專利名稱:熱交換器用耐蝕銅合金的制作方法
本發(fā)明合金用做熱交換器和冷凝器管材。
銅基合金在熱交換器上的應(yīng)用已得到普遍承認(rèn)。含砷的錫黃銅(牌號Hsn70-1A)國際上稱為含砷海軍黃銅(美國稱443合金)，具有穩(wěn)定的工藝特性，用它做成的管材在淡水發(fā)電廠冷凝器上使用已有多年，顯示出較好的耐蝕性。但是由于淡水發(fā)電廠分布廣泛，使用的冷卻水來源不同，對管材的腐蝕程度也不一樣，使用壽命相差懸殊，直接影響發(fā)電量的增加。因此研制更適用于做熱交換器的冷凝器管的新合金材料是很必要的。
含砷錫黃銅(Hsn70-1A)用做淡水發(fā)電廠冷凝器管材。一般限制水質(zhì)含溶解固形物小于1000PPM范圍，而內(nèi)陸電廠使用的冷卻水含溶解固形物很多是超過1000PPM，經(jīng)常有結(jié)垢、蝕孔、穿漏現(xiàn)象發(fā)生，給電廠的機組維護(hù)和正常運轉(zhuǎn)帶來很多障礙。
國內(nèi)外學(xué)者注意了這方面問題。研制出各種銅基合金材料來提高耐蝕性能。美國專利3627593是以Cu-Zn為基添加Ni來達(dá)到提高耐蝕性的目的美國專利3703367是以Cu-Zn為基的合金或加入Ti、AL或加入Ni或Ti、AL、Ni都添加的方法;美國專利3713814是在Cu-Zn為基添加Pb、Ni、Mn、AL的方法”美國專利4208708是在Cu-Zn為基合金中添加Ni、Fe、Co、Mn、AS來提高耐蝕性的。日本《金屬學(xué)會志》34卷No3，343-347頁發(fā)表了題為“添加劑對黃銅在高溫真空條件下脫鋅速率的影響”的報告，該文研究了含Zn30%的黃銅添加Fe、Co、Ni元素所起的作用。日本Otsu等人在《住友輕金屬技報》1960年1月、1964年1月、4月、7月、10月號中發(fā)表了題為“銅合金在高溫水和蒸汽中的腐蝕”的報告，發(fā)現(xiàn)少量的Fe、Ni、As、Sb、P添加元素對提高Zn30%銅合金耐蝕性有一定效果。中國西安熱工研究所1980年1月發(fā)表的文章“凝汽器含As黃銅管工業(yè)性試驗總結(jié)”(初稿)中16、18、20頁上列舉了某廠制造的含砷錫黃銅添加的70-1-1+AS牌號冷凝管;華北電力試驗研究所1981年11月發(fā)表的“污染海水中凝汽器管選取試驗”一文中介紹了在含砷錫黃銅中分別添加Ni、Ti、AL元素的實驗情況。但是，所有這些文獻(xiàn)中，沒有一篇文獻(xiàn)涉及到本發(fā)明所述合金。
本發(fā)明的主要目的是提供一種成本低，具有很高耐蝕性的銅合金，它比通常用在淡水發(fā)電廠冷凝器上的含砷錫黃銅管有更好的耐蝕性能，尤其是在使用中能形成均勻、堅固、光亮的表面膜，不結(jié)垢耐腐蝕，在污染的淡水中同樣適用，在能源工業(yè)上有很大實用價值。
(詳細(xì)說明)本發(fā)明合金是以銅為基的含砷、錫黃銅中添加硼(B)、鋁(AL)元素所組成的。它的最佳成份是Cu69.0～71.0%、Sn0.8～1.3%、AS(或Sb)0.03～0.06%、B0.001～0.1%、AL0.001～0.02%(重量百分?jǐn)?shù)，全文同)，Zn為余量。
本合金的制備可按常規(guī)法進(jìn)行，熔鑄時加入B、AL Cu、中間合金，合格的鑄錠先經(jīng)過熱加工，成坯料規(guī)格，然后按交替進(jìn)行的退火、冷壓力加工方法進(jìn)行，直至最終所需的規(guī)格。
本合金制作工藝和優(yōu)點可從下面的例子中很容易看出。
例含Cu69.41%、Sn0.97%、As0.0418%、B0.028%、AL、0.02%、Zn為余量的合金以低頻感應(yīng)電爐熔化;采取半連續(xù)澆鑄方式澆成鑄錠，經(jīng)熱冷加工及必要的退火工藝、制成管材成品φ25×1mm、然后進(jìn)行除油、脫脂、退火、檢查。
