ASTM B338 Grade 7 Titanium Tube: UNS R52400 Kjemi og dimensjonering

Hva ASTM B338 Grade 7 Tube faktisk er

ASTM B338 dekker glødet titan- og titanlegeringsrør, sømløst og sveiset, for kondensatorer, varmevekslere, fordampere og sammenlignbare{1} varmeoverføringstjenester. Grad 7 er palladium-bærende kvalitet av kommersielt rent titan, registrert som UNS R52400. Basiskjemien er den av klasse 2, med en bevisst tilsetning av 0,12-0,25 % palladium som flytter korrosjonspotensialet til metallet inn i det passive området selv når det er lite oppløst oksygen.

To utsagn som sirkulerer mye om denne karakteren er feil og verdt å rette. Klasse 7 er ikke en aluminium-vanadiumlegering: den inneholder ikke tilsiktet aluminium eller vanadium og tilhører den alfa--enfasede sekskantede-familien. Palladiumtilsetningen øker heller ikke styrken. Grad 7 har samme glødede styrkenivå som grad 2, og hele verdien ligger i korrosjonsmotstand under reduserende-syre- og sprekkforhold.

Kjemisk sammensetning av klasse 7 (UNS R52400)

Fordi de interstitielle grensene er identiske, er de to karakterene metallurgisk utskiftbare når det gjelder fabrikasjonsevne. Å velge mellom dem er en korrosjons-teknisk beslutning, ikke en styrkebeslutning.

Mekaniske egenskaper og varmebehandling

Rør som leveres til ASTM B338 i glødet tilstand må tilfredsstille minimum strekkegenskaper på 345 MPa (50 ksi) strekkfasthet, 275 MPa (40 ksi) flytegrense ved 0,2 % offset og 20 % forlengelse. Typiske mølleverdier ligger komfortabelt over disse minimumsverdiene. Fysiske data som vanligvis brukes for design: tetthet 4,51 g/cm3, elastisitetsmodul ca. 102-105 GPa, termisk ledningsevne nær 16-17 W/(m*K) ved romtemperatur, og en termisk utvidelseskoeffisient på omtrent 8,6 x 10-6 per K.

Varmebehandling er vanligvis en rekrystalliseringsgløding utført i vakuum eller i inert atmosfære med høy -renhet. Stressavlastning faller i 540-650 C-båndet; full gløding for å kontrollere kornstørrelsen ligger vanligvis mellom ca. 650 og 760 C. Tid og temperatur velges for å holde kornstørrelsen fin nok til undersøkelse av virvelstrøm- og for bøyning, og for å begrense alfa-tilfelledannelse. Hydrogenoppsamling må unngås under hver termisk operasjon, fordi en palladiumholdig kvalitet mister sin fordel hvis hydrogengrensen i spesifikasjonen overskrides.

Hvorfor Palladium endrer korrosjonshistorien

Kommersielt rent titan er avhengig av en tynn, selvreparerende-oksidfilm. I luftede nøytrale klorider er denne filmen stabil og grad 2 gir gode resultater. Ved reduserende syrer som saltsyre eller svovelsyre, eller inne i tette sprekker der oksygen ikke kan fylles på, kan filmen brytes ned og aktiv oppløsning begynner. Palladium på overflaten katalyserer hydrogenrekombinasjon, noe som øker potensialet til legeringen og re-etablerer passivitet.

Den lavere-palladiumgraden 16 blir ofte evaluert først på kostnadsgrunnlag. Grad 7 er spesifisert når korrosjonsdata eller serviceerfaring krever hele palladiumserien.

