RU2449036C2 - Устойчивый к ползучести алюминиевый сплав для многослойных труб - Google Patents
Устойчивый к ползучести алюминиевый сплав для многослойных труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449036C2 RU2449036C2 RU2009122471/02A RU2009122471A RU2449036C2 RU 2449036 C2 RU2449036 C2 RU 2449036C2 RU 2009122471/02 A RU2009122471/02 A RU 2009122471/02A RU 2009122471 A RU2009122471 A RU 2009122471A RU 2449036 C2 RU2449036 C2 RU 2449036C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core layer
- content
- multilayer
- multilayer pipe
- alloy
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 10
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 44
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 44
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000636 Ce alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001679 citrus red 2 Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000013000 roll bending Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/10—Properties of the layers or laminate having particular acoustical properties
- B32B2307/102—Insulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
- B32B2307/306—Resistant to heat
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/548—Creep
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/714—Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/732—Dimensional properties
- B32B2307/734—Dimensional stability
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к изделию из алюминиевого сплава с высоким сопротивлением внутреннему давлению при повышенных температурах и может быть использовано для применения в многослойных трубах в качестве санитарно-технических труб, труб отопления. Многослойная труба имеет трубную стенку, включающую слой сердцевины из алюминиевого сплава, выполненный из катаного листового изделия, и выполненные из пластика внутренний и внешний слои. Алюминиевый сплав сердцевины содержит, мас.%: Si от 0,2 до 1,4, Fe+Mn от 1,1 до 1,8, Cu от 0,15 до 0,5, Mg <0,2, Ti <0,2, Zn <1,5, примеси 0,05 каждого, всего <0,2, остальное - алюминий. Обеспечивается повышение срока службы гибких многослойных труб. 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл., 1 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к изделию из алюминиевого сплава с низкой ползучестью, в частности к многослойным трубам. Более конкретно, настоящее изобретение относится к алюминиевому сплаву с особенно высоким сопротивлением разрушению при ползучести (длительной прочностью), т.е. высоким сопротивлением внутреннему давлению при повышенной температуре. Поэтому такой алюминиевый сплав особенно подходит для применения в многослойных трубах, которые могут быть использованы в качестве санитарно-технических труб, труб отопления и т.д. в установках зданий. Изобретение также относится к многослойной трубе, имеющей внутренний и внешний слои, выполненные из пластика (полимера), и слой сердцевины, выполненный из алюминиевого сплава (т.н. металлопластиковым трубам), а также к способу изготовления изделия из такого алюминиевого сплава и применению такого алюминиевого сплава в многослойных трубах.
Предпосылки изобретения
В приведенном ниже описании при отсутствии иных указаний обозначения сплавов и обозначения состояний приведены в соответствии с обозначениями Алюминиевой Ассоциации (Aluminum Association) в Стандартах и данных по алюминию и регистрационных данных (Aluminum Standards and Data and the Designation Records), опубликованных Алюминиевой Ассоциацией в 2006 г.
Если не указано иное, для любого описания составов сплавов или предпочтительных составов сплавов все упоминания процентных величин приведены в процентах по массе.
Многослойные трубы, состоящие из совместно экструдированных полиэтиленовых или полипропиленовых труб с металлической сердцевиной, нашли многочисленные применения в строительной промышленности, например, в качестве санитарно-технических труб, труб отопления, газораспределительных труб и т.д., а также в других отраслях промышленности, таких как фармацевтическая, химическая или пищевая промышленности. По сравнению с пластиковыми трубами многослойные трубы, имеющие слой сердцевины из алюминиевого сплава, непроницаемы для кислорода, имеют высокую прочность и термостойкость, а также низкий коэффициент расширения. Такие многослойные трубы легко устанавливать, поскольку они могут быть согнуты и обрезаны до желательной длины на месте. Они также являются предпочтительными по отношению к трубам, выполненным только из металла, поскольку пластиковые внутренний и внешний слои улучшают коррозионную стойкость и служат в качестве шумового барьера. Они также дают экономию массы и имеют лучшую формуемость.
