उच्च -शुद्धता वाले तांबे की कौन सी विशिष्ट संपत्ति इसके विशिष्ट हरे पेटिना के विकास के लिए जिम्मेदार है, और यह पेटिना कार्यात्मक रूप से फायदेमंद क्यों है?

1. तांबे के पाइप के लिए टी1, टी2 और टी3 वर्गीकरण मुख्य रूप से अशुद्धियों के बढ़ते स्तर पर आधारित हैं। इन अशुद्धियों का मौलिक धातुकर्म प्रभाव क्या है, और यह सीधे तौर पर उच्च विद्युत/तापीय चालकता और बेहतर मशीनेबिलिटी के बीच एक समझौता कैसे पैदा करता है?

अशुद्धियों का मूल प्रभाव क्रिस्टल जाली के विघटन में निहित है। शुद्ध तांबे में एक नियमित, फलक केंद्रित घन (एफसीसी) जाली होती है जो इलेक्ट्रॉनों और फोनन (ऊष्मा ऊर्जा क्वांटा) को न्यूनतम रुकावट के साथ चलने की अनुमति देती है।

T1 (High Purity, >99.9% Cu): न्यूनतम अशुद्धियों के साथ, जाली अत्यधिक नियमित है। यह इलेक्ट्रॉनों और फ़ोनों के वस्तुतः अबाधित प्रवाह की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप असाधारण रूप से उच्च विद्युत और तापीय चालकता (101% IACS के करीब) होती है। हालाँकि, शुद्ध तांबा नरम, चिपचिपा होता है, और मशीनिंग के दौरान फट जाता है, जिससे सतह की फिनिश खराब हो जाती है और उपकरणों पर ऊपरी किनारा बन जाता है।

T3 (कम शुद्धता, ~99.90% Cu): इसमें सीसा (Pb), बिस्मथ (Bi), और अन्य जैसी उच्च स्तर की अशुद्धियाँ होती हैं। ये अशुद्धता परमाणु क्रिस्टल जाली को विकृत करते हैं, इलेक्ट्रॉनों और फ़ोनों को बिखेरते हैं, जिससे विद्युत और तापीय चालकता कम हो जाती है। हालाँकि, यही अशुद्धियाँ, विशेष रूप से सीसा, मशीनिंग के दौरान चिप ब्रेकर के रूप में कार्य करती हैं। वे सूक्ष्म असंतोष पैदा करते हैं जो लंबे, निरंतर चिप्स को बनने से रोकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर सतह खत्म होती है, मशीनिंग की गति तेज होती है और उपकरण का जीवन लंबा होता है।

टी 2 (मध्यवर्ती शुद्धता): अच्छी चालकता और स्वीकार्य मशीनेबिलिटी का संतुलन प्रदान करते हुए, एक मध्य मैदान पर कब्जा कर लेता है।

व्यापार छूट: डिजाइनर को इलेक्ट्रिकल बस बार या उच्च दक्षता वाले हीट एक्सचेंजर्स में अधिकतम चालकता के लिए T1 और जटिल, मशीनीकृत प्लंबिंग फिटिंग या वाल्व घटकों में निर्माण में आसानी के लिए T3 के बीच चयन करना होगा जहां चालकता एक माध्यमिक चिंता का विषय है।

2. प्रामाणिकता के उद्देश्य से एक ऐतिहासिक इमारत बहाली परियोजना के लिए, छत और जल निकासी प्रणाली के लिए टी1 सीमलेस तांबे के पाइप को निर्दिष्ट किया जा सकता है। उच्च शुद्धता वाले तांबे का कौन सा विशिष्ट गुण इसके विशिष्ट हरे पेटिना के विकास के लिए जिम्मेदार है, और यह पेटिना कार्यात्मक रूप से फायदेमंद क्यों है?

