Prawidłowa obróbka cieplna-rur miedzianych ASTM B111 C70600
C70600 (90-10 miedzi i niklu, UNS C70600)to stop odporny- na wodę morską, powszechnie stosowany na rury wymienników ciepła i skraplaczy. Obróbka cieplna tego stopu ma trzy cele: - zmiękczenie po obróbce plastycznej na zimno (wyżarzanie),-redukcja naprężeń szczątkowych (odprężenie) i uniknięcie uszkodzeń spowodowanych przegrzaniem. W tym przewodniku wyjaśniono prawidłowe praktyki i typowe błędy.
Czy C70600 wymaga-obróbki cieplnej po spawaniu? NIE.
C70600 nie wymaga-obróbki cieplnej po spawaniu. W przeciwieństwie do stali węglowej i niektórych stopów stali nierdzewnej, zachowuje ona swoją odporność na korozję i właściwości mechaniczne w stanie-po spawaniu; PWHT może w rzeczywistości powodować wzrost ziaren i zmniejszać wytrzymałość. Jeden wyjątek: jeśli rura była mocno obrobiona na zimno (redukcja ponad około 30%), a następnie zespawana, korzystne może być wyżarzanie-rozprężające w temperaturze 300–400 stopni przez 30 minut.
| Stan | Czy konieczna jest obróbka cieplna? |
|---|---|
| W stanie-spawanym, do lekkiej pracy na zimno | NIE |
| As-welded, heavy cold work (>30%) | Opcjonalne odprężanie |
| Rura wyżarzana (O60) przed spawaniem | NIE |
| Rura ciągniona-na twardo przed spawaniem | Nie, -, ale spawanie-na gorąco nie jest zalecane |
| Formowanie zaginane w kształcie litery U | Zalecane odprężanie po zgięciu |
Pełne wyżarzanie: 650–750 stopni
Wyżarzanie pełne przywraca miękkość i ciągliwość po ciągnieniu na zimno, rekrystalizuje strukturę ziaren i usuwa naprężenia wewnętrzne. Zalecany cykl:
| Krok | Temperatura | Czas | Chłodzenie |
|---|---|---|---|
| Ogrzać do temperatury | 650–750 stopni | 30–60 min na grubość 25 mm | - |
| Moczyć | Trzymaj w temperaturze | 30–60 minut | - |
| Fajny | Poniżej 300 stopni | W razie potrzeby | Hartowanie powietrzem lub wodą |
Co daje wyżarzanie:usuwa naprężenia wewnętrzne powstałe w wyniku ciągnienia na zimno, przywraca plastyczność przy zginaniu i rozszerzaniu, rekrystalizuje strukturę ziaren i nie zmienia odporności na korozję (co wynika z zawartości 9–11% Ni i 1,0–1,8% Fe w składzie).Czego nie robi:nie usuwa tlenków powierzchniowych (trawienie to osobny etap), nie zmienia składu chemicznego i nie może poprawić-jakości materiału.
Wyżarzanie odprężające: 300–400 stopni
Odprężanie stosuje się po gięciu na zimno (-zgięciach w kształcie litery U) lub lekkiej obróbce na zimno. Zmniejsza naprężenia szczątkowe bez całkowitego zmiękczenia rury. Typowa praktyka: 300–400 stopni przez 30–60 minut, następnie ochłodzenie na powietrzu. Stosować odprężanie w przypadku-wygiętych w kształcie litery U-rur wymienników ciepła, rur narażonych na wibracje podczas pracy (chłodnice sprężarek) i spawania po naprawie; zwykle nie jest to konieczne w przypadku prostych rur, lekkich zakrętów (promień > 5 × OD) lub rur o cienkich-ściennych ściankach o grubości poniżej około 1,0 mm (ryzyko odkształcenia).
Co się stanie, jeśli C70600 zostanie przegrzany?
| Temperatura | Efekt |
|---|---|
| 750 stopni | Dopuszczalne wyżarzanie normalne - |
| 800 stopni | Rozpoczyna się wzrost ziarna |
| 850 stopni | Nadmierny rozrost ziaren - obniżona wytrzymałość |
| 900 stopni | Utlenianie powierzchniowe, potencjalne pękanie |
| Powyżej ~950 stopni | Rozpoczyna się topienie (solidus około 1080–1100 stopni) |
Oznaki przegrzania: rurka staje się krucha (nie przechodzi próby zginania), zgorzelina powierzchniowa jest gruba i czarna, struktura ziarna jest widoczna gołym okiem po wytrawieniu lub wytrzymałość na rozciąganie spada poniżej około 310 MPa. Aby uniknąć przegrzania, należy używać pieca-z regulowaną atmosferą z termoparami, nie używać otwartego płomienia do wyżarzania i monitorować temperaturę podczas cyklu.
