Бесшовная тонкостенная- трубка из титана ASME B861 Gr12: свойства и применение

Понимание ASME B861 и титана класса 12

ASME B861 является эквивалентом ASME B861 и охватывает бесшовные трубы из титана и титановых-сплавов, предназначенные для работы под давлением. Марка 12, также обозначаемая Ti-0,3Mo-0,8Ni (UNS R53400), представляет собой почти альфа-сплав, номинально содержащий 0,3% молибдена и 0,8% никеля. Эти два дополнения изменяют коррозионное поведение технически чистого титана: они подавляют щелевую коррозию в горячих хлоридных и восстановительных средах и повышают прочность при повышенной температуре, сохраняя при этом свариваемость и формуемость, которыми известен CP-титан. Таким образом, класс 12 является спецификацией по умолчанию для титановых теплообменников и трубок конденсатора, работающих в агрессивных технологических процессах, а ASME B861 обеспечивает бесшовную трубу из того же семейства материалов, которую ASTM B338 охватывает в качестве труб для конденсаторов и теплообменников.

Химический состав и механические свойства

Согласно ASTM B861 / ASME B861, класс 12 должен соответствовать следующим пределам состава (оставшийся титан): молибден 0,2-0,4 %, никель 0,6 -0,9 %, железо менее или равно 0,30 %, кислород менее или равно 0,25 %, углерод менее или равно 0,08 %, азот менее или равно 0,03%, водород меньше или равен 0,015%. Соответствующие минимальные механические свойства отожженных трубок составляют предел прочности на разрыв 483 МПа, предел текучести 345 МПа (смещение 0,2%) и удлинение 18% на 50 мм. Эти показатели находятся между марками CP и сплавами альфа-бета, а именно эту нишу занимает 12-й класс: более прочный и устойчивый к образованию щелей, чем 2-й класс, но гораздо легче формовать и сваривать, чем 5-й класс.

Коррозионная стойкость при технологическом обслуживании

Марка 12 была разработана для преодоления двух классических недостатков CP-титана: щелевой коррозии в горячих концентрированных хлоридных рассолах и воздействия восстанавливающих кислот. Добавление молибдена-никеля стабилизирует пассивную пленку, что позволяет избежать щелевой коррозии или значительно замедлить ее при температурах, при которых коррозия класса 2 может подвергнуться воздействию, а сплав выдерживает разбавленные восстановительные кислоты, влажный хлор, солоноватой охлаждающей воды и морской воды при повышенной температуре. На практике это означает, что в испарителях опреснения, химических-технологических охладителях, морских контурах морской воды и нагревателях рассола можно с уверенностью использовать тонкостенные-трубки класса 12, часто с толщиной стенок 0,5–1,2 мм, где для защиты от коррозии менее благородных металлов потребуются гораздо более тяжелые секции.

Производство бесшовных тонкостенных-труб

Бесшовные тонкостенные титановые трубы-изготавливаются методом горячей экструзии или ротационной прошивки с последующей холодной пильгерингом и холодной вытяжкой до окончательного размера. Затем холодно-обработанную трубку отжигают в вакууме или печи с инертной-атмосферой для восстановления пластичности и рекристаллизации зеренной структуры, а затем травят или полируют-отжигом для удаления слоя альфа-оксида, образовавшегося во время горячей обработки. Тонкостенные-трубы (толщина стенки обычно 0,5-3,0 мм, с внешним диаметром примерно от 3 мм до 101,6 мм и более) требуют строгого контроля эксцентриситета стенок, овальности и чистоты поверхности, поэтому сертифицированные поставщики объединяют пильгерные станы, волочильные станы и ультразвуковые или вихретоковые линии в один интегрированный технологический процесс.

