Tubo de cobre-níquel e tubo de latão do Almirantado em uma família de especificações
Os projetistas de trocadores de calor, condensadores e sistemas de resfriamento trabalham com um pequeno grupo de materiais de tubos à base de cobre que compartilham o mesmo padrão de pedido, ASTM B111. Dentro desse padrão, os graus de cobre-níquel C70600 e C68700 e o grau de latão do Almirantado C44300 cobrem a maior parte da água do mar, água salobra e tarefas de resfriamento de processos. Compreender a localização de cada classe torna possível especificar o tubo mais econômico para uma determinada química da água, velocidade de fluxo e necessidade de vida útil.
UNS C70600 é a liga de cobre-níquel 90/10. Sua resistência à corrosão vem de uma película superficial estável que se forma em água gaseificada e é a escolha de uso geral para água do mar limpa e para sistemas de resfriamento onde as velocidades são moderadas. UNS C68700 é latão de alumínio. A adição de alumínio produz uma película protetora que é particularmente eficaz em água do mar limpa e de fluxo rápido, o que torna o produto uma escolha comum para condensadores em usinas de energia costeiras. UNS C44300 é latão almirantado, uma liga de cobre e zinco inibida com estanho e com uma pequena adição de arsênico que suprime a dezincificação em serviços de água de resfriamento.
Composição e requisitos padrão
| ONU | Nome comum | Principais elementos de liga | Dever típico |
|---|---|---|---|
| C70600 | 90/10 cobre níquel | Níquel 9,0 a 11,0 por cento, ferro 1,0 a 1,8 por cento, manganês 1,0 por cento no máximo | Resfriamento de água do mar, tubulação marítima, condensadores |
| C68700 | Latão de alumínio | Alumínio 1,8 a 2,5 por cento, arsênico como inibidor, equilíbrio de cobre e zinco | Condensadores de água do mar limpos, água de resfriamento de alta velocidade |
| C44300 | Bronze do Almirantado | Estanho 0,9 a 1,2 por cento, arsênico como inibidor, equilíbrio de cobre e zinco | Resfriamento de água doce e salobra, trocadores de calor de processo |
O tubo conforme ASTM B111 é fornecido nas têmperas indicadas na norma, normalmente recozido para dobrar e enrolar em chapas tubulares, com requisitos mecânicos de resistência à tração, resistência ao escoamento e alongamento aplicados para o tipo e têmpera solicitados. A química, o tamanho do grão e os valores mecânicos são certificados no relatório de teste do moinho. Referências equivalentes fora da América do Norte incluem GB/T 8890, JIS H3300 e EN 12451, e os mesmos graus nominais aparecem em cada sistema, o que permite que uma única consulta técnica seja respondida em relação a vários padrões.
As extremidades dos tubos são fornecidas planas ou preparadas para laminação, e a espessura da parede é selecionada de modo que a velocidade de fluxo projetada permaneça dentro da faixa tolerada pelo tipo. Tanto o cobre-níquel quanto o latão-alumínio dependem de sua película superficial, portanto, os limites de velocidade são indicados nas especificações do projeto, e não na própria norma, e são mais baixos onde a água transporta sólidos suspensos.
Onde cada série tem melhor desempenho
O latão Admiralty é econômico e possui boa condutividade térmica, o que o torna atraente para água doce, água salobra e circuitos de água de resfriamento limpa em usinas de energia, refinarias e fábricas de produtos químicos. Sua limitação é que a amônia e os compostos de amônio na água podem causar corrosão sob tensão, e sua resistência à dezincificação depende das adições de estanho e arsênico estarem dentro das faixas exigidas pela norma. É, portanto, uma má escolha quando a água de resfriamento está poluída com amônia ou onde as condições de serviço produzem tensões residuais no tubo.
O latão de alumínio é a opção de maior velocidade. A película rica em alumínio protege o tubo em água do mar limpa, arejada e em movimento rápido, e o grau é amplamente utilizado em condensadores costeiros. É mais sensível que o cobre-níquel à água poluída ou estagnada e precisa da mesma atenção aos depósitos contendo cloreto e ao controle da tensão residual.
O cobre níquel 90/10 tolera uma ampla gama de qualidade da água, incluindo água levemente poluída e clorada, e resiste melhor à bioincrustação do que o latão. Onde areia ou lodo são transportados em suspensão, ou as velocidades são particularmente altas, o grau de cobre-níquel 70/30 ou uma liga de cobre-níquel contendo ferro e manganês é selecionado, porque esses graus retêm seu filme sob condições de erosão mais agressivas.
