C70600 Kupfer-Nickel: Eigenschaften, Zusammensetzung und Anwendungen

David Huang
David Huang
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C70600 ist ein 90/10 Kupfer-Nickel — 90 % Kupfer, 10 % Nickel — definiert nach ASTM B122/B122M (Blech, Band und Platte) und ASTM B151/B151M (Stange, Stab und Rohr). Der 10 % Nickelanteil verleiht der Legierung ihre charakteristische Eigenschaft: Beständigkeit gegen Korrosion durch fließendes Meerwasser bei Temperaturen bis 150 °C. Wo Kohlenstoffstahl im Meerwassereinsatz rostet und Edelstahl Lochfraß bildet, behält C70600 über Jahrzehnte seine Korrosionsbeständigkeit.

Der Nickelgehalt unterdrückt zudem Entzinkung und Spannungsrisskorrosion – die beiden Versagensmechanismen, die gewöhnliches Messing in salzhaltigen Umgebungen unzuverlässig machen. Der geringe Eisenzusatz (0,4–0,7 %) verstärkt weiter den Passivfilm auf der Metalloberfläche und verlängert die Lebensdauer bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Meerwasser.

C71500 ist das 70/30 Kupfer-Nickel (30 % Ni). C71500 bietet höhere Festigkeit und bessere Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen, jedoch zu etwa 2–3× den Rohmaterialkosten. Die Legierungswahl wird durch drei Parameter bestimmt: Meerwassergeschwindigkeit (über oder unter 1,5 m/s), Betriebstemperatur (über oder unter 100 °C) und Sensitivität gegenüber Materialkosten.

C70600 Chemische Zusammensetzung

ASTM B122 legt folgende Zusammensetzungsgrenzen für C70600 fest:

ElementC70600 ( %)C71500 ( %)
Cu + Elemente99,5 min99,5 min
Ni + Co9.0–11.029.0–33.0
Fe0.40–0.700.40–1.0
Mn1,0 max.1,0 max.
Zn1,0 max.1,0 max.
Pb0,05 max0,05 max
C (Verunreinigung)0,05 max0,05 max

Der Unterschied im Nickelgehalt – 10 % bei C70600 gegenüber 30 % bei C71500 – treibt die Abweichungen in Korrosionsbeständigkeit, mechanischer Festigkeit und Kosten zwischen den beiden Legierungen voran.

C70600 Mechanische und Physikalische Eigenschaften

Drei Zustände decken die meisten C70600-Spezifikationen ab:

EigenschaftWeichgeglüht (O61)Leicht gezogen (H55)Hart gezogen (H80)
Zugfestigkeit (ksi)45–6055–7270–90
Streckgrenze, 0,2 %-Dehngrenze (ksi)18–3030–5055–75
Bruchdehnung in 2″ ( %)30–4515–303–10
Härte (Rockwell F)45–7060–8080–95

Physikalische Konstanten:

EigenschaftWert
Elektrische Leitfähigkeit ( % IACS)4–6
Wärmeleitfähigkeit (W/m·K)29–45
Dichte (g/cm³)8.94
Elastizitätsmodul (GPa)140

Der Leitfähigkeitsunterschied im Vergleich zu Reinkupfer oder Phosphorbronze ist erheblich – etwa 5 % IACS gegenüber 50–100 % IACS. Kupfer-Nickel wird nicht für elektrische Leistung gewählt. Es wird für thermische und korrosive Leistung in Fluid-Handling-Systemen ausgewählt.

Go / No-Go-Grenzen

  • Go: Meerwasserkühlung und Kondensatorbetrieb bei Betriebstemperaturen bis 150 °C, mit Strömungsgeschwindigkeiten bis 3 m/s.
  • Go: Anforderungen an Entzinkungs- oder Lochfraßbeständigkeit in marinen Rohrleitungen, Wärmetauschern und Entsalzungsanlagen – C70600 ist das Standardmaterial.
  • Go: Intermittierende Meerwasserexposition bei hydraulischen und instrumentellen Offshore-Leitungen; der Passivfilm widersteht lokalem Angriff ohne zusätzlichen Schutz.
  • No-Go: Hochleitfähige elektrische Stromschienen oder Transformatorwicklungen. Reinkupfer oder silberhaltiges Kupfer bietet eine deutlich höhere Stromübertragungseffizienz.
  • No-Go: Flusssäure- oder stark oxidierende Säureumgebungen. C70600 korrodiert schnell in HF; PTFE-ausgekleidete Rohrleitungen sind die geeignete Alternative.