मुख्य गुण T1 तांबे की उच्च रासायनिक शुद्धता और प्रतिक्रियाशीलता है, जो एक बहु-स्तरीय रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से एक स्थिर, सुसंगत पेटिना के गठन की अनुमति देता है।

पेटिना निर्माण प्रक्रिया:

प्रारंभिक ऑक्सीकरण: हवा के संपर्क में आने से लाल रंग की -भूरी क्यूप्रस ऑक्साइड (Cu₂O) की एक परत बन जाती है।

सल्फेशन: समय के साथ, वायुमंडल में सल्फर यौगिक (प्रदूषण से) ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके काले क्यूप्रिक सल्फाइड (CuS) की एक परत बनाते हैं और फिर कॉपर सल्फेट (Cu₄SO₄(OH)₆) की एक नीली हरी परत बनाते हैं।

कार्बोनेशन: अंत में, कार्बन डाइऑक्साइड और नमी से अंतिम, स्थिर पेटिना का निर्माण होता है: मूल कॉपर कार्बोनेट, या मैलाकाइट (Cu₂CO₃(OH)₂), जो कि विशिष्ट हरा रंग है।

पेटिना के कार्यात्मक लाभ:
पेटिना केवल कॉस्मेटिक नहीं है; यह एक अत्यधिक सुरक्षात्मक, स्व-उपचार अवरोधक है।

संक्षारण अवरोध: यह स्थिर खनिज परत अघुलनशील और चिपकी हुई है। यह अंतर्निहित तांबे को आगे के वायुमंडलीय हमले से प्रभावी ढंग से सील कर देता है, जिससे संक्षारण दर काफी हद तक नगण्य स्तर तक धीमी हो जाती है।

दीर्घायु: यह सुरक्षात्मक तंत्र ही उच्च शुद्धता वाली तांबे की छतों के सदियों तक टिके रहने का कारण है। पेटिना यह सुनिश्चित करता है कि छत प्रणाली की संरचनात्मक अखंडता असाधारण रूप से लंबे समय तक सेवा जीवन तक बनी रहे।

सौंदर्य संबंधी स्थिरता: एक बार बनने के बाद, रंग स्थिर रहता है और किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, जो सुसंगत और ऐतिहासिक रूप से सटीक उपस्थिति प्रदान करता है।

3. सेमीकंडक्टर फैब के लिए आधुनिक उच्च शुद्धता वाली गैस वितरण प्रणाली में, एक निर्बाध तांबे के पाइप की आवश्यकता होती है। जबकि T1 उच्चतम शुद्धता प्रदान करता है, ऐसी प्रणाली में प्रयुक्त यांत्रिक संपीड़न फिटिंग के लिए यह एक खराब विकल्प क्यों होगा, और कौन सा आधुनिक ऑक्सीजन मुक्त तांबा ग्रेड एक बेहतर विकल्प होगा?

हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट के प्रति संवेदनशीलता और इसकी कोमलता के कारण टी1 कॉपर एक खराब विकल्प है, जिससे सीलिंग की समस्या हो सकती है।

Hydrogen Embrittlement Risk: T1 is essentially an Electrolytic Tough Pitch (ETP) copper, containing cuprous oxide (Cu₂O) particles. In the presence of even trace hydrogen (which can be present in certain process gases or from off-gassing in the cleanroom environment), a reaction can occur: Cu₂O + H₂ ->2Cu + H₂O. परिणामस्वरूप जल वाष्प, धातु के भीतर फंसकर, उच्च दबाव बनाता है, जिससे सूक्ष्म दरारें और भयावह, भंगुर विफलता होती है। अति{{5}उच्च{{6}शुद्धता प्रणाली में यह एक अस्वीकार्य जोखिम है।

कोमलता और रेंगना: T1 की उच्च शुद्धता इसे बहुत नरम (एनील्ड) बनाती है। एक यांत्रिक संपीड़न फेरूल के निरंतर तनाव के तहत, टी 1 पाइप ठंडे प्रवाह या रेंगने से गुजर सकता है, जिससे समय के साथ फिटिंग धीरे-धीरे ढीली हो जाती है और संभावित रूप से रिसाव पथ बन जाता है।

