10 koper-nikkel in gebruik?
Het biedt hogere sterkte en aanzienlijk betere weerstand tegen botsingen en erosie, waardoor gebruik bij hogere zeewatersnelheden mogelijk is. De wisselwerking-is een iets lagere thermische geleidbaarheid en hogere legeringskosten.
