ASTM B111 C68700 en servicio de intercambiador de calor
ASTM B111/B111M es la especificación estándar para tubos de condensadores y casquillos de cobre sin costura y aleaciones de cobre-, y el latón de aluminio C68700 es uno de sus grados más utilizados. Dentro de un intercambiador de calor, el tubo es el componente que separa dos fluidos mientras transporta calor entre ellos, por lo que el material debe satisfacer tres requisitos a la vez: debe conducir el calor de manera eficiente, debe sobrevivir al lado corrosivo del intercambiador y debe ser lo suficientemente moldeable para doblarse y enrollarse en la placa de tubos sin sufrir daños.
El latón de aluminio cumple con los tres. Su conductividad térmica es alta para una aleación de cobre, su película superficial rica en aluminio-resiste el flujo de agua de mar y su estado recocido tiene la ductilidad necesaria para la flexión en U-y la expansión de la placa tubular. Esa combinación es la razón por la que aparece en los condensadores de las centrales eléctricas, los refrigeradores de las refinerías, las plantas desalinizadoras y la maquinaria de a bordo.
Composición y equivalentes-de estándares cruzados
El grado se conoce con una designación diferente en casi todos los sistemas estándar, y los compradores que comparan ofertas deben cotejarlas cuidadosamente porque los rangos de composición no son idénticos.
| Sistema estándar | Designación | Gama de cobre | Gama de aluminio | rango de arsénico |
|---|---|---|---|---|
| ASTM B111 (UNS) | C68700 | 76.0-79.0 % | 1.8-2.5 % | 0.02-0.06 % |
| BS 2871 Parte 3 | CZ110 | 76.0-78.0 % | 1.8-2.3 % | 0.02-0.06 % |
| DIN 1785 | CuZn20Al2 (2.0460) | 76.0-79.0 % | 1.8-2.3 % | 0.02-0.35 % |
| ES | CW702R | 76.0-79.0 % | 1.8-2.5 % | 0.02-0.06 % |
| JIS H3300 | C6870 | 76.0-79.0 % | 1.8-2.5 % | 0.02-0.06 % |
| GB/T 5231 | HAl77-2 | 76.0-79.0 % | 1.8-2.5 % | 0.02-0.06 % |
Vale la pena señalar dos diferencias prácticas. En primer lugar, el rango de arsénico en la designación alemana es mucho más amplio que en ASTM B111, por lo que un tubo fabricado con el grado alemán no cumple automáticamente con la química ASTM. En segundo lugar, las normas nacionales establecen sus propios requisitos de propiedades mecánicas y designaciones de temple, por lo que al comparar ofertas se debe citar el temple y su mínimo de tracción, no sólo el nombre de la aleación.
Rendimiento térmico y mecánico
| Propiedad | Valor | Comentario |
|---|---|---|
| Densidad | 8,33 g/cm³ | 0,301 lb/pulg³ a 20 C |
| Conductividad térmica | Aproximadamente 100 W/(m·K) | Alto para una aleación resistente a la corrosión |
| Conductividad eléctrica | Alrededor del 23 % SIGC | condición recocida |
| módulo elástico | 117 GPa | temperatura ambiente |
| Rango de fusión | Aproximadamente 900-930 C | Seguro para uniones soldadas a temperaturas normales. |
| Peso específico | 8.33 | Consistente con la densidad anterior |
Mecánicamente, ASTM B111 requiere una resistencia a la tracción mínima de 345 MPa y un límite elástico mínimo de 125 MPa en el templado O61 recocido, que es la condición de suministro normal para el tubo intercambiador de calor con curvatura en U. Hay disponibles tubos estirados duros donde el intercambiador trabaja a mayor presión y los tubos son rectos. Debido a que el rendimiento de la transferencia de calor depende del espesor de la pared, la elección práctica de una pared de 0,9 mm, 1,2 mm o más pesada generalmente se hace a partir del margen de corrosión en lugar de la resistencia, y la especificación de pedido siempre debe indicar explícitamente el diámetro exterior, el espesor de la pared, la longitud, el estado de ánimo y los requisitos de prueba.
