Le tube en cuivre du condenseur selon ASTM B111 C44300 est un tube en laiton de l'amirauté de l'arsenic sans soudure destiné au côté eau des condenseurs de surface, des refroidisseurs et des échangeurs de chaleur. L'alliage est un laiton 70/30 de cuivre-zinc modifié avec de l'étain et un petit ajout délibéré d'arsenic : l'étain augmente la résistance à l'érosion et à l'impaction, et l'arsenic inhibe la dézincification, la perte préférentielle de zinc qui détruit les laitons non inhibés dans l'eau de mer.
Les tubes de condenseur constituent l'application courante la plus exigeante pour un tube en alliage de cuivre, car ils combinent des parois minces, une vitesse d'eau élevée, des cycles thermiques, des vibrations et, dans de nombreuses usines, de l'eau de refroidissement polluée. Le C44300 est resté le choix standard pour cette tâche car il tolère toutes ces conditions à un coût bien inférieur à celui des alliages de cuivre-nickel.
Qu'est-ce que le tube ASTM B111 C44300
ASTM B111/B111M établit des exigences pour les tubes et viroles sans soudure en cuivre et alliages de cuivre jusqu'à 3 1/8 po (80 mm) inclus de diamètre pour les condenseurs de surface, les évaporateurs et les échangeurs de chaleur.
ASME SB111 contient les mêmes exigences pour les équipements construits selon les codes des appareils sous pression.
La composition est désignée CuZn28Sn1As dans le système européen, où le tube échangeur de chaleur en alliage de cuivre sans soudure est couvert par des normes telles que EN 12451.
GB/T 8890 et JIS H3300 couvrent les produits chinois et japonais équivalents.
Les tubes sont fournis dans un état recuit pour le laminage et le cintrage en U, ou dans un état étiré pour les courses droites. Les codes de trempe courants incluent la désignation O61 recuite et les trempes étirées définies par la spécification.
Composition chimique et désignation de l'état
| Élément | Exigence | Rôle |
|---|---|---|
| Cu | 70.0 - 73.0 % | Base résistante à la corrosion- |
| Sn | 0.9 - 1.2 % | Résistance à l’érosion et aux impacts |
| Comme | 0.02 - 0.06 % | Inhibiteur de dézincification |
| Fe | 0,06 % maximum | Contrôle de la ductilité |
| Pb | 0,07 % maximum | Contrôlé pour la fabrication |
| Zn | Reste | Équilibre des forces |
La désignation de l'état de trempe contrôle à la fois le tableau des propriétés mécaniques qui s'applique et le mode de fabrication. Les tubes recuits comportent une exigence de granulométrie nominale et constituent le choix correct pour rouler dans des plaques tubulaires et pour se plier en forme de U -, tandis que les tubes étirés sont utilisés pour les tubes droits qui doivent rester droits pendant la manipulation et l'installation.
Propriétés mécaniques, tests et tailles
À l'état recuit, la spécification exige une résistance à la traction minimale d'environ 310 MPa et une limite d'élasticité minimale d'environ 105 MPa mesurée à 0,5 % d'extension sous charge.
Les tests de tension sont effectués selon ASTM E8/E8M, avec un allongement mesuré sur 50 mm, et la dureté est vérifiée selon ASTM E18 sur commande.
L'expansion du diamètre extérieur du tube est nécessaire à 20 % du diamètre extérieur d'origine, démontrant la ductilité nécessaire au laminage de la feuille tubulaire.
Un examen par courants de Foucault selon ASTM E309 et un test de pression hydrostatique ou pneumatique complètent l'ensemble d'acceptation standard, ainsi qu'une inspection dimensionnelle du diamètre, de l'épaisseur de paroi, de l'ovalité et de la rectitude.
Les tubes sont produits sous forme de tubes sans soudure à partir de petits diamètres jusqu'à la limite de diamètre de 80 mm de la spécification, fournis en longueurs droites, sous forme de coudes en U-, ou enroulés en tailles plus petites.
Applications
Condenseurs de surface principaux et auxiliaires dans les centrales thermiques et à bord des navires, utilisant de l'eau de mer, d'estuaire ou de tour de refroidissement.
Réchauffeurs d'eau d'alimentation, refroidisseurs de drains et condenseurs de vapeur à presse-étoupe dans les mêmes installations.