Dimensjoner, testing og rør-spesifikke krav

Grad 7 varmevekslerrør produseres vanligvis i utvendige diametre fra ca. 12,7 mm til 60 mm med vegger på 0,5 mm til 3,0 mm, i rette lengder eller som U--bøyninger. Bestillingspraksis følger B338 for diameter, vegg og lengdetoleranser, retthet og tillatt ovalitet. Vanlige nødvendige tester er strekktesting, utflating eller omvendt-utflating, flenstesting, full-virvelstrømundersøkelse- og hydrostatisk eller pneumatisk trykktesting. Der røret vil bli utvidet til et rørplate, bremser hardhet mye over 200 HV rullingen, noe som er en annen grunn til at den glødede tilstanden foretrekkes.

Sveising, forming og renslighet

Grad 7 sveiser omtrent som grad 2. Gasswolframbuesveising med et etterfølgende skjold, eller sveising inne i et argon-renset kammer, er standard praksis. En lys sølvfarget sveis indikerer tilstrekkelig skjerming, mens halm eller blåfarging betyr forurensning og redusert korrosjonsbestandighet. Fyllmetall matches som ERTi-7. Arbeidsområdet må holdes fritt for jern- og kobberforurensning, skjæreverktøy bør være dedikert til titan, og beising utføres med salpeter-fluorsyreblandinger etterfulgt av grundig skylling. Jernoppsamling på overflaten er en av de vanligste årsakene til for tidlig korrosjon i felttjeneste, og den er usynlig etter maskinering.

Applikasjoner og vanlige misoppfatninger

Typiske bruksområder inkluderer kjemiske-prosessvarmevekslere som håndterer klorider og fortynnede reduserende syrer, avsaltings- og saltoppløsningskretser, røykgass-avsvovling og skrubberkomponenter, masse- og papirblekemiddel-anleggsutstyr og marin maskinvare. I romfartsprogrammer dukker palladium-holdig kommersielt rent titan opp i væskesystemer, bakke-støtteutstyr og spesialisert maskinvare i stedet for i primære flyskrogstrukturer, der høyere-styrke alfa-beta-karakterer dominerer. En kjøpsspesifikasjon som navngir Grade 7 for en stresset flyskrogdel bør gjennomgås med det i tankene.

Tilbakevendende misoppfatninger: at klasse 7 er en aluminium-vanadiumlegering; at palladium øker styrken; at klasse 7 og klasse 12 er utskiftbare; og at bedre korrosjonsmotstand fjerner behovet for riktig sveiseskjerming. Hver av disse fører enten til en over-spesifisert eller under-beskyttet komponent.

FAQ

Spørsmål: Er klasse 7 sterkere enn klasse 2?
Nei. Minste glødede strekk- og flytegrenser er identiske ved 345 MPa og 275 MPa. Forskjellen er korrosjonsbestandighet fra palladiumtilsetningen.

Spørsmål: Kan klasse 7 erstatte grad 12 i varm kloridtjeneste?
Ikke automatisk. Grad 12, UNS R53400, med molybden og nikkel er ofte det beste valget i høye-temperaturer med klorid og sprekker; valget bør følge korrosjonsdata for det faktiske mediet og temperaturen.

Spørsmål: Må Grad 7-rør leveres glødet?
ASTM B338-røret bestilles i glødet tilstand, som støtter den nødvendige forlengelsen, utflatingsytelsen, virvelstrøminspeksjonen og rørplatens ekspansjonsadferd.

Spørsmål: Hvordan inspiseres grad 7 rør?
Typiske krav er undersøkelse av full-virvelstrøm-, strekk- og flatetester, dimensjonal verifisering og hydrostatisk eller pneumatisk trykktesting, med sveiseradiografi der røret er sveiset.

Spørsmål: Hvilket fyllmetall passer til klasse 7?
ERTi-7 filler brukes til sveisede skjøter i Grade 7 komponenter. ERTi-2 ville fortynne palladiuminnholdet i sveisebassenget og redusere lokal korrosjonsmotstand.

Spørsmål: Hvilken veggtykkelse er vanlig for-varmevekslerservice?
Vanlig praksis er 0,9 mm til 2,1 mm for rørdiametre mellom ca. 19 mm og 25,4 mm, justert for designtrykk, korrosjonskrav og ekspansjonskrav.