C70600 vs C71500 — Welche Legierung wählen?

Das Leitfähigkeitsbudget ist hier kein Unterscheidungsmerkmal – beide Legierungen weisen 4–6 % IACS auf. Die Unterscheidungsfaktoren sind Korrosionsreserve, mechanische Festigkeit und Kosten.

EntscheidungsfaktorBei C70600 bleibenAuf C71500 aufrüsten
Meerwassergeschwindigkeit≤ 3 m/s3–5 m/s, oder Gezeitenzone
BetriebstemperaturBis 150 °C150–200 °C, Dampfschlangen, Hochtemperatur-Wärmetauscher
FestigkeitsanforderungMittel (45–70 ksi UTS)Hoch (70–90 ksi UTS), dünnere Wand = weniger Strömungswiderstand
Auslegungslebensdauer15–25 Jahre (typisch)25–40 Jahre, oder wenn Austausch kostspielig ist
MaterialkostenBaseline~2–3× C70600 Rohmaterialkosten
Typische AnwendungSchiffsseitige Meerwasserrohrleitungen, landgestützte KondensatorenOffshore-Plattformen, FPSO, nukleare Meerwassersysteme

C70600 ist die Basislegierung für die meisten schiffsseitigen und landgestützten Meerwasseranwendungen. C71500 wird spezifiziert, wenn die Betriebsbedingungen das Einsatzspektrum von C70600 überschreiten – höhere Geschwindigkeit, höhere Temperatur, längere Auslegungslebensdauer – oder wenn technische Vorschriften die höhere Nickellegierung verlangen.

C70600 Äquivalente Normen (Querverweise)

Mehrere Normen decken dasselbe 90/10 Kupfer-Nickel unter verschiedenen Bezeichnungen ab.

NormBezeichnungRegion
EN 12449 / EN 12420CuNi10Fe1Mn (CW352H)Europa
JIS H3300 / H3310C7060Japan
GB/T 2059 / GB/T 2060BFe10-1-1China
BS 2871 / BS 2874CN102Vereinigtes Königreich

ASTM-Bezeichnungen als Referenz:

  • ASTM B122/B122M (Blech, Band, Platte)
  • ASTM B151/B151M (Stange, Barren, Rohr)

Material, das nach EN CuNi10Fe1Mn oder JIS C7060 zertifiziert ist, hat die gleiche nominelle Zusammensetzung wie ASTM C70600. Die EN-Grenzwerte für Fe (1,0–2,0%) und Mn (0,5–1,5%) sind etwas weiter gefasst als bei ASTM (Fe 1,0–1,8%, Mn ≤ 1,0%), aber die Austauschbarkeit der Legierung wird durch den Zustand und die Produktform bestimmt, die der Spezifikation entsprechen.

EN-Normen können mit CW352H zertifizieren, wobei die mechanischen Eigenschaften geringfügig von ASTM B151 abweichen, was eine Dokumentationslücke schafft. Wenn eine Projektzeichnung EN CuNi10Fe1Mn vorschreibt und das beschaffte Material ASTM C70600-Rohr ist, muss der Lieferzustand (weichgeglüht vs. leicht gezogen) verifiziert werden — EN-Bezeichnungen und ASTM-H-Zustandscodes sind nicht immer eins zu eins abbildbar.