Такие многослойные трубы имеют внешний пластиковый слой, внутренний пластиковый слой и алюминиевый слой сердцевины для механической прочности и долговременной эксплуатации. Внутренний и внешний пластиковые слои обычно связаны с алюминиевой сердцевиной посредством внешнего и внутреннего адгезионного слоя соответственно.
Наиболее критическим свойством многослойных труб при их применениях в системах отопления и санитарно-техническом оборудовании является устойчивость к постоянному и действующему длительное время внутреннему давлению при повышенных температурах. Ее обычно проверяют при помощи стандартизированных испытаний внутренним давлением ASTM-F1281, ASTM-F1282 или DVGW-W542, во время которых трубу выдерживают при 30 бар и 95°С до ее разрушения. Из периода времени до разрушения можно экстраполировать ожидаемый срок службы трубы при условиях, встречающихся, например, в санитарно-технической системе здания, т.е. температуре 70°С при 20 бар. Высокая устойчивость к действующему длительное время внутреннему давлению является особенно важной, если металлический слой сердцевины должен сохраняться как можно более тонким и в случае труб с большими диаметрами.
Алюминиевые сплавы, используемые в настоящее время в качестве слоя сердцевины в многослойных трубах, представляют собой алюминиевые сплавы серии АА3003 и АА3005.
Алюминиевый сплав АА3003 имеет следующий химический состав в мас.%:
Si | <0,6 |
Fe | <0,7 |
Cu | от 0,05 до 0,20 |
Mn | от 1,0 до 1,5 |
Zn | <0,10 |
примеси | <0,05 каждой, всего <0,15, |
алюминий | остальное |
Этот алюминиевый сплав ранее использовался в многослойных трубах, поскольку он сравнительно недорог и имеет достаточную прочность. Однако он показывает недостаточно хорошие результаты при испытаниях на длительное воздействие давления.
В ЕР-1323839-А1 описан алюминиевый твердый припой, подходящий в качестве материала листов в рулоне, имеющий следующий состав в мас.%: Si от 0,7 до 1,2, Mn от 0,7 до 1,2, Mg <0,2, Fe <0,8, Zn <3,0, Ni <1,5, Cu <0,5, необязательно один или более элементов, выбранных из группы, включающей (Ti <0,20, In <0,20, Zr <0,25, V <0,25, Sn <0,25, Cr <0,25), примеси <0,05 каждой, всего <0,15, остальное - алюминий. Данный состав был выбран благодаря своему улучшенному 0,2%-ному условному пределу текучести после пайки по сравнению с традиционными твердыми припоями. Этот алюминиевый сплав также имеет хорошую коррозионную стойкость и повышенные допуски по примесным элементам. Устойчивость этого сплава к действующему длительное время давлению, необходимая для сварных многослойных труб, не испытывалась и не рассматривалась.
Поэтому существует потребность в алюминиевом сплаве для применения в многослойных трубах, который имеет повышенную устойчивость к постоянному и действующему длительное время внутреннему давлению, в идеале при повышенной температуре, составляющей, например, 95°С.
Описание изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить изделие из алюминиевого сплава с повышенной устойчивостью к действующему длительное время внутреннему давлению по сравнению с традиционными алюминиевыми сплавами, используемыми в многослойных трубах. Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную многослойную трубу, имеющую выполненные из пластика внешний и внутренний слои и выполненный из алюминиевого сплава слой сердцевины.
Эти и другие цели и дополнительные преимущества достигаются или превышаются настоящим изобретением, в котором предложено изделие из алюминиевого сплава, в идеале в виде катаного изделия для сварной трубы, при этом такой алюминиевый сплав содержит в мас.%:
Si | от 0,2 до 1,4 |
Fe+Mn | от 1,1 до 1,8 |
Cu | от 0,15 до 0,5 |
Mg | <0,20 |
Ti | <0,20 |
Zn | <1,5 |
и другие примеси или случайные элементы <0,05 каждого, всего <0,2, а остальное составляет алюминий.
