Titanová trubice ASTM B338 Grade 7: UNS R52400 Chemie a dimenzování

Co vlastně je trubice ASTM B338 třídy 7

ASTM B338 se vztahuje na žíhané trubky z titanu a slitiny titanu, bezešvé a svařované, pro kondenzátory, výměníky tepla, výparníky a srovnatelné služby přenosu tepla-. Stupeň 7 je jakost komerčně čistého titanu-s palladiem, registrovaná jako UNS R52400. Jeho základní chemie odpovídá stupni 2, se záměrným přidáním 0,12-0,25 % palladia, které posouvá korozní potenciál kovu do pasivní oblasti, i když je rozpuštěný kyslík vzácný.

Dva výroky, které o tomto stupni kolují široce, jsou nesprávné a stojí za to je opravit. Stupeň 7 není hliníková-slitina vanadu: neobsahuje žádný záměrný hliník ani vanad a patří do alfa, jednofázové-šestihranné-zabalené rodiny. Přídavek palladia také nezvyšuje pevnost. Stupeň 7 je na stejné úrovni žíhané pevnosti jako stupeň 2 a jeho celková hodnota spočívá v odolnosti proti korozi za snížených-kyselin a štěrbin.

Chemické složení třídy 7 (UNS R52400)

Protože jsou intersticiální limity totožné, jsou tyto dva druhy metalurgicky zaměnitelné z hlediska zpracovatelnosti. Volba mezi nimi je technickým-rozhodnutím, nikoli rozhodnutím o síle.

Mechanické vlastnosti a tepelné zpracování

Trubka dodávaná do ASTM B338 v žíhaném stavu musí splňovat minimální tahové vlastnosti 345 MPa (50 ksi) pevnost v tahu, 275 MPa (40 ksi) mez kluzu při 0,2 % offsetu a 20 % prodloužení. Typické hodnoty mlýna jsou pohodlně nad těmito minimy. Fyzikální údaje běžně používané pro návrh: hustota 4,51 g/cm3, modul pružnosti asi 102-105 GPa, tepelná vodivost blízko 16-17 W/(m*K) při pokojové teplotě a koeficient tepelné roztažnosti zhruba 8,6 x 10-6 na K.

Tepelné zpracování je obvykle rekrystalizační žíhání prováděné ve vakuu nebo v inertní atmosféře o vysoké -čistotě. Úleva od napětí spadá do pásma 540-650 C; úplné žíhání pro kontrolu velikosti zrna se obvykle pohybuje mezi asi 650 a 760 C. Čas a teplota jsou zvoleny tak, aby velikost zrna byla dostatečně jemná pro zkoumání vířivými -proudy a pro ohýbání a aby se omezila tvorba alfa-případů. Při každé tepelné operaci je třeba se vyvarovat nasávání vodíku, protože druh obsahující palladium ztrácí svou výhodu, pokud je překročen limit vodíku ve specifikaci.

Proč Palladium mění příběh koroze

Komerčně čistý titan závisí na tenkém, samo{0}}opravitelném oxidovém filmu. V provzdušněných neutrálních chloridech je tento film stabilní a stupeň 2 funguje dobře. V redukujících kyselinách, jako je kyselina chlorovodíková nebo sírová, nebo uvnitř těsných štěrbin, kde nelze doplňovat kyslík, se film může rozpadnout a začne aktivní rozpouštění. Palladium na povrchu katalyzuje rekombinaci vodíku, což zvyšuje potenciál slitiny a obnovuje{5}}pasivitu.

Nižší-palladium Grade 16 se často hodnotí jako první z důvodu ceny. Stupeň 7 je specifikován, když údaje o korozi nebo servisní zkušenosti vyžadují celý rozsah palladia.

