ΑΣTM Β338 Τύπος τιτανίου κλάσης 9 Τύποι τιτανίου με σφυρηλάτηση και πίεση ή μηχανική επεξεργασία

ASTM B338 Βαθμός 7 Βαθμός 9 Τύπος τιτανίου Τύποι τιτανίου με σφυρηλάτηση και πίεση ή μηχανική επεξεργασία

Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν γίνει απαραίτητα υλικά σε διάφορες βιομηχανίες, προσφέροντας ένα συνδυασμό εξαιρετικής αντοχής, ελαφρών ιδιοτήτων και εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση.Ειδικά κατασκευασμένα για την παραγωγή χάλυβα ή χάλυβα, προσφέρουν μοναδικά πλεονεκτήματα για μια σειρά βιομηχανικών εφαρμογών που απαιτούν αντοχή σε σκληρά περιβάλλοντα.Αυτό το άρθρο θα εξετάσει τα βασικά χαρακτηριστικά και τις χρήσεις των σωλήνων καθαρού τιτανίου, σωλήνες τιτανίου και σωλήνες κράματος τιτανίου σύμφωνα με τα πρότυπα ASTM B338, ιδίως των βαθμών Gr5 και Gr7, και να διερευνήσει πώς ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις των διαφόρων βιομηχανιών.

1. ASTM B338: Σύνοψη

Η ASTM B338 περιγράφει τις προδιαγραφές για τους σωλήνες τιτανίου που προορίζονται για γενικές εφαρμογές ανθεκτικής στη διάβρωση και περιλαμβάνει σωλήνες τιτανίου και κράματος τιτανίου που χρησιμοποιούνται σε διάφορα περιβάλλοντα.συμπεριλαμβανομένης της χημικής μεταποίησης, θαλάσσια και αεροδιαστημική βιομηχανία.

Το πρότυπο εφαρμόζεται σε αδιάβρωστους και συγκολλημένους σωλήνες και οι σωλήνες χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή στη διάβρωση, ελαφριά αντοχή και αντοχή.

2Τιτάνιο κλάσης 7 (Ti-0,15Pd)

Το τιτάνιο κλάσης 7 είναι καθαρό τιτάνιο (κατηγορία 2) το οποίο έχει συνδυαστεί με παλλάδιο (0,12% έως 0,25%).ειδικά σε πολύ διαβρωτικά περιβάλλοντα όπως δεξαμενές αερισμού ή εφαρμογές επεξεργασίας χλωρίου.

Χημική σύνθεση:

• Τιτάνιο (Ti): ισορροπία
• Παλάντιο (Pd): 0,12%· 0,25%

Ιδιότητες:

• Αντοχή στη διάβρωση: Εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη διάβρωση τόσο σε οξειδωτικά όσο και σε ελαττωτικά οξέα, συμπεριλαμβανομένου του υδροφθοριούχου οξέος, του χλωρίου και των χλωριδίων.
• Δυνατότητα: Παρόμοια με το τιτάνιο κλάσης 2 αλλά με ενισχυμένη αντοχή στη διάβρωση.
• Εφαρμογές: Ναυτικές, χημικές και αεροδιαστημικές εφαρμογές, καθώς και ανταλλακτές θερμότητας και αντιδραστήρες στις χημικές βιομηχανίες.

Μηχανικές ιδιότητες:

• Δυνατότητα τράβηξης: 50-70 ksi (345-485 MPa)
• Δυνατότητα απόδοσης: 40-60 ksi (275-415 MPa)
• Επεκτάσεις: ~ 20% min

3Τιτάνιο κλάσης 9 (Ti-3Al-2.5V)

Η κατηγορία 9 του τιτανίου είναι ένα κράμα τιτανίου και δύο άλλων στοιχείων: αλουμινίου (3%) και βανδίου (2,5%).Αυτό το κράμα προσφέρει βελτιωμένη αντοχή σε σύγκριση με το καθαρό τιτάνιο (Τάξη 2) διατηρώντας παράλληλα εξαιρετική αντοχή στη διάβρωσηΕίναι ένα από τα πιο δημοφιλή κράματα τιτανίου για χρήση σε αεροδιαστημικές, ναυτικές και αθλητικές εφαρμογές.

