Apa yang Dicakup ASTM B111
ASTM B111 adalah spesifikasi standar untuk tabung mulus tembaga dan paduan tembaga serta stok ferrule yang ditujukan untuk kondensor permukaan, evaporator, dan penukar panas. Ini mendefinisikan paduan yang diizinkan, batas komposisi kimia, persyaratan sifat mekanik berdasarkan temper, toleransi dimensi, cacat yang diizinkan dan metode pengujian yang harus diterapkan sebelum pengiriman. Standar ini berlaku untuk tabung dengan diameter luar hingga 3 1/8 inci (79,4 mm), yang mencakup sebagian besar penukar panas shell and tube dan bundel kondensor.
ASME SB111 adalah edisi kode boiler dan bejana tekan ASME dengan spesifikasi yang sama. Komposisi kimia dan persyaratan mekanis SB111 dan B111 secara teknis identik, dan pesanan peralatan tekanan sering kali dilakukan pada SB111 sehingga dokumentasi material selaras dengan persyaratan kode stempel kapal. Tabung tembaga-nikel untuk tugas setara juga diproduksi sesuai GB/T 8890, JIS H3300, dan BS EN 12451, dan pembeli yang menggunakan sistem ini harus membandingkan sifat, toleransi, dan klausul pengujian, bukan hanya nama kadarnya saja.
Kelas Keluarga untuk Layanan Penukar Panas
B111 mencakup tembaga murni, kuningan, perunggu aluminium, dan paduan tembaga-nikel, dan pemilihan di antaranya ditentukan oleh kandungan kimia air pendingin dan kecepatan tabung yang diharapkan. Nilai tembaga seperti C10200 bebas oksigen, C12000 residu fosfor rendah, dan C12200 residu fosfor tinggi digunakan dalam air tawar bersih dan dalam aplikasi di mana kontaminasi tembaga pada proses tidak menjadi perhatian. Kuningan dan cupronickel mendominasi tugas kondensor dan penukar panas, dan tiga grade yang paling sering dipesan adalah kuningan admiralty, kuningan aluminium, dan cupronickel 70-30.
| nomor UNS | Nama umum | Komposisi nominal | Layanan khas |
|---|---|---|---|
| C44300 | Kuningan Angkatan Laut | Sekitar 71 % Cu, 1 % Sn, penambahan arsenik terkontrol, keseimbangan seng | Kondensor air tawar dan air payau bersih, kondensor permukaan uap |
| C44400 / C44500 | Kuningan Angkatan Laut yang dihambat | Kuningan Admiralty dengan penghambatan antimon atau fosfor, bukan arsenik | Tugas yang sama jika arsenik dibatasi atau jika inhibitor yang berbeda lebih disukai |
| C68700 | Kuningan aluminium | Sekitar 77 % Cu, sekitar 2 % Al, penambahan arsenik terkontrol, keseimbangan seng | Air pendingin yang payau, tercemar, dan berkecepatan lebih tinggi, kondensor laut |
| C70600 | 90-10 tembaganikel | Sekitar 90 % Cu, 9 hingga 11 % Ni, 1 hingga 1,8 % Fe, hingga 1 % Mn | Pendinginan air laut, desalinasi, penukar panas lepas pantai dan kapal |
| C71500 | 70-30 tembaganikel | Sekitar 70 % Cu, 29 hingga 33 % Ni, 0,4 hingga 1 % Fe, hingga 1 % Mn | Air laut berkecepatan tinggi atau sangat tercemar, kondensor pembangkit listrik |
| C23000 | Kuningan merah | Sekitar 85 % Cu, keseimbangan seng, rendah timbal dan besi | Penukar panas umum dan tabung kondensor dalam air bersih |
Penambahan paduan bukanlah hiasan. Timah dan arsenik dalam kuningan admiralty, aluminium dan arsenik dalam kuningan aluminium, serta besi dan mangan dalam tembaga-nikel masing-masing membangun atau menstabilkan lapisan pelindung permukaan yang memungkinkan tabung bertahan dalam kontak terus-menerus dengan air yang mengalir, itulah sebabnya batas komposisi dalam standar ini sempit dan mengapa analisis di luar-batas-adalah alasan yang sah untuk penolakan bahkan ketika sifat mekaniknya lolos.
