Apa Itu Paduan Tembaga-Nikel (CuNi)?
Paduan tembaga-nikel, juga dikenal sebagai cupronickel, adalah paduan berbahan dasar tembaga-dengan nikel sebagai bahan tambahan paduan utamanya dan kandungan sengnya tidak boleh melebihi 1%. Nikel sepenuhnya larut dalam tembaga, sehingga kadar CuNi komersial merupakan larutan padat fasa tunggal; struktur tersebut mendasari kombinasi ketangguhan, stabilitas termal, dan ketahanan terhadap aliran air laut. Besi dan mangan merupakan tambahan yang disengaja, bukan pengotor: besi secara nyata meningkatkan ketahanan terhadap erosi-korosi dalam-air laut yang mengalir deras dan perairan agresif lainnya, sementara mangan mendukung kemampuan kerja panas dan membantu menstabilkan lapisan pelindung korosi-produk.
Sebutan yang diakui secara internasional untuk keluarga ini adalah nomor UNS C70600, C70620, C7060X, C71500, C71520 dan C71640. Produk-produk tersebut sesuai dengan deskripsi perdagangan tradisional CuNi 90/10 dan CuNi 70/30 serta besi- dan mangan-kelas 70/30 yang dimodifikasi, dan dipasok dalam bentuk tabung, pipa, pelat, lembaran, batangan, batangan, dan tempa yang mulus dan dilas.
Kisaran Kelas, Standar dan Komposisi Kimia
| Nama dagang | UNS | Spesifikasi utama | Tidak % | Fe% | M N % | Lainnya | Cu% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CuNi 90/10 | C70600, C70620 | ASTM B111, B122, B151, B171, B359, B395, B432, B466, B467, B543, B608; ASME SB111, SB171, SB359, SB395, SB466, SB467, SB543; DIN 2.0872 | 9.0-11.0 | 1,8 maks | 1,0 maks | Pb 0,05 maks, Zn 1,0 maks | 88,6 menit |
| CuNi 90/10 (dimodifikasi) | C7060X | Besi 90/10-nilai yang dimodifikasi menjadi ASTM dan spesifikasi nasional yang setara | 10.0-11.0 | 1.5-2.0 | 0.5-1.0 | Pb 0,01 maks, Zn 0,2 maks, P 0,2 maks, S 0,2 maks | Sisa |
| CuNi 70/30 | C71500, C71520 | ASTM B111, B122, B151, B171, B359, B395, B432, B467, B543, B552, B608, F467, F468; ASME SB111, SB171, SB359, SB395, SB466, SB467, SB543; DIN 2.0882 | 29.0-33.0 | 0.4-1.0 | 1,0 maks | Pb 0,05 maks, Zn 1,0 maks | 65,0 menit |
| CuNi 70/30 (besi-modifikasi mangan) | C71640 | ASTM B111, B543, B552 | 29.0-32.0 | 1.7-2.3 | 1.5-2.5 | Pb 0,05 maks, Zn 1,0 maks | Sisa |
Ada satu ketentuan yang layak disetujui pada tahap penyelidikan. Bila produk dimaksudkan untuk pengelasan selanjutnya dan ditentukan oleh pembeli, seng harus maks. 0,50%, timbal maks. 0,02%, fosfor maks 0,02%, sulfur maks 0,02%. dan karbon maks 0,05%. Residu yang lebih rapat ini melindungi kesehatan las di-zona yang terkena dampak panas dan menjadi alasan mengapa pengelasan-kelas C70620 dan C71520 dipesan daripada kelas dasar.