Χημική σύνθεση:

• Τιτάνιο (Ti): ισορροπία
• Αλουμίνιο (Al): 3%
• Βανάνδιο (V): 2,5%

Ιδιότητες:

• Δυνατότητα: Μεγαλύτερη αντοχή στη τράβηξη και καλύτερη αντοχή στην κόπωση από το καθαρό τιτάνιο (Τάξη 2).
• Αντίσταση στη διάβρωση: Εξαιρετική σε θαλάσσιο νερό και περιβάλλοντα πλούσια σε χλωρίδια.
• Εφαρμογές: Αεροδιαστημική, ιατρικές συσκευές, αθλητικό εξοπλισμό και εφαρμογές υψηλής απόδοσης που απαιτούν ελαφριά υλικά υψηλής αντοχής.

Μηχανικές ιδιότητες:

• Δυνατότητα τράβηξης: 80-100 ksi (550-690 MPa)
• Δυνατότητα απόδοσης: 70-90 ksi (485-620 MPa)
• Επεκτάσεις: ~15% min

4Η διαδικασία κατασκευής σωλήνων τιτανίου: σφυρηλάτηση, πιέσεις και μηχανική επεξεργασία

Οι σωλήνες τιτανίου στην ASTM B338 βαθμίδα 7 και βαθμίδα 9 μπορούν να παραχθούν μέσω διαφόρων διαδικασιών, συμπεριλαμβανομένης της σφυρηλάτησης, του πιεσμού και της μηχανικής επεξεργασίας.Παρακάτω παρουσιάζεται μια περίληψη κάθε διαδικασίας και του ρόλου της στην κατασκευή σωλήνων τιτανίου:

Σφυρηλάτηση

Η σφυρηλάτηση τιτανίου είναι η διαδικασία διαμόρφωσης τσιγαριδιών ή ινγκότ τιτανίου με θέρμανση και πίεση.

• Διαδικασία:

  • Το κράμα τιτανίου θερμαίνεται σε θερμοκρασία μεταξύ 800 °C και 1200 °C (ανάλογα με την ποιότητα).
  • Η θερμαινόμενη σφραγίδα τοποθετείται στη συνέχεια σε πρέσα σφυρηλάτησης, όπου διαμορφώνεται στην επιθυμητή μορφή (όπως ένα κενό σωλήνα ή μια στερεή σφραγίδα για περαιτέρω μηχανική επεξεργασία).
  • Το σφυρηλατημένο τιτάνιο συνήθως κατασκευάζεται σε σφραγίδες ή προ-μόρφες που αργότερα μπορούν να εκχυλίζονται ή να λεηλατούν για να κατασκευαστούν άψογοι σωλήνες και σωλήνες.

• Πλεονεκτήματα

  • Βελτιωμένες ιδιότητες υλικών (όπως αντοχή και αντοχή) λόγω της βελτίωσης της μικροδομής.
  • Μεγαλύτερη αντοχή στη τράβηξη και ανθεκτικότητα σε σύγκριση με άλλες μεθόδους.

Τύλιση (μηχανική πίεση)

• Η μηχανική πίεση είναι μια άλλη μέθοδος που χρησιμοποιείται στο αρχικό σχηματισμό σωλήνων τιτανίου.

• Διαδικασία:

  • Το κράμα τιτανίου θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία και τοποθετείται σε ένα καλούπι.
  • Ο πρέσος εφαρμόζει ελεγχόμενη δύναμη για να σχηματίσει το σχήμα του σωλήνα, μειώνοντας τη διάμετρο και το πάχος του τοίχου του σωλήνα.

• Πλεονεκτήματα

  • Κατάλληλο για μαζική παραγωγή σωλήνων τιτανίου.
  • Βοηθά στη δημιουργία λεπτών τοιχωμάτων σωλήνων με ομοιόμορφες διαστάσεις.
  • Μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για συγκολλημένους όσο και για αδιάβρωτους σωλήνες.

Μηχανολογική επεξεργασία (συμπεριλαμβανομένης της ψυχρής έλξης, της πλυντικής και της θερμικής επεξεργασίας)

Μετά το αρχικό σχηματισμό του σωλήνα, χρησιμοποιείται μηχανική επεξεργασία όπως το κρύο τράβηγμα και το pilgering για την επίτευξη των ακριβών διαστάσεων που απαιτούνται για το τελικό προϊόν σωλήνων τιτανίου.

• Κρύο σχεδιασμό: Ο σωλήνας τιτανίου σχηματίζεται μέσω μιας σειράς πινέλων σε θερμοκρασία δωματίου, μειώνοντας τη διάμετρο του και αυξάνοντας το μήκος του.Αυτή η διαδικασία συμβάλλει επίσης στην αύξηση της αντοχής και τη βελτίωση της επιφάνειας του σωλήνα.