Такой алюминиевый сплав проявил прекрасную устойчивость к действующему длительное время давлению, поскольку он не разрушился в испытании на ползучесть ASTM-F1281 после более чем 100 часов при 95°С и внутреннем давлении 30 бар. Данный алюминиевый сплав также имеет значительный допуск по примесям. Для назначения этого изобретения изделие из данного алюминиевого сплава не имеет никаких металлических слоев.
Настоящее изобретение также выявило, что ползучесть может быть минимизирована, а значит, значительно повышена устойчивость к действующему длительное время давлению, если размер зерен невелик и большое число элементов присутствует в твердом растворе.
По сравнению со сплавом АА3003 содержание Si может быть относительно высоким для того, чтобы добиться желаемого сопротивления ползучести. Предпочтительный нижний предел содержания Si составляет примерно 0,85%, а более предпочтительный - 0,95%.
Однако содержание Si не должно быть слишком высоким, так чтобы солидус не был слишком сильно снижен и все еще была возможной гомогенизация для того, чтобы уменьшить конечный размер зерен. Это служит минимизации ползучести, а также повышению формуемости изделия и, следовательно, сгибаемости многослойной трубы со слоем сердцевины, выполненным из такого изделия из алюминиевого сплава. Поэтому верхний предел для Si составляет 1,4%, предпочтительно - 1,2%, а более предпочтительно - 1,05%. Требования к свариваемости также могут повлиять на выбор конкретного содержания Si.
Содержание Cu также выше по сравнению со сплавом АА3003 и служит улучшению устойчивости к действующему длительное время давлению. Общеизвестно, что Cu снижает коррозионную стойкость. Однако это не представляет угрозы для данного изобретения, поскольку изделие из алюминиевого сплава будет предпочтительно использоваться в качестве слоя сердцевины в многослойной трубе и поэтому будет защищено от коррозии внутренним и внешним пластиковыми слоями. Нижний предел для Cu составляет 0,15%, а более предпочтительно - примерно 0,20%, а верхний предел предпочтительно составляет 0,30%.
Fe и Mn также поддерживаются на относительно высоком уровне, а именно по меньшей мере 1,1%, но не на слишком высоком, чтобы избежать преждевременной кристаллизации крупных частиц во время литья, поэтому сумма Fe и Mn должно быть ограничена 1,8%. Точное содержание Fe и Mn подбирают исходя из требований конкретного применения к формуемости, коррозионной стойкости и свариваемости.
В одном варианте содержаний Fe и Mn содержание Fe составляет, например, в диапазоне от 0,20 до 0,8%, а предпочтительно - в диапазоне от 0,30 до 0,45%. При таком содержании Fe содержание Mn предпочтительно составляет в диапазоне от 0,7 до 1,15%, а более предпочтительно - в диапазоне от 0,90 до 1,15%. Более предпочтительный верхний предел содержания Mn составляет 1,10%.
В другом варианте содержаний Fe и Mn содержание Fe составляет в диапазоне от 0,90 до 1,30%, а предпочтительно - в диапазоне от 0,90 до 1,20%, в то время как содержание Mn предпочтительно составляет в диапазоне от 0,20 до 0,50%, а предпочтительно - в диапазоне от 0,30 до 0,50%.
Mg также может быть добавлен для того, чтобы улучшить такие свойства алюминиевого сплава, как относительное удлинение при разрыве и прочность на растяжение, и его содержание должно составлять менее 0,2%. Содержание Mg предпочтительно составляет в диапазоне от 0,05 до 0,10%.
Ti также может быть добавлен для улучшения прочности и коррозионной стойкости и предпочтительно находится в количестве от 0,11 до 0,16%.
