Hvorfor kobber og kobber-nikkel ikke ser like ut
Rent kobber er gjenkjennelig på sin varme røde-oransje tone. Når nikkel løses opp i kobbergitteret endres den optiske oppførselen til metallet: reflektansen i det røde og nære-infrarøde området faller mens refleksjonskurven flater ut over det synlige båndet, slik at overflaten oppfattes som grå, sølv eller varmhvit i stedet for rød. Et nysyltet 90/10 kobber-nikkelrør (UNS C70600) ser derfor sølvfarget ut, og en 70/30-grad (C71500) ser fortsatt hvitere ut. Farge er en nyttig første indikator, men det er ikke en spesifikasjon. Oksydfilmer, utglødningsfarger og overflatefinish endrer alt det øyet ser, så fargen bør alltid bekreftes med en ny, målbar kontroll.
Referansedata for tre vanlige karakterer
| Eiendom | C11000 ETP kobber | C70600 CuNi 90/10 | C71500 CuNi 70/30 |
|---|---|---|---|
| Nominell farge | Rød-oransje | Sølv-grå | Sølv-hvit |
| Nominell sammensetning | Cu 99,90 min | Cu-balanse, Ni 10, Fe 1,0-1,8, Mn 1,0 maks | Cu-balanse, Ni 29-33, Fe 0,4-1,0, Mn 1,0 maks. |
| Tetthet | 8,94 g/cm³ | 8,94 g/cm³ | 8,94 g/cm³ |
| Elektrisk ledningsevne ved 20 grader | 100-101 % IACS | Omtrent 9 % IACS | Omtrent 5 % IACS |
| Termisk ledningsevne | Omtrent 390 W/(m·K) | Omtrent 45 W/(m·K) | Omtrent 29 W/(m·K) |
| Magnetisk respons | Ikke-magnetisk | Ikke-magnetisk | Ikke-magnetisk |
| Typisk utendørs korrosjonsprodukt | Grønn irr | Grå-brun film | Grå-brun film |
| Typisk service | Drikkevann, elektriske ledere | Marine varmevekslere, sjøvannsrør | Sterk sjøvannsbelastning, høyere hastighet |
To oppføringer i den tabellen er mer nyttige enn resten. For det første er tettheten nesten identisk for de tre karakterene, så en tetthetssjekk kan ikke skille kobber fra kobber-nikkel; det utelukker bare erstatninger for stål eller aluminium. For det andre avviker elektrisk ledningsevne med omtrent en faktor på ti, noe som gjør en motstandsmåling med fire-poler til den mest praktiske instrumentbaserte-testen i et verksted eller på en kai.
Felt- og verkstedtester som fungerer
Fil et nytt sted.Klipp eller fil gjennom oksidlaget og se på det bare metallet i løpet av noen få sekunder. Kobber viser rødt; kobber-nikkel er grått til sølv. Dette er den raskeste pålitelige sjekken og trenger ikke noe utstyr.
Mål motstand.Kobber viser en volumresistivitet på omtrent 0,0172 µΩ·m (100 % IACS), C70600 omtrent 0,19 µΩ·m og C71500 ganske høyere. Et mikro-ohmmeter med fast mållengde skiller familiene tydelig; bruk samme lengde og temperatur for begge avlesningene.
Se hvordan en arkivert flekk reagerer på fortynnet salpetersyre.Kobber reagerer raskt og produserer en sterkt farget blå-grønn løsning; de nikkelholdige legeringene- reagerer merkbart langsommere. Denne testen er kvalitativ og bør kun brukes som en støttekontroll i et ventilert område med riktig personlig beskyttelse.
Se på patinaen, ikke glansen.Kobber eksponert utendørs utvikler grønt basisk kobberkarbonat. Kobber-nikkel utvikler en tynn grå-brun beskyttende film og holder en matte, kjøligere tone.