Wpływ na właściwości mechaniczne
| Stan | Rozciąganie (MPa) | Wydajność (MPa) | Wydłużenie (%) | Twardość (HRB) |
|---|---|---|---|---|
| Twardo ciągnione (H80) | 400–550 | 350–450 | 8–15 | 80–95 |
| Stres uwolniony | 350–450 | 250–350 | 15–25 | 65–80 |
| Wyżarzony (O60) - standard | 310–380 | 105–150 | 30–45 | 40–65 |
| Over-annealed (>800 stopni) | Poniżej 310 | Poniżej 100 | 45–60 | Poniżej 40 |
Określenie obróbki cieplnej w zamówieniu
Zawsze wyraźnie określaj stan temperamentu. Przykładowy sformułowanie: „Rura zgodna z ASTM B111, stop C70600, bez szwu, wyżarzana (stan O60). Całkowite wyżarzanie w temperaturze 650–750 stopni w piecu-z kontrolowaną atmosferą. Certyfikat walcowni potwierdzający właściwości odpuszczalne i mechaniczne zgodnie z ASTM B111.” Typowe kody stanu hartowanego: O60 (wyżarzane zmiękczająco - standard), O61 (odprężane - po formowaniu na zimno), O30 (lekko ciągnione na zimno - wyższa wytrzymałość), H80 (ciągnione na gorąco - nie do wymienników ciepła). W przypadku rur wymienników ciepła należy stosować wyżarzane (O60) do walcowania w arkusze rur i odprężane w przypadku-wiązek zagiętych w kształcie litery U; nie używaj-rury ciągnionej na twardo, gdy wymagane jest rozszerzanie.
Prawidłowa obróbka cieplna rury C70600 oznacza: brak PWHT po normalnym spawaniu; pełne wyżarzanie w temperaturze 650–750 stopni w celu przywrócenia ciągliwości po obróbce na zimno; odprężanie w temperaturze 300–400 stopni po ciężkim zginaniu lub pracy na zimno; ścisłe unikanie temperatur powyżej 800 stopni; oraz specyfikację stanu wyżarzania O60 do użytku-wymiennikach ciepła. Odporność na korozję wynika ze składu, a nie obróbki cieplnej, dlatego rury wyżarzane, odprężane-i ciągnione mają podobną skuteczność w wodzie morskiej.
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między wyżarzaniem a odprężaniem w przypadku C70600?
Wyżarzanie odbywa się w temperaturze 650–750 stopni i całkowicie zmiękcza rurę o strukturze rekrystalizowanego ziarna. Odprężanie odbywa się w temperaturze 300–400 stopni i zmniejsza naprężenia szczątkowe bez znaczącej zmiany struktury ziarna lub twardości.
Czy mogę wyżarzać rurę C70600 w warsztacie terenowym za pomocą palnika?
Nie. Nagrzewanie palnika jest nierównomierne i powoduje miejscowe przegrzanie. Wyżarzanie wymaga pieca z kontrolowaną atmosferą. W przypadku prac w terenie, jeśli jest to absolutnie konieczne, użyj odprężania w niższej temperaturze lub kup-rury wstępnie odprężone.
Czy obróbka cieplna wpływa na odporność na korozję C70600?
Nie. Odporność na korozję C70600 wynika z jego składu chemicznego (9–11% niklu, 1,0–1,8% żelaza), a nie z obróbki cieplnej. Rury wyżarzane, odprężane i ciągnione na zimno mają podobną odporność na korozję w wodzie morskiej.
Dlaczego niektórzy dostawcy dostarczają C70600 w stanie ciągnionym, a nie wyżarzonym?
Rury ciągnione na twardo są tańsze w produkcji, ponieważ pomija się wyżarzanie. Niektórzy dostawcy robią to, aby obniżyć koszty. Jednakże rury ciągnione na twardo pękają podczas rozszerzania i należy je odrzucić. Zawsze należy wymagać stanu odprężonego O60.
Jak sprawdzić czy rura jest prawidłowo wyżarzona bez laboratorium?
Wykonaj próbę zginania. Wytnij próbkę o średnicy 150 mm. Zegnij go o 90 stopni wokół trzpienia o średnicy 2x średnica zewnętrzna rury. Wyżarzona rura wygina się bez pęknięć. Rura ciągniona na gorąco pęka lub widać na niej pęknięcia powierzchniowe.
Jaka jest metoda chłodzenia po wyżarzeniu C70600 – wodą czy powietrzem?