बेहतर विकल्प: ऑक्सीजन-मुक्त कॉपर (ओएफसी)
आधुनिक ग्रेड जैसे C10100 (ऑक्सीजन-निःशुल्क इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड) या C10200 (ऑक्सीजन-निःशुल्क) सही विकल्प है।

कोई एम्ब्रिटलमेंट नहीं: इन ग्रेडों को ऑक्सीजन को पूरी तरह से खत्म करने के लिए कम करने वाले वातावरण में संसाधित किया जाता है, जिससे वे हाइड्रोजन एम्ब्रिटलमेंट के प्रति पूरी तरह से प्रतिरक्षित हो जाते हैं।

नियंत्रित शक्ति: उन्हें एक खींचे हुए (कठोर) तापमान में आपूर्ति की जा सकती है, जो बहुत उच्च शुद्धता और चालकता बनाए रखते हुए संपीड़न फिटिंग के तहत रेंगने का विरोध करने के लिए पर्याप्त ताकत प्रदान करती है।

स्वच्छता: ओएफसी के लिए विनिर्माण प्रक्रिया को उच्च शुद्धता वाली गैसों के प्रदूषण को रोकने, सभी अशुद्धियों को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

4. "टी" वर्गीकरण प्रणाली काफी हद तक ऐतिहासिक है। सीमलेस कॉपर वॉटर ट्यूब के लिए प्राथमिक आधुनिक मानक क्या है, और इसके सामान्य सामग्री ग्रेड (जैसे K, L, M) उनके शासकीय चयन मानदंडों के संदर्भ में पुराने T1/T2/T3 सिस्टम से कैसे संबंधित हैं?

उत्तरी अमेरिका में प्राथमिक आधुनिक मानक सीमलेस कॉपर वॉटर ट्यूब के लिए एएसटीएम बी 88 - मानक विशिष्टता है। "टी" प्रकारों को कार्यात्मक रूप से दीवार की मोटाई और अनुप्रयोग के आधार पर एक प्रणाली द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, न कि शुद्धता पर।

एएसटीएम बी88 ग्रेड पदनाम:
सामान्य ग्रेड टाइप के, टाइप एल और टाइप एम हैं। इन्हें किसी दिए गए नाममात्र पाइप आकार के लिए उनके बाहरी व्यास और दीवार की मोटाई से अलग किया जाता है।

प्रकार K: इसकी दीवार सबसे मोटी है और इसका उपयोग भूमिगत सेवाओं, उच्च दबाव अनुप्रयोगों और वाणिज्यिक पाइपलाइन के लिए किया जाता है।

टाइप एल: इसकी दीवार की मोटाई मध्यम है और यह आवासीय और वाणिज्यिक पाइपलाइन में सामान्य पीने योग्य पानी वितरण के लिए सबसे आम प्रकार है।

टाइप एम: इसकी दीवार सबसे पतली है और इसका उपयोग कम दबाव वाले आवासीय पाइपलाइन और कुछ नाली, अपशिष्ट और वेंट (डीडब्ल्यूवी) अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।

टी से संबंध-ग्रेड और आधुनिक चयन मानदंड:
एएसटीएम बी88 ट्यूब के लिए उपयोग की जाने वाली तांबे की सामग्री आमतौर पर सी12200 (डीएचपी - फॉस्फोरस डीऑक्सीडाइज्ड, उच्च अवशिष्ट पी) या समकक्ष होती है। यह ताकत, लचीलापन और, महत्वपूर्ण रूप से, सोल्डरिंग/ब्रेजिंग के दौरान भंगुरता के प्रतिरोध का एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है।

पुरानी T1/T2/T3 प्रणाली सामग्री संरचना (शुद्धता) के बारे में थी।

आधुनिक प्रकार के/एल/एम प्रणाली उत्पाद रूप (दीवार की मोटाई और दबाव रेटिंग) के बारे में है।