Pb и Bi также могут присутствовать в качестве примесных элементов. Верхний предел суммы Pb+Bi предпочтительно составляет <0,05%, а более предпочтительно - <0,02%.
Содержание Zn существенно меньше, чем в известном из уровня техники алюминиевом твердом припое, описанном в ЕР-1323839-А1. Настоящее изобретение предусматривает верхний предел в 1,5%, предпочтительно - 0,50%, а более предпочтительно - 0,20%.
Zr предпочтительно не добавляется к алюминиевому сплаву по изобретению, но присутствует в качестве неизбежного примесного элемента на уровне <0,05%, а предпочтительно <0,02%. Таким образом, алюминиевый сплав предпочтительно может быть по существу свободен от Zr.
Cr предпочтительно не добавляется к алюминиевому сплаву по изобретению, но присутствует в качестве неизбежного примесного элемента на уровне <0,05%, а предпочтительно <0,02%. Таким образом, алюминиевый сплав предпочтительно может быть по существу свободен от Cr.
Согласно другому аспекту изобретения оно относится к гибкой многослойной трубе, имеющей слой сердцевины, выполненный из описанного выше и заявленного в формуле изобретения алюминиевого сплава, выполненный из пластика внутренний слой и выполненный из пластика внешний слой. Внутренний и/или внешний слои предпочтительно выполнены из полиэтилена (ПЭ), полипропилена или сшитого полиэтилена (ПЭС). Также могут быть использованы любые другие имеющиеся в продаже пластики (пластмассы), подходящие для использования в гибких трубах. Диапазон толщины алюминиевого сплава сердцевины обычно составляет примерно от 0,1 до 1,0 мм, предпочтительно - примерно от 0,15 до 0,6 мм. Для назначения данного изобретения изделие из алюминиевого сплава не имеет никаких металлических слоев; такой(ие) металлический(ие) слой (слои) обычно наносят, среди прочих, в листе твердого припоя для того, чтобы усилить антикоррозионные характеристики за счет обеспечения протекторной защиты сплава сердцевины и/или чтобы обеспечить присадочный металл, обычно сплав AlSi, для операции пайки твердым припоем.
В идеале алюминиевый слой сердцевины изготавливают в виде катаного листового изделия (продукта), которое(ый) затем подвергают гибке в форме трубы, а затем сварке по шву. Металлическая сердцевина может быть подвергнута сварке внахлёстку или сварке встык. Сварка может быть осуществлена различными способами сварки, включая сварку ультразвуком, сварку TIG (вольфрамовым электродом в среде инертного газа) и сварку лазером.
Изделие из алюминиевого сплава согласно изобретению может быть получено путем отливки слитка; гомогенизации и/или предварительного нагревания слитка после отливки; горячей прокатки слитка; холодной прокатки до конечной толщины; отжига холоднокатаного изделия при температуре примерно от 250°С до 550°С, предпочтительно при температуре примерно от 300°С до 400°С; необязательного растяжения и/или старения конечного изделия.
Изобретение также относится к применению описанного выше алюминиевого сплава в гибких многослойных трубах, имеющих выполненные из пластика внешний и внутренний слои и слой сердцевины, выполненный из изделия из алюминиевого сплава. Такая труба предпочтительно представляет собой санитарно-техническую трубу или трубу отопления зданий. При подобном применении многослойная труба может быть согнута, поэтому она является гибкой, и имеет длину в несколько метров, например от 4 до 50 метров или более в длину.
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе концевой части многослойной трубы 4 по настоящему изобретению, имеющей алюминиевый слой 10 сердцевины, внутренний слой 20 и внешний слой 30. Согласно данному изобретению алюминиевый сплав сердцевины не имеет никакого(их) металлического(их) слоя(ев).
Далее изобретение будет проиллюстрировано следующим неограничивающим примером.
