4. klassi titaantoru: standardid ja klassi identifitseerimine
Klass 4 on kaubanduslikult puhta titaani perekonna kõrgeim tugevusklass ning tavaliselt valitakse õmblusteta torude jaoks, mis peavad kandma survet, taluma söövitust ja olema siiski keevitatud või rullitud toruleheks. Neli ASTM-i tootespetsifikatsiooni hõlmavad sama materjali erineval kujul ja õige valimine päringu etapis takistab dokumentide tekkimist, mis ei vasta projekteerimisnõuetele:
| Spetsifikatsioon | Kaetud toode |
|---|---|
| ASTM B338 | Õmblusteta ja keevitatud titaantoru kondensaatoritele ja soojusvahetitele |
| ASTM B337 | Õmblusteta ja keevitatud titaanist ja titaanisulamist toru |
| ASTM B861 | Õmblusteta titaanist ja titaanisulamist toru |
| ASTM B862 | Keevitatud titaanist ja titaanisulamist toru |
| ASTM B363 | Titaanist keevitusliitmikud samast klassist |
| Määramissüsteem | 4. klassi ekvivalent |
|---|---|
| ASTM / ASME | 4. klass, UNS R50700 |
| DIN / Werkstoff number | 3.7065 |
| Hiina riiklik standard | TA4 |
Werkstoffi numbrit tuleb hoolikalt tsiteerida. Hinne 4 on 3,7065, klass 3 on 3,7055 ja number 3,7165, mida sageli kopeeritakse puhtast titaanist dokumentidele, kuulub Ti-6Al-4V 5. klassi sulamile. Kauba kättesaamisel tehtava sertifikaadi ülevaatamisel tuleb alati kontrollida nii UNS-i kaubaklassi nime kui ka kaubandusliku klassi nimetust.
Keemiline koostis ja interstitsiaalne kontroll
Klass 4 on legeerimata titaan, millel on kaubanduslikult puhaste klasside suurim lubatud hapnikusisaldus, mis annab sellele kõrgeima tugevuse. Koostis on kokku võetud allpool, võrdluseks on toodud naaberklassid:
| Element | 4. klassi piirang, massiprotsent | 2. klass | 3. klass |
|---|---|---|---|
| Hapnik, O | 0,40 max | 0,25 max | 0,35 max |
| Lämmastik, N | 0,05 max | 0,03 max | 0,05 max |
| Süsinik, C | 0,08 max | 0,08 max | 0,08 max |
| Vesinik, H | 0,015 max | 0,015 max | 0,015 max |
| Raud, Fe | 0,50 max | 0,30 max | 0,30 max |
| Muud elemendid, igaüks | 0,10 max | 0,10 max | 0,10 max |
| Muud elemendid, kokku | 0,40 max | 0,40 max | 0,40 max |
| Titaan, Ti | Tasakaal | Tasakaal | Tasakaal |
Kuna 4. klassi tugevus tuleneb pigem hapnikust tahkes lahuses kui legeerivatest elementidest, ei saa kuumtöötlus tugevust oluliselt suurendada ega vähendada. Lõõmutamine taastab plastilisuse pärast külmtööd ja eemaldab jääkpinge, nii et tarnitud seisukord ja säilinud külmtöö kogus on mõlemad osa spetsifikatsioonist.
Mehaanilised omadused, suurused ja tolerantsid
| Kinnisvara | Väärtus |
|---|---|
| Tõmbetugevus | 550 MPa min |
| 0,2% tõend stressi | 483 MPa min |
| Pikendamine | 15% min |
| Elastsusmoodul | ligikaudu . 104 - 107 GPa |
| Tihedus | 4,51 g/cm3 |
| Kõvadus | umbes . 30 HRC lõõmutatud olekus |
| Maksimaalne pikaajaline{0}}kasutustemperatuur | 350 kraadi |
| Parameeter | Vahemik |
|---|---|
| Õmblusteta toru välisläbimõõt | 5 mm - 600 mm |
| Õmblusteta toru seina paksus | 2 mm - 120 mm |
| Toru pikkus | 5 m - 12 m |
| Soojusvaheti toru välisläbimõõt | 3 mm - 114 mm |
| Soojusvaheti toru seina paksus | 0,5 mm - 10 mm |
| Toru pikkus | kuni 15 000 mm |
| Lõppviimistlus | sile ots, faasitud ots, keermestatud |
| Pinnaviimistlus | marineeritud, kirkalt lõõmutatud, poleeritud, must, matt |
Mõõtude tolerantsid on võetud tellitud spetsifikatsiooni tolerantsitabelitest. Külmtõmmatud toru saab tarnida märgatavalt kitsamate piirideni kui kuumviimistletud toru ja erinevus on oluline torude paisutamisel toruleheks, sest seina liigne varieerumine vähendab rulli laiendamisel saavutatavat liitetugevust.