Ikke stol på en magnet.Begge familiene er i praksis ikke-magnetiske ved romtemperatur, så en magnet skiller verken fra hverandre og oppdager bare ferritisk stålforurensning.
Hopp over gnisttesten.Gnisttesting er en teknikk av karbon og legert stål og har ingen betydning for kobberlegeringer.
Hvor skillet endrer ingeniørbeslutningen
I drikkevann og generell rørleggerarbeid gjør den lave kostnaden, den høye varmeledningsevnen og den enkle sammenføyningen av fosfor-deoksidert kobber dette standardvalget. I sjøvann snur bildet: kobber-nikkel motstår angrepsangrep og kloridgroper langt bedre og tolererer høyere strømningshastigheter, noe som tillater tynnere vegger og lettere rørbunter. Det termiske konduktivitetsgapet er stort, ca. 390 W/(m·K) mot 45 W/(m·K) for 90/10, så en varmevekslerdesigner som erstatter det ene materialet med det andre må beregne det nødvendige overflatearealet på nytt i stedet for å bytte rør på samme-for-basis. Nikkel dominerer også prisen på legeringen, derfor spesifiseres normalt 90/10 der 70/30 strengt tatt ikke er nødvendig.
Laboratoriebekreftelse
Når et materialsertifikat mangler eller er omstridt, avgjør tre teknikker spørsmålet. Røntgenfluorescens gir en rask semi-kvantitativ nikkelfigur på en forberedt overflate. Optisk emisjonsspektrometri etter en ren gnist gir en full komposisjon som kan sammenlignes direkte med en karakterspesifikasjon. Destruktiv metallografi, støttet av en hardhetstravers, viser kornstrukturen og kulde-arbeidsnivået og bekrefter dermed temperamentet og legeringen. Virvelstrømtesting legges til rørbunter for å verifisere veggtykkelse og oppdage sprekker uten å kutte røret.
Ofte stilte spørsmål
Spørsmål: Er kobber-nikkel magnetisk?
Nei. Både kobber og kobber-nikkel er ikke-magnetiske ved romtemperatur, så en magnet kan ikke brukes til å skille dem fra hverandre. En magnet vil bare avsløre forurensning av ferritisk stål.
Spørsmål: Kan jeg identifisere legeringen etter tetthet?
nr. C11000, C70600 og C71500 sitter alle nær 8,94 g/cm³. Tetthetsmåling er nyttig for å kontrollere en påstand om at en del er et annet basismetall, ikke for å skille kobber fra kobber-nikkel.
Spørsmål: Hvorfor ser cupronickel sølv ut når kobber ser rødt ut?
Nikkel i fast løsning endrer legeringens optiske refleksjonskurve. Refleks i de røde og nær-infrarøde dråpene og den synlige kurven flater ut, slik at øyet tolker overflaten som grå eller sølv i stedet for rød.
Spørsmål: Hvilken kobberlegering er den sterkeste?
Berylliumkobber når den høyeste styrken i kobberfamilien, opp til omtrent 1400 MPa i nedbør-herdet tilstand, med varmeledningsevne nær 105 W/(m·K). Kobber-nikkelkvaliteter er valgt for korrosjonsmotstand og seighet i stedet for toppstyrke.
Spørsmål: Hvilken betegnelse tilsvarer C70600?
C70600 er UNS-nummeret for 90/10 kobber-nikkellegeringen. Det vises som ASTM B111, ASTM B466 og ASME SB111 for rør- og rørprodukter, og det refereres i europeisk praksis til som CuNi10Fe1Mn under DIN 2.0872.
Spørsmål: Forteller fargen på et brukt rør meg hvilken legering det er?
Bare omtrentlig. Servicefilmer, varmefarge og rengjøringshistorikk endrer alle den tilsynelatende fargen, så et brukt rør bør identifiseres med en arkivert flekk pluss en motstandsavlesning eller en sammensetningssjekk før den brukes på nytt eller sveises.