Sifat Mekanik dan Temperatur
B111 mengharuskan setiap tabung memenuhi sifat tarik yang ditentukan untuk paduan dan tempernya. Tabung anil, yang merupakan kondisi suplai normal untuk bundel penukar panas yang harus digulung menjadi lembaran tabung, memiliki kekuatan terendah dan perpanjangan tertinggi serta dirancang untuk melebar ke dalam lubang tabung tanpa retak. Temper yang ditarik ringan dan ditarik keras meningkatkan persyaratan tarik dan luluh serta mengurangi perpanjangan, dan digunakan jika kekakuan atau ketahanan terhadap getaran merupakan persyaratan pengendalian.
Di seluruh kualitas kuningan dan kupronikel, kekuatan tarik minimum yang ditentukan berkisar antara 275 hingga 415 MPa (sekitar 40 hingga 60 ksi) dari kondisi anil hingga penarikan keras, dengan tembaga-nikel berada di ujung atas kisaran anil dan kuningan mampu mencapai nilai yang lebih tinggi ketika dipasok dalam pengerjaan dingin. Oleh karena itu, setiap spesifikasi harus menyatakan temper secara eksplisit, karena grade yang sama yang diberikan dalam temper yang berbeda tidak akan memenuhi desain yang telah diperiksa terhadap set properti anil atau keras.
Dimensi, Toleransi dan Kondisi Pasokan
Tabung diurutkan berdasarkan diameter luar, ketebalan dan panjang dinding, dan standar menetapkan toleransi untuk masing-masing tabung bersama dengan batasan eksentrisitas, ovalitas, dan kelurusan dinding. Ketebalan dinding harus cukup untuk tekanan desain setelah toleransi pabrik diterapkan, sehingga dinding minimum daripada dinding nominal harus digunakan dalam perhitungan tekanan. Panjang biasanya dipasok dalam bentuk panjang lurus 3 m, 5,8 m, 6 m, 11,8 m atau 12 m, atau dipotong sesuai panjang bundel yang dibutuhkan oleh pembeli.
Tabung disuplai dalam keadaan bersih dan kering bagian dalam dan luar, dengan ujung-ujungnya dihaluskan dan dilindungi untuk pengangkutan. Jika tabung akan diperluas menjadi lembaran tabung, permukaan akhir, kekerasan dan ovalitas ujung tabung sama pentingnya dengan dimensi badan, karena hal ini menentukan kualitas sambungan yang digulung. Ferrule, digunakan untuk ujung saluran masuk tabung kondensor tempat masuknya air, disuplai sebagai stok ferrule dengan spesifikasi yang sama.
Persyaratan Pengujian dan Inspeksi
B111 memerlukan rangkaian pengujian yang komprehensif, dan spesifikasi pembeli harus menyatakan pengujian mana yang harus disaksikan atau dilaporkan:
Uji arus Eddy pada setiap tabung, untuk mendeteksi retakan, sambungan, inklusi, dan diskontinuitas dinding.
Uji tekanan hidrostatik atau pneumatik, untuk membuktikan tabung bocor pada tekanan yang ditentukan.
Uji tegangan, untuk memverifikasi bahwa kekuatan tarik dan perpanjangan memenuhi persyaratan paduan dan temper.
Uji perataan dan pemuaian, untuk membuktikan keuletan dan kesesuaian untuk digulung menjadi lembaran tabung.
Uji uap nitrat dan amonia merkuri, untuk memastikan bebas dari tegangan internal dan kerentanan terhadap korosi tegangan pada kuningan.
Analisis kimia dan pemeriksaan mikroskopis, untuk memastikan komposisi dan struktur, termasuk bebas dari inklusi berbahaya dan ukuran butir yang benar jika ditentukan.
Untuk layanan air laut, kombinasi uji arus eddy dan uji tegangan sisa sangat penting: tegangan sisa, bukan komposisi, yang membuat tabung kondensor retak dalam beberapa bulan di lingkungan yang mengandung senyawa amonia atau amina.
Memilih Kelas untuk Lingkungan Layanan
Logika seleksi praktis mengikuti arus. Air tawar yang bersih dan rendah klorida dengan kecepatan sedang adalah rumah tradisional dari kuningan laksamana dan kuningan merah. Air payau, sedikit tercemar, atau air dengan kecepatan lebih tinggi, yang risikonya adalah serangan benturan dibandingkan korosi umum, membutuhkan aluminium kuningan, yang lapisan permukaannya kaya aluminium-dapat menahan aliran lebih cepat. Air laut, khususnya air laut dengan kandungan klorida tinggi, padatan tersuspensi atau kecepatan tinggi, membutuhkan 90-10 cupronickel, dan untuk tugas yang paling berat, 70-30 cupronickel digunakan karena kandungan nikelnya yang lebih tinggi memberikan ketahanan terbesar terhadap pelampiasan dan korosi erosi.
Faktor seleksi kedua adalah suhu dan interaksinya dengan kimia air. Kuningan menjadi lebih rentan terhadap retak korosi akibat kenaikan suhu, dan lingkungan apa pun yang dapat melepaskan amonia atau amina - bahan kimia pengolahan air tertentu, beberapa minyak pelumas, dan cairan proses organik - harus mengarahkan pemilihan ke arah tembaga-nikel. Ketinggian tabung dalam bundel juga penting, karena baris atas pada beberapa kondensor dapat terkena ruang uap dan amonia terbawa dalam uap.
Pertanyaan Umum
Q: Apa perbedaan antara admiralty brass C44300 dan aluminium brass C68700?
Kuningan Admiralty mengandung sekitar 1 % timah dengan penambahan arsenik terkontrol dan ditujukan untuk air bersih, segar, dan payau. Aluminium kuningan mengandung sekitar 2 % aluminium dan tambahan arsenik yang terkontrol, sehingga membentuk lapisan permukaan yang lebih kuat dan membuatnya cocok untuk air pendingin berkecepatan tinggi yang tercemar dimana serangan pelampiasan merupakan risiko korosi utama.
Q: Kapan cupronickel C71500 dipilih dibandingkan C44300?
C71500 dengan kandungan nikel sekitar 29 hingga 33 % dipilih untuk layanan air laut, kecepatan air pendingin yang tinggi, pelabuhan yang tercemar, dan kondensor pembangkit listrik yang memerlukan ketahanan korosi erosi tertinggi. Kuningan Admiralty adalah pilihan yang lebih ekonomis untuk air tawar bersih dan rendah klorida dengan kecepatan sedang.
T: Temperatur mana yang harus ditentukan untuk tabung penukar panas?
Tabung anil adalah pilihan normal karena dapat digulung atau diperluas ke dalam lembaran tabung tanpa retak, dan perpanjangannya paling tinggi. Temper yang ditarik ringan atau keras ditentukan hanya jika diperlukan tambahan kekakuan atau ketahanan getaran, dan persyaratan sifat mekanik kemudian berubah.
Q: Mengapa pengujian arus eddy wajib dilakukan pada tabung kondensor?
Pengujian arus Eddy adalah pemeriksaan-non-destruktif sepanjang keseluruhan yang mendeteksi keretakan, sambungan, lipatan, inklusi, dan penipisan dinding yang tidak dapat diungkapkan oleh inspeksi visual. Karena satu tabung yang bocor dapat mematikan kondensor, pengujian ini diterapkan pada setiap tabung, bukan pada sampel.
T: Apa arti ASME SB111 pada sertifikat material?
Artinya tabung tersebut dipesan dan disertifikasi dengan kode ASME edisi ASTM B111. Persyaratan kimia dan mekanisnya secara teknis sama, namun dokumentasinya selaras dengan kode bejana tekan ASME, yang penting bagi bejana yang memerlukan stempel kode dan untuk-pemeriksaan peralatan tekanan oleh pihak ketiga.
T: Informasi apa yang harus dicantumkan pada pertanyaan tentang tabung B111?
Paduan atau nomor UNS, standar termasuk edisi kode jika relevan, temper, diameter luar, ketebalan dinding minimum, panjang dan toleransi yang tepat atau nominal, pengujian yang diperlukan, metode pengepakan dan dokumentasi yang diperlukan, termasuk sertifikat pengujian pabrik dan inspeksi-pihak ketiga.