Aplicações em sistemas de transferência de calor e resfriamento
Condensadores casco e tubo em centrais térmicas e centrais de ciclo combinado.
Trocadores de calor de água de resfriamento em refinarias, plantas petroquímicas e químicas.
Sistemas de refrigeração marítima, resfriadores de óleo lubrificante e geradores de água doce a bordo de navios.
Evaporadores de usinas de dessalinização e aquecedores de salmoura.
Chillers HVAC, condensadores e trocadores de calor de refrigeração.
Óleo combustível, óleo lubrificante e resfriadores de processo em plantas industriais.
Prática de Seleção, Fabricação e Folhas de Tubos
A seleção do tubo deve começar com uma análise da água e um cálculo da velocidade, e não com o preço. A classe, a espessura da parede e a têmpera são escolhidas em conjunto, porque uma parede mais fina de uma classe mais forte pode ser menos durável do que uma parede mais pesada da classe padrão se o modo de falha for erosão em vez de tensão. Uma vez selecionado o tubo, o material da chapa do tubo, o procedimento de expansão e a disposição da caixa d'água devem ser verificados para que a montagem não crie um par galvânico que concentre o ataque nas extremidades do tubo.
A instalação de tubos utiliza laminação, expansão ou, quando as condições exigirem, soldagem. A expansão do rolo deve ser controlada para que o tubo fique firme sem ser expandido e afinado demais, e as extremidades do tubo devem estar limpas e livres de óleo antes da laminação. A dobra é realizada na condição recozida com um mandril onde o raio de curvatura é apertado e o furo deve ser protegido de contaminação e de lubrificantes contendo cloreto. A limpeza em serviço deve utilizar métodos adequados ao material: escovação, abrasivos suaves ou agentes de limpeza químicos que não agridam a película protetora.
Pontos de inspeção e armadilhas comuns
Confirme o grau e a têmpera em relação à química da água e à velocidade calculada.
Verifique o certificado do moinho para elementos inibidores, uma vez que os níveis de estanho e arsênico determinam a resistência à dezincificação no latão do Almirantado.
Procure fontes de tensão residual antes de colocar o latão do Almirantado em serviço onde a amônia possa estar presente.
Mantenha os furos dos tubos livres de depósitos contendo cloreto durante o armazenamento e a instalação.
Verifique se a expansão está controlada, pois o excesso de laminação afina a parede do tubo e cria um ponto de falha comum.
Confirme se a placa do tubo e o design da caixa de água não estabelecem um par galvânico com o tubo.
Perguntas frequentes
P: O que a ASTM B111 cobre?
A ASTM B111 cobre tubos sem costura de cobre e liga de cobre para condensadores, trocadores de calor e equipamentos similares de transferência de calor, incluindo os graus de cobre-níquel C70600, C71500 e C71640 e os latões C44300 e C68700.
P: Qual classe deve ser usada para resfriamento de água do mar?
Para água do mar limpa em velocidade moderada, o grau de cobre-níquel 90/10 é a escolha usual. Onde a água flui rapidamente e é limpa, o latão de alumínio é frequentemente selecionado para condensadores. Onde a água contém areia ou lodo, os graus de liga de cobre e níquel mais elevados são preferidos.
P: Por que o arsênico é adicionado ao latão do Almirantado?
O arsênico é um inibidor que suprime a dezincificação em serviços de água de resfriamento. É um elemento obrigatório na composição padrão e não uma impureza, e seu nível é certificado no relatório de teste do moinho.
P: O tubo de latão do Almirantado pode ser usado em água com amônia?
Deve ser evitado. Amônia e compostos de amônio podem causar corrosão sob tensão em ligas de cobre e zinco, portanto o tubo de cobre-níquel é a escolha mais segura onde tal contaminação é possível.
P: O que determina a espessura da parede do tubo do trocador de calor?
A espessura da parede depende da pressão de projeto, das tolerâncias à corrosão e erosão, dos requisitos de expansão da placa do tubo e da velocidade de fluxo permitida, todos avaliados em relação ao grau selecionado para a química da água.
P: Como o tubo é instalado na placa do tubo?
A maior parte do tubo é expandida por rolo na folha do tubo. A expansão deve ser controlada para evitar rolamento excessivo, e as extremidades e orifícios dos tubos devem estar limpos e isentos de óleo antes da operação.
P: Existem padrões equivalentes disponíveis fora da América do Norte?
Sim. GB/T 8890, JIS H3300 e EN 12451 cobrem a mesma linha de tubos trocadores de calor de liga de cobre e as classes nominais correspondem de perto, portanto, um projeto pode ser especificado em qualquer sistema.