制成的本合金成品，與通常用的含砷錫黃銅管材一起在三個不同水質(zhì)條件的淡水發(fā)電廠進(jìn)行工業(yè)性裝機試驗，經(jīng)過近三年時間的考驗，和實驗室靜態(tài)浸泡試驗結(jié)果對比，顯示出對應(yīng)性很好，一致看出它的耐蝕性能超過含砷錫黃銅管材，在電廠多次抽管檢查結(jié)果如下1、宏觀檢驗從表1可見，本合金在不同水質(zhì)條件下實際裝機運行，結(jié)果能形成堅固均勻的光亮保護(hù)膜，不結(jié)垢，在相同條件下較HSn70-1A管耐蝕。
從表2所見，本合金在電廠裝機使用時間盡管長短不等，但機械性能變化較小，而HSn70-1A變化比本合金大。
3、金相顯微檢驗把在丙發(fā)電廠裝機28個月以后抽下來的管材在實驗室做金相磨光浸蝕，放大200倍觀察發(fā)現(xiàn)本合金沒有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，而含砷錫黃銅(HSn70-1A)有明顯的栓狀溶解腐蝕。
4、實驗室靜態(tài)浸蝕將本合金和HSn70-1A合金管材試樣各截取小段，一起用3%NaCL水溶液連續(xù)浸泡21天(504小時)，溫度40±1℃，PH值分別為5.5和7.8兩種條件，然后取出，清洗掉腐蝕產(chǎn)物，測取數(shù)據(jù)結(jié)果如下表3浸液 失重量 平均腐蝕速度平均腐蝕深度合金PH值 mg/cm2g/m.小時 mm/年5.5 本合金 5.60×10-311×10-311×10-3HSn70-1A 7.58×10-315×10-315×10-37.8 本合金 7.49×10-314×10-315×10-3HSn70-1A 8.46×10-317×10-317×10-3從表3可以看出，無論PH值高或低，本合金都比HSn70-1A合金耐蝕性能好。
總之，從上述四項檢驗結(jié)果看，本合金在不同水質(zhì)條件下使用，其耐腐蝕性能都明顯優(yōu)于通常用的含砷錫黃銅HSn(70-A1)。
由于本合金具有導(dǎo)熱性好、耐蝕性好的特點，它的應(yīng)用必將日益廣泛，尤其在淡水發(fā)電廠機組里做冷凝器管長期使用，耐腐蝕而不結(jié)垢，會使電廠減少停機次數(shù)，減少管材泄漏，少堵孔，有利于維護(hù)機組，延長機組管材使用壽命，增加發(fā)電量。
權(quán)利要求
1.一種用于熱交換器的耐蝕銅合金是含砷的錫黃銅。即Cu69.0-71.0%、Sn0.8-1.3%、AS(或Sb)0.03-0.06%(重量百分?jǐn)?shù))其金是Zn，其特征在于該合金中加入元素硼和鋁。
2.按權(quán)利要求
1所説的合金，其特征在于硼(B)元素的含量0.001-0.1%，鋁(AL)元素的含量是0.001-0.02%。
3.按權(quán)利要求
1和2所説的合金，其特征在于硼(B)元素，鋁(AL)元素是以中間合金形式加入的。
專利摘要
本發(fā)明合金是適于做熱交換器和冷凝器管用的耐腐蝕銅合金。它是以硼、鋁做為添加劑的含砷錫黃銅合金材料。在淡水發(fā)電廠使用，比通常用的含砷錫黃銅具有更好的耐腐蝕性，能適應(yīng)污染淡水環(huán)境。
文檔編號C22C9/04GK85106324SQ85106324
公開日1987年3月4日 申請日期1985年8月12日
發(fā)明者關(guān)成志, 郭協(xié)取, 曹延年, 袁鳳蘭, 喻立文 申請人:沈陽有色金屬加工廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan