C44300 est la désignation UNS du laiton de l'Amirauté de l'Arsenical que les concepteurs d'échangeurs de chaleur spécifient lorsque les tubes doivent survivre à l'eau de refroidissement fraîche, saumâtre ou salée. L'alliage est un laiton alpha monophasé en cuivre-zinc contenant environ 71 % de cuivre, 1 % d'étain et un ajout délibéré de 0.02 - 0.06 % d'arsenic, et il est produit sous forme de tube sans soudure selon ASTM B111/B111M pour les condenseurs, les évaporateurs et les équipements de transfert de chaleur similaires. Ce guide décrit la composition, les spécifications équivalentes, les propriétés physiques et mécaniques, les tailles d'alimentation et le comportement à la corrosion des tubes C44300 pour les systèmes d'échange de chaleur.
Pourquoi le laiton de l'Amirauté est utilisé dans les échangeurs de chaleur
Trois propriétés font du C44300 un matériau de tube par défaut pour les échangeurs refroidis à l'eau. Le premier est la conductivité thermique, qui est d'un ordre de grandeur supérieur à celle de l'acier inoxydable, de sorte que la résistance de la paroi du tube contribue peu au transfert de chaleur global. La seconde est l’ajout d’étain, qui renforce légèrement l’alliage et améliore la résistance à l’écoulement de l’eau, tandis que l’ajout d’arsenic supprime la perte sélective de zinc connue sous le nom de dézincification. Le troisième est l'économie de fabrication : des tubes sans soudure de haute qualité sont produits par étirage à froid et réemboutissage, ce qui donne une tolérance de paroi serrée, une bonne concentricité et une surface qui reste propre en service. Le laiton de l'Amirauté est utilisé dans les condenseurs depuis plus d'un siècle et son comportement dans les circuits d'eau de refroidissement est bien documenté.
Spécifications et désignations équivalentes
| Catégorie | ASTM/UNS | Autres systèmes |
|---|---|---|
| Laiton de l'Amirauté (arsenic) | C44300 | EN CW706R, CuZn28Sn1As |
| VACARME | 2.0470 | CuZn28Sn1As |
| BS | CZ111 | Qualités de tubes en laiton de l'Amirauté |
| JIS | C4430 | Séries JIS H3100/H3300 |
| OIN | CuZn28Sn1 | Alliage de cuivre corroyé |
| GB (Chine) | HSn70-1 | Composition forgée équivalente |
| IS (Inde) | CuZn29Sn1As | Qualités de tuyauterie IS 1545 |
Les tubes sans soudure sont commandés selon la norme ASTM B111/B111M ou selon la spécification identique ASME SB111, qui fixe la composition, l'état, les tolérances dimensionnelles et les exigences des tests mécaniques. La sélection des tubes côté eau-pour un échangeur spécifique se réfère également à la pratique TEMA et aux limites d'encrassement et de vitesse du circuit de refroidissement.
Composition chimique du tube C44300
| Élément | Plage, % en poids | Nominal |
|---|---|---|
| Cuivre (Cu) | 70.0 - 73.0 | 71.0 |
| Étain (Sn) | 0.8 - 1.2 | 1.0 |
| Arsenic (As) | 0.02 - 0.06 | 0.04 |
| Plomb (Pb) | 0,07 maximum | - |
| Fer (Fe) | 0,06 maximum | - |
| Zinc (Zn) | Reste | 28.0 |
La fenêtre étroite en arsenic est la caractéristique qui distingue un laiton d'amirauté inhibé d'une composition simple de type 70/30. L'arsenic est ajouté à raison de parties-pour-centaines et agit comme un inhibiteur cathodique qui empêche la dissolution préférentielle du zinc ; le retirer transforme l'alliage en un matériau vulnérable à la dézincification de type bouchon - dans une eau mal aérée.
Propriétés physiques et thermiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Densité | 8,53 g/cm³ (0,308 lb/po³) |
| Plage de fusion, solidus à liquidus | 899 - 938 degrés (1650 - 1720 degrés F) |
| Densité spécifique | 8.53 |
| Conductivité thermique à 20 degrés | environ 111 W/(m·K), égal à 64 Btu·ft/(hr·ft²· degré F) |
| Conductivité électrique à 20 degrés | 25 % SIGC |
| Résistivité électrique à 20 degrés | 41,5 ohms mil/pied circulaire |
| Coefficient de dilatation thermique | 20,2 µm/(m· degré ), 11,2 µin/(in· degré F), 20 - 300 degré |
| Module d'élasticité en traction | 110 GPa (16 000 ksi) |
| Module de rigidité | 41 GPa (6 000 ksi) |
| Capacité thermique spécifique | 377 J/(kg·K), 0,09 Btu/(lb·degré F) |
Remarque sur les unités : la faible résistance thermique de cet alliage est souvent mal indiquée-car le chiffre de l'unité thermique britannique est indiqué par rapport à la mauvaise unité de longueur. La déclaration correcte est 64 Btu·ft/(hr·ft²· degré F), ce qui correspond à environ 111 W/(m·K).