Пример
Испытаниям были подвергнуты пять сплавов, указанных в таблице 1. Сплав А представляет собой сплав АА3003, сплав В представляет собой сплав АА8006, а сплавы С-Е представляют собой сплавы по изобретению. Основные отличия сплава С от сплавов А и В заключаются в повышенном содержании Si, Cu, Zn и Ti. Сплав D имеет, в частности, повышенное содержание Cu по сравнению со сплавом А. Сплав Е имеет, в частности, повышенное содержание Si и Cu по сравнению со сплавом B. Образцы сварных труб получали следующим образом.
Сплавы А-Е с химическим составом, указанным в таблице 1, отливали в слитки толщиной 500 мм традиционным способом литья в кристаллизатор с прямым охлаждением. Затем слитки гомогенизировали и необязательно предварительно нагревали до температур, указанных в таблице 2. После этого слитки подвергали горячей прокатке до толщины после горячей прокатки 3 мм. Горячекатаные изделия подвергали холодной прокатке до конечной толщины 0,25 мм. Перед конечным отжигом холоднокатаные изделия подвергали щелочному обезжириванию (щелочью). Холоднокатаные рулоны отжигали при температуре 400°С или 350°С. Затем рулоны разрезали на полосы шириной 66 мм и изготавливали из них сварные трубы с внутренним диаметром 16 мм. Шов сваривали встык (сплавы С, D, Е) или внахлестку (сплавы А и В).
Затем изготовленные таким образом трубы подвергали испытанию на длительное воздействие давления в соответствии с ASTM-F1281. В данном испытании образцы выдерживали при постоянной температуре 95°С и внутреннем давлении 30 бар. Полученные результаты представлены в таблице 3. Сплавы С, D и Е также были испытаны при более высоком внутреннем давлении, а полученные результаты представлены в таблице 4.
В таблице 3 также представлены результаты других испытаний, а именно предел прочности на растяжение (TS), предел текучести (YS) и относительное удлинение при разрыве А50 мм, измеренное согласно EN1002.
Как следует из представленных в таблице 3 результатов, сплав С согласно изобретению показал неожиданно намного более длительный срок службы в испытании внутренним давлением ASTM-F1281. Срок его службы более чем в 100 раз больше, чем у сплава В, представляющего собой сплав АА8006, который уже работает лучше, чем сплав А, представляющий собой сплав АА3003.
Предел прочности на растяжение у сплава С также выше, чем у каждого из сплавов А и В, а его предел текучести выше, чем у сплава А, хотя и не такой высокий, как у сплава В.
Сплав Е имеет вследствие более низкого содержания Si более низкий предел текучести, что является выгодным для формуемости, например, профилированием на роликовой листосгибочной машине. Однако он также имеет несколько более низкое удлинение.
Как следует из представленных в таблице 4 результатов, сплавы С, D и Е также имеют выгодный более длительный срок службы при более высоком давлении по сравнению с внутренним давлением 30 бар, представленным в таблице 3.
Было также установлено, что содержание Si играет важную роль в свариваемости алюминиевых сплавов. Сплав С имеет относительно высокое содержание Si и оказался очень хорошо свариваемым при соединении внахлестку и при сварке лазером на высокой скорости наложения сварного шва. Сплавы D и Е, напротив, имеют относительно низкое содержание Si по сравнению со сплавом С, и данные сплавы идеально подходят для сварки лазером на низкой скорости наложения сварного шва и для сварки TIG.
Такие высокие механические свойства, хорошие формуемость и свариваемость, а также высокое сопротивление разрушению при ползучести, т.е. высокая устойчивость к внутреннему давлению при высокой температуре, делают алюминиевый сплав согласно изобретению идеальным кандидатом на применение в гибких многослойных трубах.
