Wat is een titanium gelaste buis van klasse 12 eigenlijk?
Rang 12 titanium, UNS R53400, is een magere titaniumlegering die nominaal 0,3% molybdeen en 0,8% nikkel bevat. De toevoegingen van molybdeen en nikkel verhogen het corrosiepotentieel van het metaal en geven het een aanzienlijk betere weerstand tegen spleetcorrosie in hete chloridepekel dan commercieel zuivere klasse 2, zonder de kosten die gepaard gaan met een palladium--dragende kwaliteit. Staf en knuppels in deze kwaliteit zijn besteld volgens ASTM B348, de productstandaard voor staven en knuppels van titanium en titaniumlegeringen; dat staafmateriaal is de stroomopwaartse grondstof waaruit platen en rollen worden gewalst.
Gelaste buis is een aparte productvorm. In plaats van te worden geëxtrudeerd of doorboord uit een holle knuppel, wordt de gelaste titaniumbuis gevormd uit een spiraal of brede plaat en gesloten met een longitudinale las. Gelaste buizen zijn gespecificeerd volgens ASTM B862 en gelaste buizen volgens ASTM B337, terwijl ASTM B338 zowel naadloze als gelaste buizen omvat. Dit onderscheid is van belang wanneer een project de juiste norm voor buizen specificeert in plaats van voor staven. Omdat het uitgangsmateriaal spiraalvormig is, blijft de wanddikte uniform over de lengte, zijn lange willekeurige lengtes praktisch en kan de afgewerkte buis worden geleverd in rechte lengtes of als U-gebogen bundels voor wisselaarservice.
Hoe de titaniumgelaste buizenindustrie zich ontwikkelde
Jarenlang was de productieroute voor titaniumgelaste buizen geconcentreerd in een klein aantal geïndustrialiseerde economieën, grotendeels omdat zowel de grondstof als de vorm- en lastechnologie moeilijk verkrijgbaar waren. Vroege binnenlandse programma's begonnen met geïmporteerde spoel en geïmporteerde complete laslijnen, en de kosten van die geïmporteerde input hielden de output op lage volumes; de geïnstalleerde lijnen bestonden, maar echte massaproductie niet.
Het keerpunt was de rijping van het rol- en stripwalsen voor commercieel zuivere en magere legeringssoorten. Toen binnenlandse rollen beschikbaar kwamen met een consistente dikte, schone oppervlakken en voldoende rolgewicht, veranderden gelaste buizen van een speciaal artikel in een volumeproduct, en exportverzendingen volgden. De procesmogelijkheden omvatten nu kleine instrumentenbuizen tot buizen met een grote diameter, waarbij de lasintegriteit wordt aangetoond door radiografisch of ultrasoon onderzoek, afvlakkingstesten en hydrostatische druktesten in plaats van alleen door visuele inspectie.
Chemie en mechanische eigenschappen van klasse 12
De onderstaande tabel geeft een overzicht van de samenstelling en eigenschappen bij kamertemperatuur die normaal gesproken worden gegarandeerd voor buizen en pijpen van klasse 12. Er worden waarden gegeven voor de gegloeide toestand, wat de gebruikelijke leveringstoestand is voor gelaste en naadloze producten.
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Kwaliteits-/UNS-nummer | Graad 12 / R53400 |
| Werkstoff nummer | 3.7105 |
| Molybdeen | 0.2 - 0.4% |
| Nikkel | 0.6 - 0.9% |
| Strijkijzer, max | 0.30% |
| Zuurstof, max | 0.25% |
| Koolstof, max | 0.08% |
| Stikstof, max | 0.03% |
| Waterstof, max | 0.015% |
| Treksterkte, min | 483 MPa |
| Vloeisterkte, 0,2% offset, min | 345 MPa |
| Verlenging, min | 18% (bar) / 15% (buis) |
| Dikte | 4,51 g/cm³ |
| Smeltpunt | ongeveer 1668 graden |
| Elasticiteitsmodulus | ongeveer 103 GPa |
Graad 12 is ruwweg 40% lichter dan staal en koper-nikkellegeringen bij een gelijk volume, een factor die zowel het eigen gewicht van een warmtewisselaarbundel als het benodigde steunstaal daaronder vermindert. Het behoudt ook de bruikbare sterkte tot ongeveer 300 graden, waarboven legeringskwaliteiten de voorkeur hebben.
