1. Standardul și domeniul său de aplicare: ce desemnează ASME SB348 și cum se potrivesc GR1, GR2, CP2 și CP4?
ASME SB348 este desemnarea Societății Americane a Inginerilor Mecanici (ASME) pentru specificația standard pentru „Bare și Billete din aliaj de titan și titan”. Este identic din punct de vedere funcțional cu ASTM B348, dar este adoptat în mod special pentru utilizare în Codul ASME pentru cazane și recipiente sub presiune (BPVC). Această adoptare este critică, deoarece înseamnă că materialele care îndeplinesc SB348 sunt aprobate pentru utilizare în proiectarea și construcția echipamentelor sub presiune, cum ar fi vasele, schimbătoarele de căldură și sistemele de conducte.
Calitățile în cauză sunt toate titan pur comercial (CP), diferențiate prin rezistența lor, care este controlată de conținutul lor de oxigen și fier.
GR1 (Grad 1): Cel mai ductil și mai moale grad CP. Oferă cea mai mare formabilitate și rezistență la impact, dar cea mai scăzută rezistență.
GR2 (Grad 2): Clasa CP standard și cea mai utilizată. Oferă un echilibru optim de rezistență, ductilitate și rezistență la coroziune. Este calul de bătaie al industriei proceselor chimice.
CP2: Aceasta este o desemnare mai veche, moștenită, care este în esență echivalentă cu GR2 modern. Veți găsi de obicei „GR2” pe rapoartele de testare ale morii contemporane.
CP4 / GR4 (Grad 4): Cel mai puternic dintre clasele CP nealiate. Este utilizat atunci când este necesară rezistența la coroziune a titanului pur, dar designul necesită o rezistență mai mare decât poate oferi GR2.
Forma „Bară rotundă” este un produs semi-fundamental utilizat pentru prelucrarea componentelor precum flanșe, tije de supapă, arbori de pompă și elemente de fixare pentru sistemele sub presiune.
2. Alegerea proiectantului de recipiente sub presiune: Cum selectează un proiectant între GR1, GR2 și GR4 pentru un recipient cu cod ASME?
Selecția este un compromis clasic de inginerie-între rezistența la coroziune, rezistență și fabricabilitate, toate în cadrul Codului ASME.
Alegeți ASME SB348 GR1 când:
Rezistența maximă la coroziune este primordială: Ductilitatea sa superioară se traduce adesea într-o rezistență mai bună în anumite medii agresive și o marjă mai mare pentru operațiunile de formare.
Este necesară o formabilitate extremă: pentru componentele care necesită formare la rece severă, cum ar fi capete-desentate sau curbe complexe în U-în tuburile schimbătoare de căldură, rezistența scăzută și alungirea mare a GR1 sunt ideale.
Aplicarea nu este foarte stresată: este potrivită pentru căptușeală, deflectoare sau țevi în servicii de joasă presiune-.
Alegeți ASME SB348 GR2 atunci când:
Aveți nevoie de performerul standard „Cel mai bun-din jur: aceasta este alegerea implicită pentru marea majoritate a aplicațiilor. Oferă o combinație excelentă de:
Rezistență adecvată pentru majoritatea modelelor-de reținere a presiunii.
Rezistență excelentă la coroziune.
Sudabilitate și formabilitate bună.
Aplicații tipice: conducte pentru procese chimice, carcase și foi tuburi ale schimbătorului de căldură, carcasele vaselor și duzele în servicii care implică cloruri, apă de mare și acizi oxidanți.
Alegeți ASME SB348 GR4 atunci când:
Este necesară o rezistență mai mare, dar un aliaj nu este justificat: Dacă o componentă proiectată în GR2 are ca rezultat un perete foarte gros și greu, trecerea la GR4 permite o reducere a grosimii și greutății peretelui, menținând în același timp profilul de coroziune excelent al titanului pur.
Pentru a evita utilizarea unui aliaj cu -cost mai mare: servește ca o soluție rentabilă-pentru a reduce decalajul dintre GR2 și aliajele de titan mai scumpe precum Gr5 (Ti-6Al-4V).
Aplicații: Recipiente cu presiune mai mare-, reactoare cu pereți groși- și elemente de fixare unde rezistența GR2 este insuficientă.
Proiectul final este guvernat de ASME Secțiunea II (proprietățile materialului) și Secțiunea VIII (reguli de proiectare), care oferă valori admisibile ale tensiunii pentru fiecare grad la diferite temperaturi.
3. Rezistența la coroziune în serviciul industrial: sunt proprietățile de coroziune ale acestor grade CP diferite și cum influențează aceasta selecția?
Toate clasele de titan pur comercial (GR1, GR2, GR4) își obțin rezistența la coroziune din același mecanism: un strat de oxid de suprafață stabil, aderent și cu auto{3}}vindecare (în primul rând TiO₂). Prin urmare, rezistența lor generală la coroziune în majoritatea mediilor este foarte asemănătoare.
Diferențele critice apar nu dintr-o modificare a stabilității inerente a stratului de oxid, ci din răspunsul materialului la factorii mecanici și de fabricație influențați de rezistența și ductilitatea acestuia.
Rezistența la eroziune-coroziune: în serviciile de-înaltă viteză (de exemplu, rotoare de pompă, duze de admisie), GR4 mai dur și mai puternic poate oferi o rezistență marginală mai bună la coroziune la eroziune-comparativ cu GR1 și GR2 mai moi.
Rezistența la coroziune prin fisuri: În crăpăturile strânse (sub garnituri, depuneri) în soluții de clorură fierbinte, toate clasele CP pot fi susceptibile. Cu toate acestea, ductilitatea superioară a GR1 poate oferi uneori un ușor avantaj, permițând materialului să se deformeze și să reducă etanșeitatea crăpăturii. Pentru aplicațiile severe de coroziune în crăpături, este adesea necesar un grad îmbunătățit-palladiu precum GR7.