Rozměry, testování a{0}}specifické požadavky na trubky

Trubka výměníku tepla-třídy 7 se běžně vyrábí ve vnějších průměrech od cca 12,7 mm do 60 mm se stěnami od 0,5 mm do 3,0 mm, v přímých délkách nebo jako U-ohyby. Postup při objednávání se řídí B338 pro tolerance průměru, stěny a délky, přímost a přípustnou ovalitu. Běžně požadované zkoušky jsou zkoušky tahem, zploštění nebo zpětné zploštění, zkoušky přírub, zkouška vířivými proudy v plné délce a zkouška hydrostatickým nebo pneumatickým tlakem. Tam, kde se trubka roztáhne do trubkovnice, tvrdost mnohem vyšší než 200 HV zpomaluje válcování, což je další důvod, proč je preferován žíhaný stav.

Svařování, tváření a čistota

Stupeň 7 svařuje podobně jako stupeň 2. Svařování plynovým wolframovým obloukem s vlečným štítem nebo svařování v komoře propláchnuté argonem- je standardní praxí. Jasně stříbřitý svar indikuje dostatečné stínění, zatímco sláma nebo modré zabarvení znamená znečištění a sníženou odolnost proti korozi. Přídavný kov odpovídá ERTi-7. Pracovní oblast musí být udržována bez kontaminace železem a mědí, řezné nástroje by měly být vyhrazeny pro titan a moření se provádí směsí kyseliny dusičné a fluorovodíkové s následným důkladným opláchnutím. Nabírání železa na povrchu je jednou z nejčastějších příčin předčasné koroze v provozu v terénu a po obrábění není vidět.

Aplikace a běžné mylné představy

Typická použití zahrnují chemické-procesní výměníky tepla, které manipulují s chloridy a zředěnými redukčními kyselinami, odsolovací a solankové okruhy, komponenty pro-odsiřování a pračky spalin, zařízení na bělení celulózy a papíru-a námořní zařízení. V leteckých programech se palladium-s komerčně čistým titanem objevuje v tekutých systémech, pozemních-podpůrných zařízeních a specializovaném hardwaru spíše než v primární konstrukci draku letadla, kde dominují vyšší-pevnostní alfa-beta. Nákupní specifikace, která uvádí stupeň 7 pro namáhaný díl draku, by měla být přezkoumána s ohledem na tuto skutečnost.

Opakující se mylné představy: že stupeň 7 je slitina hliníku-vanadia; že palladium zvyšuje pevnost; že stupeň 7 a stupeň 12 jsou zaměnitelné; a že lepší odolnost proti korozi odstraňuje potřebu správného stínění svarů. Každý z nich vede buď k nad-zadané, nebo nedostatečně{6}}chráněné součásti.

FAQ

Otázka: Je stupeň 7 silnější než stupeň 2?
č. Minimální žíhaná mez pevnosti v tahu a meze kluzu jsou shodné při 345 MPa a 275 MPa. Rozdíl je v odolnosti proti korozi z přídavku palladia.

Otázka: Může stupeň 7 nahradit stupeň 12 v provozu s horkým chloridem?
Ne automaticky. Stupeň 12, UNS R53400, s molybdenem a niklem je často lepší volbou v prostředí s vysokou-teplotou chloridu a štěrbin; výběr by se měl řídit údaji o korozi pro aktuální médium a teplotu.

Otázka: Musí být trubice třídy 7 dodávána žíhaná?
Trubka ASTM B338 se objednává v žíhaném stavu, který podporuje požadované prodloužení, zploštění, kontrolu vířivými proudy{1}} a chování trubkovnice při roztahování.

Otázka: Jak se kontroluje trubice třídy 7?
Typickými požadavky jsou kompletní-zkouška vířivými proudy{1}}, zkoušky tahem a zploštěním, ověřování rozměrů a zkoušky hydrostatickým nebo pneumatickým tlakem s radiografií svaru, kde je trubka svařena.

Otázka: Jaký přídavný kov odpovídá třídě 7?
Plnivo ERTi-7 se používá pro svarové spoje součástí třídy 7. ERTi-2 by zředil obsah palladia ve svarové lázni a snížil by lokální korozní odolnost.

Otázka: Jaká tloušťka stěny je normální pro provoz výměníku tepla-?
Běžná praxe je 0,9 mm až 2,1 mm pro průměry trubek mezi asi 19 mm a 25,4 mm, upravené pro návrhový tlak, přídavek na korozi a požadavky na roztažnost.