Sifat Mekanik dari Nilai Anil
| UNS | Kondisi | Kuat tarik min, ksi (MPa) | Kekuatan leleh minimum, ksi (MPa) | Perpanjangan minimum, % |
|---|---|---|---|---|
| C70600 / C70620 | Anil | 38 (262) | 15 (103) | 30 |
| C7060X | Anil | 40 (276) | 15 (103) | 30 |
| C71500 / C71520 | Anil | 52 (359) | 18 (124) | 45 |
| C71640 | Anil | 63 (434) | 25 (172) | Dilaporkan melalui tes |
Angka-angka di atas adalah nilai minimum untuk kondisi lunak (anil) yang dipublikasikan untuk mutu dan bentuk produk tersebut; nilai metriknya adalah konversi langsung pada 1 ksi=6.895 MPa dan dibulatkan. Sifat sebenarnya bervariasi menurut bentuk produk, suhu, dan ukuran bagian, sehingga standar produk yang berlaku - misalnya ASTM B111/B111M untuk tabung kondensor atau ASTM B171/B171M untuk pelat - selalu diutamakan dibandingkan tabel perbandingan umum seperti ini.
Korosi Air Laut, Tahan Panas dan Perlakuan Panas
Paduan tembaga-nikel tahan terhadap air laut, air garam, senyawa organik, garam, dan asam non-pengoksidasi encer. CuNi 90/10 (C70600 dan C7060X) adalah paduan besi tembaga-nikel-dengan kandungan mangan kecil yang memberikan ketahanan sangat baik terhadap air laut dan air payau. Dari paduan tembaga komersial, CuNi 70/30 (C71500, C71520) menawarkan ketahanan korosi terbaik di lingkungan berair: tahan terhadap larutan asam, sangat tahan terhadap keretakan korosi dan serangan pelampiasan akibat tegangan, dan mempertahankan kekuatan yang lebih besar pada tekanan yang lebih tinggi. C71640 yang dimodifikasi dari besi- dan mangan-dipilih jika diperlukan ketahanan tertinggi terhadap benturan dan erosi pasir pada kecepatan air laut yang tinggi.
Ketahanan panas mengikuti pola yang sama. Kekuatan panas tembaga meningkat bahkan dengan sedikit penambahan nikel, dan penambahan besi meningkatkan sifat mekanik pada suhu kamar dan pada suhu tinggi. CuNi10Fe1Mn (C70600) dapat digunakan dalam konstruksi bejana tekan hingga 300 derajat dan CuNi30Mn1Fe (C71500) hingga 350 derajat; diatas batas ini kekuatan akan turun drastis, khususnya kekuatan mulur dan batas regangan mulur.
Perlakuan panas biasanya terbatas pada soft annealing dan menghilangkan stres. Suhu anil rekristalisasi untuk paduan CuNi bervariasi dalam rentang yang luas, kira-kira 620 derajat hingga 900 derajat, tergantung pada tingkat pengerjaan dingin, kandungan nikel, dan konstituen tambahan. Suhu tinggi digunakan dengan waktu anil kontinyu yang singkat dan suhu rendah dengan siklus anil statis yang panjang. Stress-relief annealing dilakukan pada 280 derajat hingga 500 derajat . Dianjurkan untuk melakukan anil di bawah atmosfer yang protektif atau sedikit mereduksi, karena atmosfer-yang mengandung udara mengharuskan pengawetan setelahnya.
Aplikasi
Instalasi desalinasi: pemanas air garam, bundel tabung evaporator dan kondensor, jalur pemasukan dan pembuangan air laut.
Sistem perpipaan air laut, sirkuit air pendingin di kapal, serta perpipaan dan perlengkapan anjungan lepas pantai.
Kondensor pembangkit listrik dan penukar panas, termasuk kondensor pembangkit listrik tenaga nuklir.
Penukar panas dan tabung kondensor ke ASTM B111/B111M dan ASME SB111, pelat dan lembaran ke ASTM B171/B171M, pipa las ke ASTM B466/B466M dan ASTM B467, dan bagian katup dan pompa palsu ke ASTM F467 dan F468.
Peralatan kimia seperti menara distilasi, reaktor, dan selongsong penukar, yang menggunakan baja tahan karat austenitik akan berisiko mengalami retak korosi-tekanan klorida.