Waar klasse 12 gelaste buizen zijn gespecificeerd
Ontzilting van zeewater:pekelverwarmers, condensors en productwatercircuits, waar chlorideniveaus roestvrij staal kwetsbaar maken voor putcorrosie en spleetaantasting.
Energieopwekking:condensors en hulpwisselaars in thermische en nucleaire stations die zeewater als koelmedium gebruiken en daarom lange onderhoudsintervallen nodig hebben.
Petrochemie en raffinage:koelers en trimwisselaars in aromaten- en ruwe-olie-eenheden waar roestvrijstalen buizen onder afzettingen terechtkomen.
Chemische en chloor-alkalifabrieken:het verminderen van zuurstromen, het omgaan met chloor en apparatuur waarbij alleen een titaniumoppervlak de uitschakelfrequentie laag houdt.
Hydrometallurgie en waterbehandeling:uitloogcircuits, verdampers en distributielijnen met hoge zuiverheid.
Luchtvaart- en sportuitrusting:lichtgewicht frames, buisconstructies, golfclubcomponenten en fietsframes, waarbij het besparen van massa bij dezelfde sterkte belangrijk is.
Las- en fabricagepraktijk
De gelaste buis wordt gesloten door gaswolfraambooglassen in een volledig inerte atmosfeer, waarbij het gesmolten zwembad, het hete vulmiddel en de koelkraal allemaal beschermd zijn tegen lucht. Verontreiniging door zuurstof of stikstof is de grootste oorzaak van slechte ductiliteit bij de las, dus beschermgasdekking aan de binnenkant van de buis en schone, ontvette randen zijn essentieel. Toevoegdraad met bijpassende samenstelling, ERTi-12, wordt gebruikt wanneer een vulmiddel vereist is; autogene lassen zijn acceptabel voor lichtere wanden. Na het lassen wordt de kraal normaal gesproken op zijn plaats gelaten voor drukservice en wordt de buis uitgegloeid, rechtgetrokken en gebeitst of glanzend afgewerkt. Het snijden en buigen moet met speciaal gereedschap gebeuren om ijzerverontreiniging van het oppervlak te voorkomen.
Veelgestelde vragen
Vraag: Heeft ASTM B348 betrekking op gelaste titanium buizen?
Nee. ASTM B348 heeft betrekking op staven en knuppels van klasse 12 en andere titaniumkwaliteiten. Gelaste buizen worden besteld volgens ASTM B862, gelaste buizen volgens ASTM B337 en naadloze of gelaste buizen volgens ASTM B338.
Vraag: Waarin verschilt klasse 12 van titanium van klasse 2?
Graad 2 is ongelegeerd, commercieel zuiver titanium. Graad 12 voegt 0,3% molybdeen en 0,8% nikkel toe, wat de weerstand tegen spleetcorrosie in hete chloridepekel verbetert, terwijl de sterkte en ductiliteit gelijk blijven.
Vraag: Kunnen titanium buizen van klasse 12 ter plaatse worden gelast?
Ja, met gaswolfraambooglassen en volledige bescherming tegen inert gas. Het verbindingsgebied moet schoon en droog zijn, de warmte-inbreng gecontroleerd en de las moet worden onderzocht voordat de lijn weer in gebruik wordt genomen.
Vraag: Welke maten worden gewoonlijk geproduceerd?
Gelaste buizen worden regelmatig gemaakt van een nominale boring van 1/2 inch tot een nominale boring van 24 inch in de schema's 10S tot en met XXS, en buizen met een buitendiameter van ongeveer 6 mm tot 114 mm met een wand van 0,5 mm tot 10 mm, in lengtes tot 15 m.
Vraag: Hoe wordt de laskwaliteit geverifieerd?
Gelaste buizen worden normaal gesproken gecontroleerd door middel van 100% niet-destructief onderzoek, afvlakkings- of omgekeerde buigtests en hydrostatische druktests, waarbij de chemische en trekresultaten worden gerapporteerd op het fabriekscertificaat aan EN 10204 3.1.
Vraag: Is klasse 12 geschikt voor zeewatergebruik?
Ja. Dankzij het molybdeen- en nikkelgehalte is het bestand tegen spleetcorrosie in zeewater en pekel bij temperaturen waarbij klasse 2 gevaar zou lopen. Daarom wordt het veel gebruikt in ontziltings- en maritieme wisselaarbuizen.