Propriétés mécaniques et sélection de l'état
| Condition | Résistance à la traction | Remarques |
|---|---|---|
| Recuit, O61 | 310 MPa (45 ksi) minimum, typique | Entièrement ramolli pour être enroulé dans des -coudes en U et étendu dans des plaques tubulaires |
| Lumière tirée, H55 | 345 - 450 MPa typique | Résistance supérieure avec une certaine perte d'allongement |
| Dessiné, H80 | 390 MPa minimum, typique | Pour les longueurs droites où la rigidité et la résistance à l'érosion sont importantes |
L'allongement dépend de l'état : le tube recuit conserve l'essentiel de sa ductilité, tandis que les états étirés à froid-échangent l'allongement contre la résistance à la traction. Pour les échangeurs à courbure en U, le tube est normalement fourni à l'état recuit ou légèrement étiré afin que le cintrage ne fissure pas la fibre externe, et le rayon de courbure est standardisé en fonction du pas de la plaque tubulaire.
Tailles des fournitures et autres formes
| Formulaire | Gamme |
|---|---|
| Tube sans soudure, diamètre extérieur | 6 - 159 mm |
| Tube sans soudure, épaisseur de paroi | 0.5 - 5 mm |
| Longueur droite | 1 - 6 m |
| Longueur enroulée | jusqu'à 50 m |
| Tige creuse | alésage de 20 mm, diamètre extérieur jusqu'à 100 mm |
| Tige ronde | 6 - 130 mm |
| Hexagone | 5 - 60 mm |
| Carré | 4 - 60 mm |
| Barre plate | Épaisseur minimale de 5 mm, largeur maximale de 120 mm |
| Billet | jusqu'à 200 mm |
Les tubes sont livrés en longueurs droites pour les faisceaux de tubes-et-et en serpentins pour les réchauffeurs d'eau alimentaire, les refroidisseurs ultérieurs et les circuits de réfrigération. Le matériau de la plaque tubulaire du condenseur et les ferrules sont fournis sous forme de plaques et de barres de la même famille d'alliages afin que l'ensemble de l'ensemble côté eau - ait un comportement électrochimique correspondant.
Comportement à la corrosion dans le service d’eau de refroidissement
Le C44300 fonctionne bien dans l'eau douce, saumâtre et salée, et sa teneur en arsenic le protège contre la dézincification dans des conditions stagnantes ou faibles en oxygène. Il n'est pas à l'abri de tous les mécanismes : les attaques par impaction et l'érosion-corrosion se produisent si la vitesse de l'eau est excessive ou si l'écoulement contient du sable entraîné, et l'eau polluée par les sulfures-peut accélérer l'attaque du film protecteur. Dans la conception pratique des échangeurs, la vitesse de l'eau, la propreté des tubes et la fréquence de nettoyage sont donc spécifiées avec l'alliage des tubes, et non séparément. Lorsque l'eau de refroidissement est fortement polluée ou contient de l'ammoniac, un alliage à teneur plus élevée en cuivre-nickel est généralement sélectionné.
Foire aux questions
Q : Que signifie la désignation 44300 ?
C44300 est le numéro UNS pour le laiton d'amirauté à l'arsenic forgé, un alliage à 71 % de cuivre, 28 % de zinc et 1 % d'étain avec 0.02 - 0.06 % d'arsenic ajouté comme inhibiteur de dézincification.
Q : Quelle norme régit le tube d’échangeur de chaleur sans soudure C44300 ?
ASTM B111/B111M aux États-Unis et la spécification identique ASME SB111 pour les équipements sous pression, la norme EN 12451 ou EN 12449 étant utilisée pour les commandes européennes d'échangeurs de chaleur et de tubes à usage général-.
Q : Pourquoi de l'arsenic est-il ajouté au laiton de l'amirauté ?
L'arsenic à 0.02 - 0.06 % agit comme un inhibiteur cathodique qui empêche la perte sélective de zinc. Sans cela, l'alliage subit une dézincification de type bouchon-dans de l'eau à mouvement lent-ou mal aérée.
Q : Le C44300 est-il identique aux tubes en laiton naval ?
Le numéro C44300 est du laiton d'amirauté, avec de l'étain et de l'arsenic comme ajouts inhibiteurs. Les laitons navals sont une famille différente, typiquement C46400 ou C46500, dans laquelle de l'étain est ajouté à raison d'environ 0,75 % sans arsenic et avec une teneur en zinc beaucoup plus élevée.
Q : Les tubes C44300 peuvent-ils être utilisés dans un service de vapeur ou d'eau chaude- ?
Oui. L'alliage est couramment fourni pour les chauffe-eau d'alimentation, les condenseurs et les condenseurs de surface de vapeur, où la température de fonctionnement reste dans la plage pour laquelle le laiton de l'amirauté conserve sa résistance et son film protecteur.
Q : Quelles trempes de tubes sont disponibles ?
O61 recuit pour les travaux de pliage et d'expansion en U-, et les états légers-étirés ou étirés tels que H55 et H80 où une résistance à la traction plus élevée est requise, le tout dans les limites de taille et de tolérance de la norme ASTM B111.
