ASTM B163 镍合金冷凝器和换热器管标准

什么是 ASTM B163？

ASTM B163 是无缝镍及镍合金冷凝器和换热器管标准规范。该规范由 ASTM International 发布，这是一个为材料、产品、系统和服务制定技术标准的全球公认组织。它隶属于 ASTM 有色金属及合金 B02 委员会，由精炼镍、钴及其合金 B02.07 分委员会维护。该规范还引用 ASTM B829，后者概述了镍及镍合金无缝管的通用要求，包括测试、检验、认证、标记和包装要求。

是什么让 B163 区别于 B161、B167 或 B444 等其他镍合金管规范？B163 是针对特定应用的。它专为将被胀接、扩张或弯曲成换热器和冷凝器内管板及 U 型弯的管材而编写。这一应用侧重带来了通用管材规范中没有的 3 项要求：

• 1. 最小弯曲半径表，随合金、管外径、壁厚和回火状态而变化。
• 2. 扩张和扩口试验，以验证每个管端都能胀入管板而不开裂。
• 3. 较高屈服强度管（针对英科耐尔 600 和英科洛伊(Incoloy) 800 系列），为特定高压冷凝器设计提供受控屈服范围。

B163 管以外径和壁厚（平均或最小）标注尺寸。我们供应的此类管材尺寸范围为外径 6-457 毫米、壁厚 1-65 毫米、长度最长 22 米。

U 型管制造的最小弯曲半径

这是 B163 的独到之处。规范表 5 根据管外径、平均壁厚、合金系列和回火状态，规定了 U 型管制造允许的最紧弯曲半径。低于这些限值会有外弧（弯曲外侧）开裂或内弧（弯曲内侧）屈曲的风险。

退火态管允许的弯曲比去应力态管更紧。例如，外径最大 1/2 英寸（12.7 mm）、壁厚 0.046–0.057 英寸（1.17–1.45 mm）的退火态管，其最小弯曲半径在退火态下为 1-3/16 英寸（30.2 mm），而在去应力态下为 1-1/4 英寸（31.8 mm）。

注：这些半径适用于除 N08810、N08801 和 N08811 之外的所有合金。对于最小壁厚管，先从公差表计算出相应的平均壁厚，再使用表 5。弯曲半径以管材中心线测量。

ASTM B163 管材热处理

热处理要求因合金而异。纯镍和蒙乃尔 400 管在保护气氛中以较低温度退火（镍为 1300–1600°F / 700–870°C，蒙乃尔为 1300–1700°F / 700–925°C）。英科耐尔 600 和英科洛伊(Incoloy) 800 系列需要更高的退火温度。

对于英科洛伊(Incoloy) 800H（N08810）和 800HT（N08811），退火必须产生 ASTM 5 级或更粗的晶粒度。这种受控的晶粒长大并非缺陷——它正是使这些管材在 1100°F（593°C）以上获得蠕变断裂强度的机制。更细的晶粒会牺牲高温下的长期强度。

去应力态管保留残余冷加工强度。去应力温度（镍通常为 525–900°F / 275–480°C）在不完全再结晶晶粒结构的情况下消除残余应力。B163 要求，对于带退火端的去应力态管，拉伸试样应取自去应力部分——而非退火端。

测试与检验要求

B163 测试超出了通用管材规范的要求。除了标准的拉伸和水压试验外，B163 还对每根随机长度的管材增加了扩口试验——该要求直接验证管材能否经受胀入管板的过程。

拉伸试验

每批一个试样，沿纵向测试。优先采用全截面管状试样。当管材尺寸过大、测试机无法容纳时，则使用纵向条状试样。屈服强度在 0.2% 偏移处测量。

扩口试验

每根随机长度管材的一端在锥形芯轴上扩口。扩张端的外径必须增大而不出现裂纹、裂口或其他可见缺陷。该试验模拟管端胀入管板孔时产生的应力。其他任何镍合金管规范（B161、B165、B167、B444）都不要求将此试验作为标准——它是 B163 独有的。

水压或无损（NDE）试验

每根管材必须通过水压试验或按 ASTM E571 进行的涡流测试。水压试验时，试验压力遵循 P = 2St/D（其中 S 为按 B829 的许用纤维应力）。出现泄漏的管材将被拒收。采用 NDE 时，校准基准使用直径不大于 0.031 英寸（0.79 mm）的钻孔。

硬度试验（带退火端的去应力态管）

对于供应时带退火端的去应力态管，在管材一端附近的内表面进行洛氏硬度试验。这可检查去应力区是否保持其目标硬度，以及管端的退火是否未延伸至管身。