ASTM B862 Ti2 (UNS R50400) svařovaná trubka z titanové slitiny: Vlastnosti a aplikace

Co je to svařovaná trubka ASTM B862 Ti2?

ASTM B862 je specifikace, která se vztahuje na svařované trubky z titanu a titanových slitin pro obecnou -odolnost proti korozi a zvýšenou-teplotu. Stupeň 2, také psaný Ti2 nebo UNS R50400, je komerčně čistý nelegovaný titan s obsahem titanu nejméně 99,2 %. Bilance se skládá z kontrolovaných úrovní železa, kyslíku, uhlíku, dusíku a vodíku.

Trubka je vyrobena z plochého-válcovaného titanového pásu, zformovaného do válce a podélně svařeného, ​​nejčastěji svařováním plynovým wolframem (GTAW/TIG) nebo plazmovým obloukovým svařováním. Svar musí splňovat stejné požadavky na pevnost v tahu jako základní kov a hotová trubka je dodávána ve svařovaném, žíhaném nebo svařovaném-a-za studena-opracovaném stavu v závislosti na specifikaci nákupu.

Chemické složení (ASTM B862 / B265)

Stupeň 2 je definován přísnými limity nečistot, protože mechanické a korozní vlastnosti nelegovaného titanu silně závisí na intersticiálních prvcích, zejména kyslíku.

Živel	N	C	H	Fe	O	Ti
Obsah, %	max. 0,03	max. 0,08	0,015 max	0,30 max	0,25 max	Zůstatek (99,2 min)

Mechanické vlastnosti (ASTM B862 stupeň 2)

Vlastnictví	Požadavek
Pevnost v tahu Rm	345 MPa (50 ksi) min
0,2 % mez kluzu Rp0,2	275 MPa (40 ksi) min
Prodloužení 50 mm nebo 4D	20 % min
Zmenšení plochy	30 % min
Hustota	4,51 g/cm3
Bod tání	přibližně 1668 stupňů C

Stupeň 2 má dobrou kombinaci pevnosti a tažnosti pro komerčně čistý druh. Přibližně 4,5 g/cm3 je to jen asi 57 % hmotnosti oceli, což dává titanové trubce silnou pevnost-k-hmotnostní výhodu v konstrukčních a rotačních zařízeních.

Úvahy o výrobě a svařování

Svařovaná trubka třídy 2 je vyrobena z pásku válcovaného za studena-, okraj-připravený a svařovaný metodou GTAW nebo plazmovým obloukovým svařováním. Pro většinu aplikací se používá přídavný drát ERTi-2 (AWS A5.16), aby svarový kov odpovídal vlastnostem obecného kovu.

Titan je vysoce reaktivní při zvýšené teplotě. Při teplotě nad 500 stupňů Celsia absorbuje kyslík, dusík a vodík z atmosféry, což zkřehne svarem a teplem-ovlivněnou zónu. Svařování proto musí být prováděno s ochranou inertním plynem s vysoce čistým argonem (99,99 % nebo lepší) na líci i kořeni svaru a stínění musí být udržováno, dokud se oblast svaru neochladí pod asi 400 stupňů Celsia. Správné stínění je jedním z nejdůležitějších faktorů při výrobě zdravých titanových svarů.

Odolnost proti korozi

Komerčně čistý titan Grade 2 má vynikající odolnost proti korozi v mořské vodě, brakické vodě, chloridových roztocích a většině oxidačních médií. Je imunní vůči chloridovému koroznímu praskání a netrpí důlkovou nebo štěrbinovou korozí v přírodní mořské vodě. Odolává také oxidujícím kyselinám, jako je kyselina dusičná, a mnoha organickým kyselinám a zásadám.

Ve výměnících tepla a kondenzátorech s mořskou vodou poskytuje titanová trubka třídy 2 obvykle mnohem delší životnost než austenitická nerezová ocel, a proto je široce specifikována v elektrárnách, odsolovacích zařízeních a lodních systémech. Materiál není vhodný pro silně redukční média, jako je horká koncentrovaná kyselina chlorovodíková nebo sírová bez legování, a neměl by být používán nad asi 300-400 stupňů Celsia na vzduchu kvůli oxidaci a absorpci kyslíku.

Typické aplikace

Chemické potrubí pro chloridy, oxidační kyseliny a bělicí kapaliny.

Systémy chlazení mořské vody a požární vody na lodích a pobřežních plošinách.

Výměníky tepla a kondenzátory při výrobě energie a odsolování.

Zařízení na bělení celulózy a papíru.

Zařízení pro galvanické pokovování a povrchovou úpravu kovů.

Farmaceutické a potravinářské linky vyžadující vysokou čistotu.

Často kladené otázky

Q1. Jaký je rozdíl mezi titanem Grade 1 a Grade 2?

Oba jsou komerčně čisté. Stupeň 1 má nižší obsah intersticiálního kyslíku a je měkčí a lépe tvarovatelný, s minimální pevností v tahu asi 240 MPa. Stupeň 2 má minimální pevnost v tahu 345 MPa a je nejrozšířenějším komerčně čistým stupněm, vyvažuje pevnost, tažnost a odolnost proti korozi.

Q2. Proč je při svařování titanu vyžadován-argon vysoké čistoty?

Roztavený a horký titan velmi rychle absorbuje kyslík, dusík a vodík. Tyto prvky tvoří tvrdé, křehké fáze, které při zatížení praskají. Stínění argonem o čistotě 99,99 % nebo vyšší zabraňuje atmosférické kontaminaci svaru a tepelně-zatížené oblasti.

Q3. Lze titanové svařované trubky třídy 2 použít v mořské vodě?

Ano. Stupeň 2 je jedním z nejspolehlivějších materiálů pro služby s mořskou vodou. Je odolný proti důlkové korozi, štěrbinové korozi a koroznímu praskání pod napětím v přírodní mořské vodě a je široce používán ve výměnících tepla s mořskou vodou, potrubí a námořních zařízeních.

Q4. Jaký je rozdíl mezi ASTM B861 a B862?

ASTM B861 se vztahuje na bezešvé trubky z titanu a slitiny titanu, zatímco ASTM B862 se vztahuje na svařované trubky. Oba mají stejné označení jakosti a chemické a mechanické požadavky na základní kov; rozdíl je ve výrobním procesu.

Q5. Je titan 2. stupně magnetický?

Ne. Titan a jeho slitiny jsou v podstatě ne-magnetické (paramagnetické), díky čemuž jsou užitečné v přístrojových, lékařských a námořních aplikacích, kde je třeba se vyhnout magnetickému rušení.

Q6. Jaký přídavný kov se používá ke svařování trubky 2. třídy?

Přídavný drát ERTi-2, klasifikovaný pod AWS A5.16, se běžně používá, aby svarový kov odpovídal mechanickými vlastnostmi a odolností proti korozi základního materiálu třídy 2.