Titik Seleksi, Fabrikasi dan Inspeksi
Pemilihan harus mengikuti kimia air dan kecepatan aliran, bukan hanya harga saja. CuNi 90/10 cocok untuk air laut bersih dengan kecepatan sedang; CuNi 70/30 dan C71640 dipilih karena kecepatan yang lebih tinggi, muatan pasir yang lebih tinggi atau air yang tercemar dan mengandung sulfida, dan untuk tekanan desain yang lebih tinggi yang memerlukan kekuatan tambahannya. Untuk fabrikasi las, pesan varian rendah-timbal, rendah-seng, rendah-sulfur dan nyatakan persyaratan pengelasan pada pesanan pembelian.
Titik pemeriksaan umum untuk material yang masuk adalah: verifikasi nomor panas terhadap sertifikat uji pabrik; hasil tarik, luluh dan pemanjangan; analisis kimia nikel, besi dan mangan serta batas residunya; eddy-pengujian arus atau hidrostatis sebagaimana disyaratkan oleh standar produk untuk tabung; pemeriksaan dimensi dan-ketebalan dinding; dan permukaan yang bebas dari kerak, pelumas tarik, dan besi yang tertanam. Tabung yang dimaksudkan untuk perluasan roller ke dalam lembaran tabung juga harus diperiksa kebersihan ujungnya, ovalitasnya dan konsistensi kekerasannya.
Pertanyaan Umum
T: Apa perbedaan antara C70600 dan C70620?
C70620 adalah-versi tingkat pengelasan tembaga-nikel 90/10. Ini memiliki komposisi nominal yang sama tetapi batasan yang lebih ketat pada timbal, seng, fosfor, belerang dan karbon sehingga pengelasan tetap baik; C70600 adalah kelas standar yang digunakan untuk tabung, pelat, dan pipa dalam layanan yang tidak-dilas atau mudah dilas.
T: Apakah C71500 sama dengan CuNi 70/30?
Ya. C71500 adalah sebutan UNS untuk paduan tembaga-nikel 70/30 dengan sekitar 30% nikel; C71520 adalah kelas-pengelasannya dengan batas sisa yang lebih ketat. CuNi 70/30 adalah nama dagang tradisional untuk kelompok material yang sama.
T: Tingkat tembaga-nikel manakah yang sebaiknya digunakan untuk pendingin air laut?
Untuk air laut bersih dengan kecepatan sedang, 90/10 (C70600 atau C7060X) adalah pilihan yang ekonomis. Jika kecepatan, kandungan pasir atau polusi lebih tinggi, atau jika tekanan desain lebih tinggi diterapkan, 70/30 (C71500/C71520) lebih disukai, dan C71640 digunakan untuk kondisi pelampiasan dan erosi yang paling parah.
T: Apakah pipa dan pipa tembaga-nikel bisa dilas?
Ya. Semua grade dalam kelompok ini mudah dilas dengan proses busur tungsten gas dan busur logam gas dengan logam pengisi yang cocok atau nikel-tembaga. Persiapan sambungan harus bersih dan kering, masukan panas harus dikontrol, dan batas sisa mutu pengelasan harus ditentukan untuk pekerjaan pipa air laut yang kritis.
T: Berapa suhu servis maksimum dari paduan ini?
CuNi10Fe1Mn (C70600) digunakan hingga sekitar 300 derajat dalam konstruksi bejana tekan dan CuNi30Mn1Fe (C71500) digunakan hingga sekitar 350 derajat. Di atas suhu tersebut, kekuatan mulur turun tajam,-desain suhu tinggi harus diverifikasi terhadap tegangan aktual dan persyaratan umur.
T: Temperatur apa yang biasanya diberikan untuk tabung penukar panas?
Tabung kondensor dan penukar panas biasanya disuplai dalam kondisi anil (lunak) untuk memungkinkan ekspansi roller ke dalam lembaran tabung, dengan kekerasan dan ukuran butiran dikontrol oleh standar produk. Beberapa produk pelat, lembaran, dan batangan dipasok dengan pengerjaan dingin atau dalam bentuk canai, dan strip untuk komponen fabrikasi dapat dipesan dalam suhu menengah.
