C71500 Cuivre Nickel 70/30 : Identité et composition de l'alliage
Le C71500 est un alliage cuivre-nickel 70/30, composé nominalement de 70 % de cuivre et de 30 % de nickel, avec des ajouts contrôlés de fer et de manganèse. Ces deux ajouts sont délibérés : le fer affine la structure moulée et améliore la résistance à l'écoulement de l'eau de mer, tandis que le manganèse retient le soufre résiduel et stabilise le film d'oxyde qui protège la surface du tube. Selon ASTM B111, les limites de composition sont de nickel 29,0 à 33,0 %, de fer 0,40 à 1,00 % et de manganèse jusqu'à 1,00 %, le cuivre étant le reste, et la même famille d'alliages est également fournie sous forme de tuyaux et de tubes sans soudure sous ASTM B466, sous forme de tube soudé sous ASTM B467 et sous forme de plaque de récipient sous pression sous ASTM B171.
ASTM B111 est la spécification normalement demandée pour les tubes de condenseur et les ferrules sans soudure en cuivre et en alliage de cuivre-, c'est pourquoi la fiche technique d'un condenseur indique généralement simplement "B111 C71500".
Propriétés physiques et mécaniques
| Propriété | Valeur typique | Importance de la conception |
|---|---|---|
| Densité | environ 8,94 g/cm³ | Poids modéré avec une bonne résistance structurelle |
| Plage de fusion | 1170-1240 degrés | Stabilité structurelle et résistance à la déformation à haute température |
| Conductivité thermique | environ 29 W/(m·K) | Inférieur au cuivre pur mais suffisant pour l'échange thermique du condenseur |
| Résistance à la traction | 480 à 620 MPa | Supporte les parois minces sous pression interne et vibrations |
| Dureté | 100-150 HB | Résiste au roulement des-feuilles tubulaires et à l'érosion causée par les-particules en suspension dans l'eau |
| Résistance au cisaillement | environ 320 MPa | Concerne les joints roulés et l'assemblage de viroles |
L'alliage présente également une bonne usinabilité et formabilité et conserve des propriétés stables sous des contraintes mécaniques soutenues, ce qui permet aux tubes d'être expansés en une plaque tubulaire sans fissuration ni-écrouissage au point de rupture fragile.
Performances de corrosion dans les services d’eau de mer et de chlorure
La raison pour laquelle le C71500 domine les condenseurs à eau de mer est le film protecteur tenace et autoréparateur qui se forme à la surface pendant les premières heures d'exposition. Le comportement signalé de l’alliage comprend :
Dans une solution de NaCl à 3,5 %, le taux de corrosion annuel reste égal ou inférieur à 0,02 mm/a lorsque le test d'immersion suit la pratique de la norme ASTM G31 ; la résistance aux piqûres est évaluée séparément et la température critique des piqûres atteint 75 degrés lors des tests ASTM G48.
Dans des conditions dynamiques d'eau de mer (débit de 2,5 m/s à 30 degrés), la perte de poids n'est que de 0,15 mg/cm² après 1000 heures d'exposition.
Les tests électrochimiques maintiennent le potentiel de corrosion libre stable à environ -0,25 V par rapport à une électrode saturée au calomel, avec une densité de courant de passivation aussi faible que 0,8 µA/cm².
Le même programme de tests montre une nette marge par rapport au laiton conventionnel à 62 % de cuivre, qui subit une dézincification et une attaque par impaction beaucoup plus lourdes.
Deux règles de conception découlent de ce comportement : maintenir la vitesse de l'eau suffisamment élevée pour empêcher le dépôt de limon mais suffisamment faible pour éviter l'érosion du film protecteur, et éviter les poches stagnantes, car les dépôts et les zones stagnantes détruisent le film plus efficacement que n'importe quel niveau de chlorure ordinaire.
Directives de traitement
Soudage : le soudage TIG ou laser est préférable, car les deux procédés maintiennent la zone affectée thermiquement étroite et limitent la perte de ductilité causée par la surchauffe.
Recuit : après travail à froid, recuit à 650–750 degrés. La plage de travail à chaud est de 900 à 1 050 degrés, suivie d'une trempe à l'eau afin que les ajouts de fer et de manganèse restent en solution.
Usinage : maintenez la vitesse de coupe égale ou inférieure à 50 m/min et utilisez des outils en carbure avec un liquide de refroidissement à base d'huile-pour contrôler la chaleur générée par la tendance à l'écrouissage de l'alliage-.
Manipulation des tubes : stockez les tubes au sec et exempts de débris d'origine aqueuse, bouchez les extrémités ouvertes pendant le stockage sur site et évitez tout contact avec l'acier au carbone pour éviter les taches galvaniques.
Applications typiques des tubes B111 C71500
Condenseurs de surface et échangeurs de chaleur dans les centrales électriques, y compris les unités-de grande capacité.
Refroidisseurs et condenseurs de réfrigération.
Échangeurs de chaleur pour raffineries et pétrochimie où des chlorures sont présents.
Usines de dessalement, tubes distillateurs et évaporateurs.
Construction et réparation navales, où le refroidissement par eau de mer est la norme.
Ferrules d'évaporateur et autres composants de feuilles de tubes laminés-.
Foire aux questions
Q : De quoi est composé le C71500 ?
Le C71500 est du cuivre-nickel 70/30 : nominalement 70 % de cuivre et 30 % de nickel, avec du fer entre 0,40 et 1,00 % et du manganèse jusqu'à 1,00 % selon les limites ASTM B111.
Q : Quelle norme couvre les tubes de condenseur C71500 ?
ASTM B111 couvre les tubes de condenseur et les ferrules sans soudure en cuivre et en alliage de cuivre ; les tuyaux et tubes sans soudure sont également fournis sous ASTM B466, les tubes soudés sous ASTM B467 et les plaques sous ASTM B171.
Q : Quelle est la conductivité thermique du C71500 ?
Environ 29 W/(m·K), inférieur au cuivre pur mais tout à fait suffisant pour le fonctionnement du condenseur et de l'échangeur de chaleur, c'est pourquoi des parois minces et une turbulence élevée côté eau-sont utilisées dans la conception.
Q : Comment le C71500 se comporte-t-il dans l’eau de mer ?
Dans 3,5 % de NaCl, le taux de corrosion reste égal ou inférieur à 0,02 mm/a, la température critique de piqûre atteint 75 degrés et les tests dynamiques sur l'eau de mer à 2,5 m/s et 30 degrés donnent une perte de poids de seulement 0,15 mg/cm² après 1 000 heures.
Q : Quel procédé de soudage est recommandé ?
Le soudage TIG ou laser, car tous deux minimisent la fragilité de la zone affectée par la chaleur par rapport aux processus à -apport de chaleur-élevé.
Q : Quel traitement thermique suit le travail à froid ?
Recuire à 650–750 degrés après travail à froid ; la plage de travail à chaud est de 900 à 1 050 degrés.
Q : Pourquoi le C71500 est-il choisi plutôt que le laiton pour les tubes de condenseur ?
Son potentiel de corrosion reste stable, sa densité de courant de passivation est faible et il résiste bien mieux aux impacts et aux piqûres de chlorure que le laiton à 62 % de cuivre, qui perd du zinc dans l'eau de mer.