Таблица 1 | |||||||
Составы сплавов в мас.% остальное - алюминий и неизбежные примеси | |||||||
Сплав | Легирующий элемент | ||||||
Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Ti | Zn | |
A | 0,19 | 0,49 | 0,07 | 1,08 | 0,01 | 0,02 | 0,01 |
B | 0,13 | 1,34 | 0,02 | 0,39 | 0,01 | 0,02 | 0,02 |
C | 0,98 | 0,43 | 0,25 | 1,10 | 0,06 | 0,11 | 0,10 |
D | 0,21 | 0,57 | 0,18 | 1,02 | 0,03 | 0,01 | 0,02 |
E | 0,33 | 1,27 | 0,25 | 0,37 | 0,07 | 0,01 | 0,04 |
Таблица 2 | ||||
Параметры процесса | ||||
Сплав | Гомогенизация/предваритель-ный нагрев | Начало горячей прокатки Т | Окончание горячей прокатки Т | Конечный отжиг |
A | 600°C/14 ч + 500°C/5 ч | 480°C | 310°C | 400°C |
B | 480°C/6 ч | 440°C | 310°C | 400°C |
C | 600°C/14 ч + 500°C/5 ч | 480°C | 310°C | 350°C |
D | 600°C/14 ч + 500°C/5 ч | 480°C | 310°C | 350°C |
E | 600°C/14 ч + 500°C/5 ч | 480°C | 310°C | 350°C |
Таблица 3 | |||||||
Результаты испытаний | |||||||
Сплав | Свойство | ||||||
TS (МПа) | YS (МПа) | A50 (%) | Срок службы ASTM-F1281 | Размер зерен (микрон) | |||
A | 115 | 46 | 33 | 5-15 мин | 100 | ||
B | 131 | 80 | 31 | 0,3-3 ч | 100 | ||
C | 137 | 56 | 26 | 1150 ч | 100 | ||
D | 126 | 54 | 30 | >280 ч | - | ||
E | 121 | 57 | 20 | - | - |
Таблица 4 | |||
Срок службы согласно ASTM-F1281 при 95°С для различных внутренних давлений | |||
Сплав | Срок службы в зависимости от внутреннего давления | ||
35 бар | 37 бар | 42 бара | |
C | 160 ч | - | - |
D | - | - | >1 ч |
E | - | >24 ч | - |
После изучения всего вышеприведенного описания изобретения рядовому специалисту в данной области техники будет очевидно, что оно может быть подвергнуто множеству изменений и модификаций без изменения сущности или объема описанного здесь изобретения.
Claims (13)
1. Многослойная труба, имеющая трубную стенку, включающую в себя слой сердцевины из алюминиевого сплава, выполненный из катаного листового изделия, выполненный из пластика внутренний слой и выполненный из пластика внешний слой, и при этом слой сердцевины является алюминиевым сплавом, содержащим, мас.%:
Si 0,2-1,4
Fe+Mn 1,1-1,8
Cu 0,15-0,5
Mg <0,20
Ti <0,20
Zn <1,5
и другие примеси или случайные элементы <0,05 каждого, всего <0,2, а остальное составляет алюминий.
и другие примеси или случайные элементы <0,05 каждого, всего <0,2, а остальное составляет алюминий.
2. Многослойная труба по п.1, в котором слой сердцевины подвергнут гибке в форме трубы и сварке по ее шву.
3. Многослойная труба по п.1, в которой слой сердцевины дополнительно содержит Рb и/или Bi, при этом Pb+Bi<0,05%.
4. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Si в слое сердцевины составляет от 0,85 до 1,4%, а предпочтительно от 0,85 до 1,2%.
5. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Fe в слое сердцевины составляет от 0,20 до 0,8%, а предпочтительно от 0,30 до 0,45%, а содержание Мn составляет от 0,90 до 1,15%.
6. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Мn в слое сердцевины составляет от 0,20 до 0,50%, а предпочтительно от 0,30 до 0,50%, а содержание Fe составляет от 0,90 до 1,30%.
7. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Cu в слое сердцевины составляет от 0,15 до 0,30%, а предпочтительно от 0,20 до 0,30%.
8. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Mg в слое сердцевины составляет от 0,05 до 0,10%.
9. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Zn в слое сердцевины составляет самое большее 1,0%, предпочтительно самое большее 0,5%, а более предпочтительно самое большее 0,20%.
10. Многослойная труба по п.1, в которой содержание Ti в слое сердцевины составляет от 0,11 до менее 0,20%, а предпочтительно от 0,11 до 0,16%.
11. Многослойная труба по п.1, в которой слой сердцевины имеет толщину от 0,1 до 1,0 мм, а предпочтительно от 0,15 до 0,6 мм.
12. Многослойная труба по п.1, причем эта труба имеет устойчивость к действующему длительное время давлению без разрушения в течение более 100 ч при 95°С при внутреннем давлении 30 бар в соответствии с испытанием на ползучесть ASTM-F 1281.
13. Многослойная труба по п.1, причем эта многослойная труба представляет собой санитарно-техническую трубу или трубу отопления в зданиях.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP06023655.1 | 2006-11-14 | ||
EP06023655 | 2006-11-14 | ||
US89138307P | 2007-02-23 | 2007-02-23 | |
US60/891,383 | 2007-02-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009122471A RU2009122471A (ru) | 2010-12-20 |
RU2449036C2 true RU2449036C2 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=37912520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009122471/02A RU2449036C2 (ru) | 2006-11-14 | 2007-11-13 | Устойчивый к ползучести алюминиевый сплав для многослойных труб |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449036C2 (ru) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2252975C1 (ru) * | 2003-11-04 | 2005-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Материал на основе алюминия |
-
2007
- 2007-11-13 RU RU2009122471/02A patent/RU2449036C2/ru active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2252975C1 (ru) * | 2003-11-04 | 2005-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) | Материал на основе алюминия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009122471A (ru) | 2010-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8241719B2 (en) | Creep resistant aluminium alloy for multilayer tubes | |
JP4554088B2 (ja) | 耐剥離性アルミニウム−マグネシウム合金 | |
EP2293929B1 (en) | Compound tubes | |
AU2003244695B2 (en) | Al-Mg alloy products for a welded construction | |
US9751143B2 (en) | Aluminum alloy brazing sheet for heat exchanger | |
EP2969308B1 (en) | Brazing sheet core alloy for heat exchanger | |
EP2566689B1 (en) | Multilayer tubes | |
JP2008500453A (ja) | アルミニウム合金ろう付けシートの製造方法およびアルミニウム合金ろう付けシート | |
EP2485891B1 (en) | Multilayer tube with an aluminium alloy core tube | |
TR201806865T4 (tr) | Isi dönüştürücü, bi̇r alümi̇nyum alaşimin ve bi̇r alümi̇nyum şeri̇di̇n kullanimi yani sira bi̇r alümi̇nyum şeri̇di̇n üreti̇mi̇ i̇çi̇n yöntem | |
EP2791378B1 (en) | Aluminium fin alloy and method of making the same | |
US11255002B2 (en) | Corrosion resistant alloy for extruded and brazed products | |
US10669616B2 (en) | Aluminum alloy composition and method | |
US6638376B2 (en) | Aluminum alloy piping material having an excellent corrosion resistance and workability | |
US20040131495A1 (en) | Aluminum alloy piping material for automotive tubes having excellent corrosion resistance and formability, and method of manufacturing same | |
RU2449036C2 (ru) | Устойчивый к ползучести алюминиевый сплав для многослойных труб | |
JP2936968B2 (ja) | 冷間加工性および溶接性に優れた高強度チタン合金 | |
JP2797914B2 (ja) | 冷間加工性および溶接性に優れた高強度チタン合金 | |
JP2018076548A (ja) | 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびその製造方法ならびに熱交換器用アルミニウム合金チューブの製造方法 |