Размерный диапазон и допуски

ASME B861 определяет допуски на наружный диаметр, толщину стенки и длину, которые затягиваются с более тонкими стенками и меньшими диаметрами. Доступны стандартные бесшовные трубы с наружным диаметром примерно 3 мм и более тонкими-стенками до 0,5 мм; Трубку теплообменника-обычно заказывают диаметром 6,35-50,8 мм и толщиной стенок 0,6-2,0 мм. Концы поставляются гладкими, со скошенной кромкой или с резьбой, а длина может быть одинарной, двойной, фиксированной или обрезанной по длине. Покупатели должны указать внешний диаметр, стенку, длину, состояние (отожженное), поверхность (травленое, светлое отожженное или полированное) и действующий стандарт вместе, например: бесшовная труба 19,05 мм наружный диаметр x стенка 1,24 мм x 6 м, отожженная и травленная, в соответствии с ASME B861 класс 12.

Приложения

Бесшовные тонкостенные-трубы класса 12 используются везде, где горячие коррозийные жидкости встречаются с тонкими металлическими секциями: кожухо-и-трубчатые теплообменники и конденсаторы на химических заводах, подогреватели рассола и испарители в системах опреснения, охладители морской воды и системы противопожарной воды на море, контуры охлаждения геотермальных и энергетических-станций, а также нагревательные змеевики в гальванических и травильных линиях. Этот сплав также выбирается для гидравлических и контрольно-измерительных линий высокого-давления, где требуется прочность выше класса CP без потери гибкости.

Тестирование и сертификация

Бесшовные трубы по стандарту ASME B861 проверяются на химический состав и механические свойства, а также гидростатические испытания (или пневматические, если согласовано), вихретоковый и/или ультразвуковой контроль, а также механические испытания, включая испытания на сплющивание, развальцовку и изгиб, где это применимо. Состояние поверхности проверяется на отсутствие трещин и вредных дефектов, и каждая длина маркируется стандартом, маркой, наружным диаметром, стенкой, длиной и номером плавки. Документация на поставку соответствует стандарту EN 10204, тип 3.1, с сертификатами испытаний материалов, подтверждающими полный химический состав, результаты растяжения и отслеживаемость плавки, а также возможность проверки третьей-стороны, когда этого требует проект.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между ASME B861 и ASTM B861?

Они покрывают ту же бесшовную титановую трубу. ASME B861 — это издание норм ASME, на которое ссылаются при изготовлении-сосудов и трубопроводов под давлением в соответствии с Кодексом ASME по котлам и сосудам под давлением; ASTM B861 — это идентичный базовый документ, используемый для общих закупок.

Почему для трубок теплообменника-выбирают класс 12, а не класс 2?

В марку 12 добавлены молибден и никель, которые подавляют щелевую коррозию в горячих хлоридах и повышают стойкость к восстанавливающим кислотам. Там, где степень 2 безопасна, она остается экономичным выбором; там, где ожидается щелевая коррозия или температура в рассоле выше 80 градусов, более безопасной является класс 12.

Можно ли сваривать титан 12 класса?

Да. Марка 12 обладает превосходной свариваемостью GTAW (TIG) с использованием соответствующей присадочной проволоки и защиты инертным-газом с обеих сторон соединения. Его легче сваривать и формовать, чем альфа-бета-сплавы, такие как марка 5.

Какая толщина стенок считается тонкостенной трубкой?

На практике толщина стенок 0,5-3,0 мм при наружном диаметре примерно до 100 мм считается тонкостенной титановой трубкой. Для эксплуатации теплообменников наиболее распространенным является диапазон толщины стенок 0,6–2,0 мм.

Какие сертификаты должны сопровождать трубы класса 12?

Сертификат испытаний материала по стандарту EN 10204, тип 3.1, содержащий химический анализ, результаты растяжения, протоколы испытаний (гидростатические, вихретоковые или ультразвуковые) и номер плавки. Проекты в соответствии с кодом ASME дополнительно требуют прослеживаемости по номеру P- и требованиям спецификации ASME B861.

Может ли трубка класса 12 поставляться в U-изогнутой или спиральной форме?

Да. Тонкостенные-трубы класса 12 можно сгибать в холодном состоянии в U-трубки для теплообменников или поставлять в виде бухт для длительных непрерывных прогонов при условии, что гибка выполняется с помощью соответствующих оправок и поддерживается состояние отжига во избежание образования трещин после наклепа.