Obydwa są dopuszczalne. Hartowanie w wodzie daje nieco większą wytrzymałość. Chłodzenie powietrzem jest wolniejsze i zapewnia maksymalną plastyczność. W przypadku większości zastosowań każda metoda jest dobra. Norma nie określa sposobu chłodzenia.
Czy do wyżarzania C70600 mogę używać pieca próżniowego?
Tak, piec próżniowy jest doskonały, ponieważ zapobiega utlenianiu powierzchni. Jeśli używasz pieca próżniowego, utrzymuj temperaturę 650–700 stopni przez 30–60 minut. Chłodzić w próżni lub zasypką gazem obojętnym.
Czy C70600 twardnieje podczas ciągnienia na zimno?
Tak, znacznie. Ciągnienie na zimno zmniejsza przekrój poprzeczny o 30–70% i zwiększa wytrzymałość na rozciąganie z 310 MPa do 450–550 MPa. Wydłużenie spada z 30–45% do 8–15%. Aby przywrócić plastyczność, wymagane jest wyżarzanie.
Jaki rozmiar ziaren jest normalny w przypadku wyżarzonej rury C70600?
Średnia średnica ziarna 0,015–0,045 mm (wielkość ziarna ASTM 9–6). Drobne ziarna zapewniają lepszą wytrzymałość. Grube ziarna zapewniają lepszą odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze. W przypadku większości wymienników ciepła najlepsze są ziarna średnioziarniste (0,025 mm).
Ile razy można ponownie wyżarzać C70600?-
Wiele razy. C70600 nie traci zdolności do wyżarzania nawet po wielokrotnych cyklach. Jednak wielokrotne nagrzewanie powoduje utlenianie powierzchni i stopniowe gruboziarniste ziarno. W praktyce dopuszczalne są 2–3-cykle ponownego wyżarzania.
Metody testowania
Test prądów wirowych (ECT) zgodnie z ASTM E243
Próba hydrostatyczna do 20 MPa
PMI (XRF) do weryfikacji stopu przy każdym wytopie
Badanie właściwości mechanicznych (rozciąganie, twardość, spłaszczanie, rozszerzanie)
Badania mikroskopowe struktury ziaren
Próba spłaszczania zgodnie z ASTM B111
Badanie odwrotnego spłaszczania rur spawanych (w stosownych przypadkach)
Pomiar wielkości ziarna zgodnie z ASTM E112
Standardy opakowań
Plastikowe zaślepki na obu końcach, aby zapobiec zanieczyszczeniu
Indywidualne opakowanie w torebce foliowej dla każdej tuby
Drewniane skrzynie lub stalowe szpule na eksport
Papier-odporny na wilgoć i środek osuszający do transportu morskiego
Etykieta z numerem wytopu, rozmiarem, temperamentem i ilością na każdym opakowaniu
Paski kodowane-kolorami do identyfikacji stanu (zielone w przypadku wyżarzonego)
Papier-antykorozyjny pomiędzy warstwami rur
Sprzęt produkcyjny
Prasa do wytłaczania (1500T i 2500T)
Maszyny do ciągnienia na zimno (10 linii, zakres średnic od 4 mm do 90 mm)
Piece do wyżarzania (atmosfera kontrolowana, 650–750 stopni, 3 jednostki)
Prostowanie i cięcie linii
Giętarka U-rur wymienników ciepła
Maszyny wiroprądowe (3 sztuki)
Pistolet PMI do-weryfikacji stopu w procesie
Twardościomierz (Rockwell i Vickers)
Nasz asortyment produktów z miedzi
| Formularz produktu | Typowe stopy | Zakres rozmiarów |
|---|---|---|
| Tuba (bez szwu) | C10100, C10200, C12200, C70600, C71500, C44300, C68700 | OD 4 mm – 90 mm, WT 0,3 mm – 5,0 mm |
| Rura (bez szwu) | C12200, C70600, C71500 | OD 10 mm – 108 mm, WT 1,0 mm – 8,0 mm |
| Pręt / pręt (okrągły, sześciokątny, kwadratowy) | C10100, C10200, C11000, C36000, C46400, C63000 | Średnica 3 mm–100 mm |
| Drut | C10100, C10200, C11000, C16200, C19400 | Średnica 0,1 mm–8,0 mm |
| Pasek / cewka | C10100, C10200, C11000, C19400, C26000, C26800, C52100 | Grubość 0,1 mm–3,0 mm, szerokość do 400 mm |
| Płyta / arkusz | C10100, C10200, C11000, C12200, C70600, C71500, C46400 | Grubość 0,5 mm–50 mm, szerokość do 1000 mm |