आज शासकीय चयन मानदंड दबाव की आवश्यकताएं, स्थापना विधि (दफन बनाम उजागर), और बिल्डिंग कोड आदेश हैं, न कि टी - ग्रेड सिस्टम की सूक्ष्म शुद्धता अंतर। सामग्री की शुद्धता को एएसटीएम बी88 विनिर्देश के भीतर प्रभावी ढंग से मानकीकृत किया गया है।

5. 1950 के दशक से लीक हो रहे टी2 तांबे के पानी के पाइप पर विफलता विश्लेषण करते समय, दो प्रकार के क्षरण का संदेह होता है: विशिष्ट जल रसायन से गड्ढा या उच्च वेग से क्षरण। कौन से दृश्य और धातु संबंधी सुराग एक को दूसरे से अलग करेंगे?

इन विफलता मोडों के बीच अंतर करने के लिए संक्षारण आकृति विज्ञान और स्थान की सावधानीपूर्वक जांच की आवश्यकता होती है।

पिटिंग संक्षारण (जल रसायन से):

दृश्य सुराग:

स्थानीय हमला: रिसाव अलग-अलग, पृथक गड्ढों से उत्पन्न होगा। पाइप की बाकी सतह काफी हद तक अप्रभावित दिखाई दे सकती है या सामान्य रूप से सुस्त हो सकती है।

गड्ढे की आकृति विज्ञान: गड्ढे अक्सर अर्धगोलाकार या गहरे और संकीर्ण होते हैं। वे संक्षारण उत्पादों (तांबा लवण) की एक कठोर, गांठदार टोपी से ढके हो सकते हैं।

स्थान: गड्ढे अक्सर यादृच्छिक होते हैं, लेकिन क्षैतिज पाइपों की ऊपरी आंतरिक सतह पर अधिक प्रचलित हो सकते हैं जहां हवा के बुलबुले फंस सकते हैं, या स्थिर क्षेत्रों में।

धातुकर्म संबंधी सुराग:

किसी गड्ढे को क्रॉस-सेक्शन करने से यह सीधे दीवार में फैलता हुआ दिखाई देगा, जिससे अक्सर गुहा के अंदर विभिन्न संक्षारण उत्पादों (कप्राइट, मैलाकाइट) के संकेंद्रित छल्ले दिखाई देंगे।

कटाव-क्षरण:

दृश्य सुराग:

दिशात्मक ग्रूविंग या लहरदार पैटर्न: आंतरिक सतह प्रवाह की दिशा के साथ संरेखित खांचे, नालियों या तरंगों का एक अलग पैटर्न दिखाएगी। ऐसा लगता है मानो सतह को रगड़ दिया गया हो या धो दिया गया हो।

स्थान: यह हमेशा अशांति, अचानक दिशा परिवर्तन या संकुचन वाले क्षेत्रों में पाया जाता है। क्लासिक स्थानों में कोहनी, टीज़, वाल्व या छिद्रों का तुरंत नीचे की ओर शामिल होना शामिल है। हमला सबसे गंभीर होता है जहां प्रवाह वेग सबसे अधिक और सबसे अधिक अराजक होता है।

चमकीली, साफ सतह: हमला किया गया क्षेत्र अक्सर आश्चर्यजनक रूप से साफ और चमकदार होता है क्योंकि उच्च वेग प्रवाह लगातार सुरक्षात्मक पेटिना और किसी भी नरम संक्षारण उत्पादों को हटा देता है, जैसे ही वे बनते हैं, ताजा, सक्रिय धातु को आगे के हमले के लिए उजागर करते हैं।

धातुकर्म संबंधी सुराग:

एक क्रॉस-सेक्शन पाइप की दीवार के चिकने, धीरे-धीरे पतले होने को दर्शाता है, जिसमें कोई गहरा, पृथक गड्ढा नहीं है। माइक्रोस्ट्रक्चर प्रवाह दिशा में कार्यशील और सुचारू दिखाई देगा।

संक्षेप में, अलग-थलग, गहरे छेद गड्ढों का संकेत देते हैं, जबकि उच्च प्रवाह वाले क्षेत्रों में दिशात्मक खांचे क्षरण का संकेत देते हैं।