Fabricare-Vulnerabilitatea indusă: în timpul sudării și formării, pot fi introduse tensiuni reziduale. Într-o stare foarte solicitată, materialul poate fi mai susceptibil la anumite forme de coroziune, cum ar fi fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC), deși titanul este foarte rezistent. Rezistența mai mare a GR4 are ca rezultat tensiuni reziduale mai mari pentru aceeași tulpină, ceea ce este o considerație în mediile agresive.
Perspectivă de selecție: pentru majoritatea serviciilor chimice standard (apă de mare, clorați, nitrați), performanța la coroziune a GR1, GR2 și GR4 este efectiv identică. Prin urmare, alegerea este determinată de cerințele de proiectare mecanică, mai degrabă decât de o diferență semnificativă de rezistență chimică.
4. Fabricare pentru conformitatea cu codul: Care sunt considerentele cheie de sudare și formare pentru barele de titan SB348 CP în proiectele ASME?
Fabricarea titanului CP pentru proiectele de ștampilă ASME necesită respectarea strictă a procedurilor pentru a menține rezistența la coroziune și proprietățile mecanice ale materialului.
Sudarea (GTAW/TIG este standard):
Sudabilitate excelentă: Toate clasele CP (GR1, GR2, GR4) sunt considerate excelente pentru sudare. Nu sunt predispuși la fisurare post-sudură.
Cerința absolută: ecranare. Cel mai important factor este protejarea băltoaielor de sudură topită și a zonei afectate de căldură-fierbinte (HAZ) de contaminarea atmosferică cu aer (oxigen și azot). Acest lucru necesită:
Ecran primar: argon sau heliu de-puritate ridicată de la lanterna TIG.
Scut traser: un dispozitiv atașat la torță pentru a inunda cordonul de sudură de răcire cu gaz inert.
Purjare din spate: Partea rădăcină a sudurii trebuie purjată cu argon pentru a preveni oxidarea părții inferioare.
Metal de umplutură: metalul de adaos se potrivește de obicei cu calitatea metalului de bază (de exemplu, ERTi-2 pentru sudarea GR2). Cu toate acestea, este obișnuit și acceptabil să se folosească un metal de umplutură cu un grad mai scăzut ca rezistență (de exemplu, ERTi-2 pentru sudarea GR4) pentru a maximiza ductilitatea sudurii. Acest lucru trebuie specificat în specificația procedurii de sudare (WPS).
Formare și îndoire:
Formare la rece: toate clasele CP sunt ușor-formate la rece. GR1, cu cea mai mare ductilitate, este cel mai bun pentru operațiuni severe de formare. GR2 este potrivit pentru majoritatea îndoirii și modelării. GR4, fiind cel mai puternic, necesită forțe de formare mai mari și are mai mult elastic.
Formare la cald: pentru forme mai complexe, formarea la cald se realizează între 425 grade - 650 grade (800 grade F - 1200 grade F). Acest lucru trebuie făcut într-un cuptor cu o atmosferă ușor oxidantă sau inertă pentru a preveni preluarea hidrogenului, care poate fragiliza titanul.
Toate activitățile de fabricație, în special sudarea, trebuie să fie efectuate conform unui WPS calificat conform ASME Secțiunea IX.
5. Verificarea și certificarea materialului: Ce documentație și testare sunt necesare pentru ca o bară de titan ASME SB348 să fie utilizată într-un vas ștampilat cu cod-?
Utilizarea oricărui material într-un vas ștampilat cu codul ASME- necesită o verificare riguroasă pentru a se asigura că este conform cu standardul specificat. Acesta este furnizat de către producătorul/furnizorul de material sub forma unei documentații specifice.
1. Certificat de conformitate (C din C): Un document de la furnizor care declară că materialul este conform cu cerințele ASME SB348 și cu gradul specificat. Acesta este nivelul minim de certificare.
2. Raport de testare la fabrică (MTR) / Certificat de conformitate: Acesta este documentul esențial și de obicei solicitat. Un MTR nu este un simplu certificat; este un raport detaliat care conține rezultatele efective ale testelor din lotul de material (căldură) din care a fost produsă bara. Acesta trebuie să includă:
Număr de căldură: un identificator unic care oferă trasabilitate completă până la topitura originală.
Analiză chimică: Rezultate reale pentru toate elementele specificate în SB348 pentru grad (de exemplu, Ti, O, Fe, N, C, H).
Proprietăți mecanice: Rezultatele reale din testele de tensiune (rezistență la tracțiune, rezistență la curgere, alungire) efectuate pe probe din aceeași căldură și stare.
Teste suplimentare: dacă este specificat în comanda de achiziție, pot fi incluse rezultate pentru teste suplimentare, cum ar fi testele de aplatizare (pentru tuburi) sau testele de duritate.
3. Identificarea materialului: bara fizică în sine trebuie să fie marcată cu informațiile relevante, utilizând, de obicei, o ștampilare sau etichete cu-stres redus, inclusiv:
Numele sau sigla producătorului
Specificație (de exemplu, ASME SB348)
Nota (de exemplu, GR2)
Număr de căldură
Dimensiune
Producătorul vasului este responsabil pentru revizuirea MTR pentru a verifica conformitatea înainte ca materialul să fie utilizat în construcție. Inspectorul care reprezintă titularul ștampilei „U” sau „UM” va audita aceste înregistrări ca parte a supravegherii lor. Acest lanț riguros de documentare și trasabilitate este fundamental pentru siguranța și fiabilitatea echipamentelor sub presiune ASME.