Typische Anwendungen von C70600

C70600 wird in den folgenden Meerwassersystemen spezifiziert:

  • Marine Meerwasserkondensatoren: Rohrmaterial für schiffs- und landgestützte Kraftwerkskondensatoren. C70600-Rohre widerstehen der kombinierten Wirkung von hoher Strömungsgeschwindigkeit, erhöhter Temperatur und Biofouling, die bei Kohlenstoffstahl Lochfraß und bei Edelstahl Spaltkorrosion verursachen.
  • Schiffsrohrleitungen: Meerwasserkühllinien, Feuerlösch-Salzwasserleitungen und Sanitärrohrleitungen auf Handels- und Marineschiffen. Die Legierung widersteht Korrosion während Trockendock- und Wiederbefüllungszyklen, die bei Kohlenstoffstahl-Schweißnähten Ermüdung verursachen.
  • Versorgungseinrichtungen auf Offshore-Plattformen: Instrumentenluft-Kühllinien und Prozesswasserleitungen auf festen Offshore-Konstruktionen, wo die Austauschkosten die Materialauswahl bestimmen.
  • Wärmetauscher in Entsalzungsanlagen: Der Wärmeleitfähigkeitsvorteil gegenüber Edelstahl (29–45 W/m·K vs. 15 W/m·K) reduziert die erforderliche Wärmetauscherfläche für eine gegebene Leistung.
  • Hydraulische Instrumentierung: Offshore- und Marine-Hydraulikdruckleitungen, die meerwasserkontaminierte Flüssigkeit führen, wo Beständigkeit gegen Unterablagerungskorrosion entscheidend ist.

Anwendungseignung nach Produktform

ProduktformTypische Anwendung
RohrKondensatorrohre, Wärmetauscherrohre, Rohrleitungen
Blech / PlatteWärmetauscher-Sammler, Druckbehälter-Innenteile
Stange / BarrenVentilschäfte, Pumpenwellen, Marine-Beschläge
BandFaltenbälge, flexible Kupplungen, Dichtungsmaterial

Beschaffungshinweise

C70600 ist in Rohr, Blech, Platte, Stange, Barren und Band erhältlich. Die meisten Meerwasserkondensator- und Rohrleitungsprojekte spezifizieren Rohr- oder Leitungsform. Blech und Platte sind üblich für Wärmetauscher-Sammler und Druckbehälter-Innenteile.

  • Lieferzeit: Standardlagerrohre und -platten werden bei inländischen Lieferanten in 2–4 Wochen versandt. Nicht standardmäßige Größen, spezielle Wandtoleranzen oder Legierungsverifizierungstests können die Lieferzeit auf 6–10 Wochen verlängern. Rohrbestellungen mit Sondermaßen können je nach Werksplanung 10–60 Tage dauern.
  • Dokumentation: Jede Lieferung enthält einen Materialprüfbericht (MTR) mit chemischer Analyse, mechanischen Eigenschaften und Lieferzustand. Exportaufträge erfordern, dass der MTR sowohl die UNS-Bezeichnung als auch die lokale Äquivalentgüte des Kunden auflistet — zum Beispiel CW352H oder C7060. Die Rückverfolgbarkeit der Schmelznummer ist für die meisten Marine- und Offshore-Projektspezifikationen obligatorisch.
  • Oberflächenzustand: C70600-Rohre für Kondensatoranwendungen werden typischerweise mit einer ID/OD-Oberflächenanforderung (Ra ≤ 0,8 µm für wasserseitige Oberflächen) geliefert. Diese Anforderung sollte auf dem Kaufauftrag angegeben werden, falls sie nicht bereits auf der Projektzeichnung steht.
  • Linsy Kupfer: C70600-Kupfernickel (90/10) ist im Standard-Weißkupfer-Lieferprogramm von Linsy erhältlich, neben C71500. Verfügbar als Rohr, Blech, Platte, Stange, Barren und Band — sowohl ab Lager als auch als kundenspezifische Produktion mit niedriger Mindestbestellmenge. Die typische kundenspezifische Lieferzeit beträgt 10–60 Tage, abhängig von den Abmessungen und etwaigen speziellen Prüfanforderungen.

Fazit

C70600 ist das 90/10-Kupfernickel für Meerwasserdienst — die Legierung behält ihre Korrosionsbeständigkeit dort, wo Kohlenstoffstahl unzureichend ist und wo Edelstahl höhere Materialkosten verursacht. Meerwassergeschwindigkeit, Betriebstemperatur und Auslegungslebensdauer bestimmen, ob C70600 ausreicht oder C71500 erforderlich ist. Für Teile, bei denen noch zwischen C70600 und C71500 unentschieden ist, senden Sie die Zeichnung zur Güteprüfung — Linsy Copper führt C70600-Rohre, -Bleche und -Barren mit vollständiger MTR-Dokumentation auf Lager. Jetzt ein schnelles Angebot anfordern.