Kus kasutatakse 4. klassi torusid
Soojusvahetid, kondensaatorid, veepuhastus- ja magestamisseadmed
Keemia- ja naftakeemiatehased, mis käitlevad kloriide, oksüdeerivaid happeid ja neutraalseid soolalahuseid
Kloor-leelise elektrolüüsi ning paberimassi ja paberi pleegitusahelad
Kondensaatoritorud tava- ja tuumaelektrijaamades
Lennunduses kasutatavad kinnitusdetailid, kronsteinid ja konstruktsioonikomponendid, mille klass on märgitud sepistatud latile ja torule
Meditsiiniseadmed ja instrumenditorud, mis nõuavad tugevust ja biosobivust
Vedeliku-, gaasi- ja naftatranspordiliinid ning surve- ja soojusülekandetorustik
Klass on ökonoomne kompromiss merevee{0}}jahutusega soojusvahetites, kus selle suurem lubatud pinge võimaldab sama disainirõhu korral õhemaid seinu kui 1. või 2. klass ja selle korrosioonikäitumine on enamikus jahutusvetes samaväärne.
Kvaliteedikontroll, testimine ja dokumentatsioon
4. klassi torud on valmistatud vaakumsulatatud valuplokist, mis on muundatud ekstrusiooni, valtsimise või külmtõmbamise teel ja viimistletud kontrollitud lõõmutusega. Tüüpiline kvaliteedikontroll hõlmab järgmist:
Iga soojuse, sealhulgas vaheelementide keemiline analüüs
Tõmbekatse, et näidata kindlaksmääratud minimaalset tugevust ja pikenemist
Toru ja toru hüdrostaatilise rõhu testimine
Soojusvaheti toru pöörisvoolu testimine ja ultraheli testimine, kui see on ette nähtud
Lamestamise ja põletamise testid, et kinnitada valmis sektsiooni elastsust
Struktuuri metallograafiline uurimine ja kahjulike faaside puudumine
Mõõtmete ja pinna kontroll, pinnavead eemaldatud enne saatmist
Ülevaatussertifikaadid väljastatakse standardile EN 10204 3.1, mis sisaldavad keemilisi ja mehaanilisi tulemusi iga kuumuse või partii kohta ning veski katsearuanded võivad sisaldada tooraine sertifikaati kuni lõpliku mõõtmete deklaratsioonini. Toode on pakitud niiskuskindlasse materjali puitkarpide sees, et kaitsta marineeritud või heledat pinda saatmise ajal, ning igale kimpule on märgitud kuumuse number, klass, suurus ja spetsifikatsioonid jälgitavuse tagamiseks.
Korduma kippuvad küsimused
K: Millist ASTM-i spetsifikatsiooni tuleks 4. klassi titaantoru jaoks esitada?
ASTM B861 õmblusteta torude jaoks, ASTM B862 keevitatud torude jaoks, ASTM B337 torude jaoks üldiselt ja ASTM B338 soojusvaheti ja kondensaatori toru jaoks. ASTM B363 kasutatakse sama klassi liitmike keevitamiseks.
K: Mis on 4. klassi titaani Werkstoffi number?
4. klass on Werkstoff Nr. 3.7065 ja UNS R50700. Ärge ajage seda segamini 3.7165-ga, mis on 5. klassi Ti-6Al-4V sulam, ega 3.7055-ga, mis on klass 3.
K: Kui tugev on 4. klassi titaan võrreldes 2. klassi titaaniga?
Klass 4 nõuab minimaalset tõmbetugevust 550 MPa ja minimaalset tõmbepinget 483 MPa, mis ületab 1., 2. ja 3. klassi legeerimata titaani piirnorme.
K: Kas 4. klassi titaantoru saab kuumtöötlemisega tugevdada?
Ei. Klassi tugevdab hapnik tahkes lahuses, nii et lõõmutamine taastab ainult elastsuse ja leevendab stressi. Tugevuse kõikumine partiide vahel tuleneb peamiselt interstitsiaalsest sisust ja säilinud külmtööst.
K: Kas 4. klassi titaan sobib merevee soojusvahetiteks?
Jah. See talub mere- ja jahutusvees kloriidi- ja pingekorrosioonipragusid ning selle suurem lubatud pinge võimaldab sama disainirõhu korral õhemaid toruseinu kui madalama puhasklassiga.
K: Kuidas testitakse 4. klassi titaantoru enne saatmist?
Iga partii keemiline ja tõmbekatse, hüdrostaatiline testimine, pöörisvoolu- või ultrahelikontroll, lamestamise ja põletamise katsed ning mõõtmete kontrollimine – kõik on esitatud EN 10204 3.1 sertifikaadil.