Donde la aleación funciona mejor
Intercambiadores de calor de carcasa y tubos enfriados por agua de mar en refinerías y plantas químicas
Condensadores de superficie en la generación de energía a vapor.
Haces de tubos para plantas desalinizadoras y destiladoras
Enfriadores y evaporadores de maquinaria marina y offshore
Condensadores de refrigeración y HVAC que funcionan con agua salobre o clorada.
Calentadores de agua de alimentación y otras tareas de transferencia de calor a temperatura baja a media.
La resistencia natural a la contaminación de la aleación es una ventaja en el servicio con agua de mar, ya que un menor crecimiento biológico significa una menor pérdida de transferencia de calor e intervalos más largos entre limpiezas. Cuando el agua está muy contaminada, contiene sulfuros o alcanza temperaturas más altas, los grados de cobre-níquel como C70600 y C71500 dan una vida útil más larga, y cuando el agua es agua dulce limpia a temperatura moderada, el latón almirantazgo ofrece una solución de menor costo.
Puntos de pedido, instalación y prueba
El pedido debe indicar el número UNS o su equivalente nacional, el temperamento, el diámetro exterior y el espesor de la pared con tolerancias, la longitud o el dibujo de curvatura en U, el programa de pruebas y cualquier requisito adicional, como el examen de corrientes parásitas o los límites de tamaño de grano. Los extremos de los tubos suelen suministrarse con tapas o casquillos protectores, y el embalaje debe mantener los tubos secos, separados y libres de residuos que contengan cloruro-durante el transporte marítimo.
Durante el montaje, los tubos se enrollan dentro de la placa de tubos con expansión controlada y se verifica el espaciado de los deflectores para que los tubos no puedan vibrar entre sí. La limpieza del lado del agua debe utilizar únicamente productos químicos inhibidos, cepillos o chorros de agua. La inspección final del paquete generalmente incluye pruebas hidrostáticas o neumáticas, un examen por corrientes parásitas de los tubos instalados y una verificación de la calidad de la junta de expansión, todo lo cual depende de que el tubo haya llegado con el estado correcto de temperamento y superficie.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es el equivalente chino del tubo C68700?
La designación china más cercana es HAl77-2 según GB/T 5231, con un contenido de aluminio de aproximadamente el 2 % y una pequeña adición de arsénico para resistir la descincificación.
P: ¿Qué temperamento se utiliza para los tubos intercambiadores de calor con curvatura en U-?
El tubo recocido O61 se utiliza porque tiene la ductilidad necesaria para doblarse y enrollarse en la placa del tubo sin agrietarse.
P: ¿El tubo C68700 conduce bien el calor?
Sí, su conductividad térmica de aproximadamente 100 W/(m·K) es alta para una aleación de cobre resistente al agua de mar, aunque está por debajo de la del cobre puro y de los latones del almirantazgo.
P: ¿Se puede utilizar un tubo fabricado según DIN CuZn20Al2 donde se especifica ASTM B111 C68700?
No automáticamente, porque el rango de arsénico permitido en la designación alemana es más amplio, por lo que la química debe verificarse con los límites de ASTM antes de aceptar el tubo.
P: ¿Cuánto margen de corrosión se debe agregar al espesor de la pared?
La asignación se deriva de la química del agua, la velocidad y la vida útil esperada; Es normal especificar una pared más pesada en agua de mar agresiva en lugar de depender únicamente de la aleación.
P: ¿Qué pruebas se requieren en el tubo del intercambiador de calor C68700?
Los requisitos típicos son análisis químicos, pruebas de tracción y dureza, inspección dimensional y de superficie, pruebas de expansión y aplanamiento, pruebas de presión hidrostática y examen de corrientes parásitas en toda su longitud.