FAQ

C70600 ist 90/10-Kupfernickel (10% Ni). C71500 ist 70/30-Kupfernickel (30% Ni). Das zusätzliche Nickel in C71500 erhöht die maximale Betriebstemperatur von 150°C auf 200°C, erhöht die Festigkeit und erweitert die Korrosionsmarge in hochgeschwindigem oder hochtemperiertem Meerwasser. Der Kompromiss sind die Kosten — C71500-Rohmaterial ist mit etwa dem 2–3-fachen der Kosten von C70600 bepreist.

In den meisten schiffs- und landgestützten Meerwasseranwendungen, ja. C70600 hat eine bessere Strömungsgeschwindigkeitstoleranz als Standard-304/316-Edelstahl und leidet nicht unter chloridinduzierter Spannungsrisskorrosion. In hochchloridhaltigem (> 50.000 ppm Cl⁻) oder hochtemperiertem (> 150°C) Meerwasser kann jedoch C71500 oder Duplex-Edelstahl erforderlich sein. Für niedriggeschwindiges oder stagnierendes Meerwasser bleibt 316L-Edelstahl eine tragfähige kostengünstigere Option.

CuNi10Fe1Mn ist die europäische (EN) Bezeichnung für dasselbe 90/10-Kupfernickel. EN CuNi10Fe1Mn spezifiziert Ni 9,0–11,0%, Fe 1,0–2,0%, Mn 0,5–1,5% — die nominelle Zusammensetzung entspricht ASTM C70600, wobei EN breitere Fe- und Mn-Toleranzen zulässt (ASTM C70600: Fe 1,0–1,8%, Mn ≤ 1,0%). Rohre und Leitungen von europäischen Werken, die nach CW352H zertifiziert sind, sind mit ASTM C70600-Material von US- oder asiatischen Werken austauschbar, sofern der Lieferzustand der Spezifikation entspricht.

C70600 funktioniert gut in Süßwasser und Wasser mit niedrigem Salzgehalt (bis zu ~5.000 ppm Cl⁻), mit Korrosionsraten deutlich unter 0,05 mm/Jahr unter normalen Strömungsbedingungen. In Brackwasser mit variablem Salzgehalt folgt das Korrosionsverhalten dem höheren Salzgehaltsende des Bereichs — für die meisten industriellen Anwendungen immer noch akzeptabel. In entionisiertem oder niedrigleitfähigem Wasser sind die Korrosionsraten von C70600 minimal, aber die Materialkosten sind möglicherweise nicht gerechtfertigt.

GTAW (WIG) und GMAW (MIG) sind die Standardverfahren. Passender Schweißzusatz (ERNiCu-7 oder AWS A5.7 ERCuNi) wird für das Verbindungsschweißen verwendet. Eine Vorwärmung ist nicht erforderlich. Eine Spannungsarmglühung nach dem Schweißen bei 400–450 °C für 1 Stunde pro 25 mm Dicke reduziert das Risiko von Spannungsrisskorrosion in der Wärmeeinflusszone. Autogenes Schweißen wird für diese Legierung nicht empfohlen – es erzeugt übermäßiges Kornwachstum und Porosität.

David Huang
David Huang
Vertriebsleiter
LinkedIn

David Huang ist ein Spezialist für Kupferwerkstoffe und Vertriebsleiter bei Linsy Copper mit langjähriger praktischer Erfahrung in der Unterstützung globaler Kunden bei der Beschaffung von Kupfer und Kupferlegierungen.

Er ist spezialisiert auf industrielle Kupferprodukte wie C11000-Kupfer, C10200-sauerstofffreies Kupfer, Messing, Bronze, Kupferbleche, -platten, -rohre, -stangen und kundenspezifisch bearbeitete Kupferkomponenten.

Mit einem praktischen Verständnis der Kupferherstellung, Qualitätskontrolle, Oberflächenbehandlung und Exportlieferketten hilft David Kunden, die richtigen Materialien für elektrische, mechanische, maritime, Bau- und Industrieanwendungen auszuwählen.