Refroidisseurs à calandre et à tubes dans les raffineries et usines chimiques, avec eau saumâtre côté tubes.
Refroidisseurs d'eau et d'huile de lubrification de chemise de moteur marin et systèmes de refroidissement centraux.
Réchauffeurs de saumure de dessalement, condenseurs évaporateurs et refroidisseurs de distillat.
Guide de sélection, d’installation et de maintenance
Réglez l'épaisseur de paroi à partir de la pression de conception plus une tolérance de corrosion choisie pour la qualité de l'eau ; la longueur d'entrée et toutes les zones à haute vitesse-justifient un mur plus lourd.
Contrôlez la vitesse de l'eau dans la plage établie pour le laiton de l'amirauté et nettoyez les tubes par la méthode recommandée pour l'alliage plutôt que par un brossage mécanique agressif qui enlève le film protecteur.
Enroulez les tubes dans la plaque tubulaire avec une expansion contrôlée afin que les contraintes résiduelles et la réduction de la paroi restent dans la conception du joint et que la fissuration par corrosion sous contrainte soit évitée.
Protégez les extrémités d'entrée avec des ferrules ou un revêtement d'entrée, qui constitue la mesure la plus efficace contre les défaillances par impaction.
Lors du retubage, remplacez tous les tubes d'une même classe de matériaux ensemble lorsque cela est possible et gardez les composants en laiton et en acier électriquement séparés pour limiter les effets galvaniques.
Points d'inspection et pièges courants
Vérifier la teneur en arsenic et en étain sur le certificat du moulin ; Le tube fourni sans inhibiteur semble identique mais tombe en panne tôt dans l'eau de mer.
Confirmez que les enregistrements par courants de Foucault couvrent toute la longueur, y compris les extrémités, et que le certificat de test de pression correspond à la commande.
Vérifiez la taille des grains et l'état par rapport à la méthode de fabrication, car un état étiré se fissurera lorsqu'il sera évasé ou roulé.
Recherchez l’excentricité des parois, qui réduit la marge de corrosion effective sur le côté mince du tube.
Empêchez la contamination par les chlorures et les acides organiques lors de l'emballage et du stockage, et gardez les faisceaux de tubes au sec avant l'installation.
FAQ
Q : De quoi sont faits les tubes en cuivre du condenseur de cette qualité ?
Le tube est un UNS C44300, un laiton d'amirauté d'arsenic contenant environ 70 à 73 % de cuivre, 0,9 à 1,2 % d'étain et 0,02 à 0,06 % d'arsenic comme inhibiteur de dézincification.
Q : Pourquoi utiliser du laiton amirauté au lieu du cuivre pur pour les tubes du condenseur ?
Le cuivre pur a une conductivité thermique plus élevée mais une résistance moindre et une moins bonne résistance à l'érosion dans l'eau de mer qui coule. Le laiton de l'Amirauté conserve suffisamment de conductivité pour un transfert de chaleur efficace tout en résistant aux impacts et à la dézincification.
Q : Quels tests le certificat de tube doit-il inclure ?
Tests de tension selon ASTM E8/E8M, tests d'expansion et d'aplatissement, vérification de la granulométrie sur tube recuit, examen par courants de Foucault selon ASTM E309, test de pression hydrostatique et inspection dimensionnelle complète.
Q : Quelle trempe est utilisée pour les tubes de condenseur coudés en U ?
Les tubes recuits sont utilisés pour les coudes en U- et pour être enroulés dans des plaques tubulaires. Il présente une granulométrie contrôlée qui prédit la formabilité, et c'est l'état pour lequel l'exigence du test d'expansion est appliquée.
Q : Comment prolonger la durée de vie du tube du condenseur ?
Maintenez la vitesse de l'eau dans la plage de conception, protégez les extrémités d'entrée contre les impacts, contrôlez la chloration, évitez l'accumulation de dépôts-et dilatez les tubes avec une force contrôlée pour limiter les contraintes résiduelles.
Q : La norme ASTM B111 couvre-t-elle les tubes soudés du condenseur ?
ASTM B111 est rédigé pour les tubes et viroles sans soudure. Les tubes soudés pour échangeurs de chaleur sont couverts par des spécifications distinctes, de sorte que l'exigence sans soudure doit être indiquée explicitement sur la commande.