• Ληστεία: Μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη μείωση της διαμέτρου και του πάχους ενός σωλήνα τιτανίου.

• Θερμική επεξεργασία: Μετά τη μηχανική επεξεργασία, ο σωλήνας τιτανίου υποβάλλεται συχνά σε θερμική επεξεργασία (όπως η αναψύξη) για την ανακούφιση των εσωτερικών πιέσεων, τη βελτίωση της ευελιξίας,και βελτιώνουν τις μηχανικές του ιδιότητες.

• Τελική επιφάνεια: Ο σωλήνας μπορεί επίσης να υποβληθεί σε γυάλωση, παθητικοποίηση ή άλλες επεξεργασίες επιφάνειας για τη βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση και της αισθητικής εμφάνισης.

5Οφέλη των σωλήνων και σωλήνων τιτανίου:

Οι σωλήνες και οι σωλήνες τιτανίου, ειδικά εκείνοι που κατασκευάζονται από Gr2, Gr5 και Gr7, προσφέρουν αρκετά βασικά πλεονεκτήματα έναντι παραδοσιακών υλικών όπως ανοξείδωτο χάλυβα, χάλυβα άνθρακα και άλλα κράματα.Τα οφέλη αυτά περιλαμβάνουν:

Αντίσταση στη διάβρωση:

• Το τιτάνιο παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση στα πιο επιθετικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένου του θαλασσινού νερού, των όξιων διαλύσεων και των ενώσεων που περιέχουν χλωρίδιο.Αυτή η ιδιότητα το καθιστά ιδανικό για βιομηχανίες όπως η χημική επεξεργασία, θαλάσσια και υπεράκτια γεωτρήσεις.

Σχέδιο αντοχής προς βάρος:

• Το τιτάνιο έχει ανώτερη σχέση αντοχής προς βάρος, καθιστώντας το μια ελαφρύτερη εναλλακτική λύση σε σχέση με άλλα μέταλλα, ειδικά σε εφαρμογές όπως η αεροδιαστημική και η αυτοκινητοβιομηχανία.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα εξοικονόμηση κόστους λόγω μειωμένου βάρους και βελτιωμένης απόδοσης καυσίμου.

Επιδόσεις υψηλής θερμοκρασίας:

• Τα κράματα τιτανίου όπως Gr5 και Gr20 προσφέρουν εξαιρετικές επιδόσεις σε υψηλές θερμοκρασίες, παρέχοντας αντοχή στην έλξη και την ικανότητα να λειτουργούν σε ανταλλακτές θερμότητας, εξαρτήματα τουρμπίνων,και εφαρμογές υψηλής πίεσης.

Βιοσυμβατότητα:

• Το καθαρό τιτάνιο (Gr2) και ορισμένα κράματα τιτανίου (Gr7) είναι βιοσυμβατά, καθιστώντας τα ιδανικά για ιατρικά εμφυτεύματα όπως ορθοπεδικές συσκευές, οδοντικά εμφυτεύματα και χειρουργικά εργαλεία.Το σώμα δεν απορρίπτει το τιτάνιο., επιτρέποντας τη μακροχρόνια εμφύτευση.

Δυνατότητα και διάρκεια ζωής:

• Το τιτάνιο είναι ανθεκτικό στην φθορά, την κόπωση και τη διάβρωση, εξασφαλίζοντας ότι οι σωλήνες και οι σωλήνες τιτανίου έχουν μακρά διάρκεια ζωής, ακόμη και σε ακραία περιβάλλοντα.Αυτό κάνει το τιτάνιο μια οικονομικά αποδοτική λύση με την πάροδο του χρόνου., μειώνοντας την ανάγκη αντικατάστασης και επισκευής.

6- Εφαρμογές σωλήνων και σωλήνων από τιτάνιο:

Οι σωλήνες και οι σωλήνες τιτανίου βρίσκουν ευρεία χρήση σε μια ποικιλία βιομηχανιών.

Αεροδιαστημική:

• Οι ελαφριές και υψηλής αντοχής ιδιότητες του τιτανίου το καθιστούν ιδανικό για χρήση σε εξαρτήματα αεροσκαφών και διαστημικών σκαφών, συμπεριλαμβανομένων των πλαισίων, των φτερών και των κινητήρων.Το Gr5 χρησιμοποιείται ευρέως για μέρη αεροσκαφών που πρέπει να αντέχουν σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες.

Χημική μεταποίηση:

• Η αντοχή του σε διάβρωση του τιτανίου είναι εξαιρετικά επωφελής σε χημικές εγκαταστάσεις που επεξεργάζονται επιθετικές ουσίες όπως θειικό οξύ, χλωρίδια και υδροχλωρικό οξύ.Οι σωλήνες τιτανίου Gr7 χρησιμοποιούνται σε ανταλλακτές θερμότητας, αντιδραστήρες και συστήματα σωλήνων που απαιτούν υψηλή αντοχή σε επιθετικές χημικές ουσίες.

Ναυτική βιομηχανία:

• Τα θαλάσσια περιβάλλοντα είναι εξαιρετικά διαβρωτικά, με την έκθεση σε θαλασσινό νερό και αλάτι να προκαλούν τεράστια πίεση στα υλικά.προσφέρουν αντοχή στη διάβρωση σε αλμυρό νερό και χρησιμοποιούνται στη ναυπηγική βιομηχανία, υποβρυχιακά εξαρτήματα, και υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου.

Ιατρική:

• Η βιοσυμβατότητα του τιτανίου το καθιστά ιδανική επιλογή για ιατρικά εμφυτεύματα όπως αντικαταστάσεις ισχίου, εμφυτεύματα γόνατος και οδοντιατρικά εμφυτεύματα.Η ελαφριά και ισχυρή φύση του το καθιστά άνετο και λειτουργικό στο ανθρώπινο σώμα.

Βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου

• Η ικανότητα του τιτανίου να αντέχει σε περιβάλλον υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας το καθιστά ζωτικής σημασίας για εφαρμογές υπεράκτιας γεώτρησης και εξόρυξης πετρελαίου.Οι σωλήνες τιτανίου Gr5 και Gr7 χρησιμοποιούνται σε υποθαλάσσιους αγωγούς, κεφαλές πηγάδι, και ανταλλακτές θερμότητας.

7Χημική σύνθεση του ASME SB338 Ti Gr 2 Seamless Pipe

8Σύνοψη της διαδικασίας κατασκευής σωλήνων τιτανίου

1. Προετοιμασία πρώτης ύλης: ο σφουγγάρος τιτανίου μεταποιείται σε σφαιρίδια ή ίνγκο.
2. Εκτόξευση ή τρύπηση: Το σκελετό εκτόξευσε ή τρύπησε για να σχηματίσει έναν κούφιο σωλήνα.
3. Πλοίαση (κρύο τράβηγμα): Ο σωλήνας μειώνεται σε μέγεθος και πάχος με το κρύο τράβηγμα.
4. Θερμική επεξεργασία: Ο σωλήνας υποβάλλεται σε αναψύξη ή αναψύξη διαλύματος για την ενίσχυση των ιδιοτήτων του.
5. Μεγέθυνση και ευθυγράμμιση: Ο σωλήνας μεγεθύνεται και ευθυγράμμιζεται για να ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές.
6. Τελική επεξεργασία: Η γυάλωση, η στρογγυλοποίηση και οι επεξεργασίες επιφάνειας βελτιώνουν την ποιότητα της επιφάνειας.
7. Έλεγχος ποιότητας και δοκιμές: Οι σωλήνες υποβάλλονται σε αυστηρές δοκιμές για να διασφαλιστεί ότι πληρούν τα πρότυπα.
8. Συσκευή και αποστολή: Οι σωλήνες προετοιμάζονται για παράδοση στους πελάτες.

Η κατασκευή σωλήνων τιτανίου περιλαμβάνει συνδυασμό επεξεργασίας ακριβείας, θερμικής επεξεργασίας,και τεχνικές τελικής επιφάνειας που διασφαλίζουν ότι οι σωλήνες πληρούν τα υψηλά πρότυπα που απαιτούνται για κρίσιμες εφαρμογέςΗ διαδικασία αυτή οδηγεί σε σωλήνες τιτανίου που προσφέρουν εξαιρετική αντοχή, ελαφρύτητα και αντοχή στη διάβρωση, καθιστώντας τα απαραίτητα συστατικά για βιομηχανίες όπως η αεροδιαστημική,χημική επεξεργασία, και της ναυτιλίας.

9Διάμετροι σωλήνων από τιτάνιο: