1. K: Mis on põhimõtteline erinevus ASME B348 tähistuste "CP" ja "GR" vahel ning kuidas korreleeruvad CP2, CP4, GR1 ja GR2 keemilise koostise ja mehaaniliste omaduste poolest?
V: ASME B348 tähistuste "CP" ja "GR" eristamine peegeldab titaani liigitamise standardite arengut erinevates regulatiivsetes raamistikes. Ajalooliselt pärines tähistus "CP" (kaubanduslikult puhas) vanematest kosmose- ja sõjaliste spetsifikatsioonidest, eriti AMS ja MIL-T standarditest, kus CP1 kuni CP4 tähistasid hapnikusisalduse suurenemist ja vastavaid tugevustasemeid. Kaasaegses ASME B348 (ASTM B348 ASME versioon) on standard suures osas üle võtnud nomenklatuuri "GR" (Grade), mis on ASTM-i ja ASME koodide all universaalsemalt tunnustatud süsteem.
CP2korreleerub otseselt2. klass (GR2). See on kõige laiemalt määratletud kaubanduslikult puhas titaan, mida iseloomustab maksimaalne hapnikusisaldus 0,25%, minimaalne tõmbetugevus 345 MPa (50 ksi) ja erakordne korrosioonikindlus koos hea plastilisuse ja keevitatavusega.CP4, vastupidi, korreleerub4. klass (GR4), kõrgeim tugevus kaubanduslikult puhaste klasside seas, hapnikusisaldusega kuni 0,40% ja minimaalse tõmbetugevusega 550 MPa (80 ksi).
GR1(millel ei ole vanemas nelja{0}}astme süsteemis otsest CP ekvivalenti) esindab madalaima tugevusega kaubanduslikult puhast klassi, mille hapnikusisaldus on maksimaalselt 0,18% ja minimaalne tõmbetugevus 240 MPa (35 ksi). See on täpsustatud, kus nõutakse maksimaalset vormitavust ja erakordset plastilisust, näiteks süvatõmmatud komponentide või keerukate lehtmetallide puhul.
Hanke seisukohast on selle korrelatsiooni mõistmine ülioluline. ASME B348 GR2 võib vastata spetsifikatsioonile, mis nõuab "CP2", kuid ostja peab kontrollima, kas materjal vastab konkreetsetele hapnikupiirangutele ja ettenähtud koodi mehaanilistele nõuetele. Seevastu "CP4" ei ole praeguses ASME B348 standardis tunnustatud nimetus; õige kaasaegne spetsifikatsioon oleks ASME B348 klass 4. Neid materjale täpsustavad insenerid peaksid viitama kehtivatele ASME või ASTM klasside tähistusele, et vältida hanke ebaselgusi.
2. K: Millised on peamised erinevused vormitavuse, keevitatavuse ja korrosioonikindluse osas ASME B348 GR1, GR2 ja GR4 vahel ning kuidas need omadused juhivad materjali valikut surveanumate ja soojusvaheti rakenduste jaoks?
V: Surveanumate ja soojusvaheti rakenduste jaoks mõeldud ASME B348 GR1, GR2 ja GR4 valikut reguleerib tugevuse ja vormitavuse vaheline pöördvõrdeline seos, samuti spetsiifiline korrosioonikeskkond. Need kolm klassi esindavad kaubanduslikult puhta titaani omaduste spektrit, millest igaüks on optimeeritud erinevate disainiprioriteetide jaoks.
GR1pakub kõrgeimat vormitavust ja elastsust. Oma minimaalse tõmbetugevusega 240 MPa ja maksimaalse hapnikusisaldusega 0,18%, on GR1 erakordne venivus (tavaliselt 24% või rohkem) ja seda saab külm{5}}vormida keerukateks kujunditeks ilma pragudeta. See on eelistatud valik rakenduste jaoks, mis nõuavad tõsist painutamist, ääristamist või sügavtõmbamist, nagu torulehed, keerulised anumapead ja paisumislõõts. Selle keevitatavus on samuti parem, kuna kuumuse{8}}mõjutsoonis on minimaalne murenemise oht. Selle madalam tugevus tähendab aga, et samaväärse rõhutaseme saavutamiseks võib vaja minna paksemaid sektsioone.
GR2esindab optimaalset tasakaalu enamiku surveanumate rakenduste jaoks. Minimaalne tõmbetugevus 345 MPa ja hapnikusisaldus 0,25%, tagab piisava tugevuse ASME VIII jaotise 1. jao surveanuma konstruktsioonile, säilitades samal ajal suurepärase vormitavuse ja keevitatavuse. GR2 on vaikevalik kest--ja-torusoojusvahetite, reaktorianumate ja torustikusüsteemide jaoks keemilises töötlemises, eriti kloriidide, märga kloori ja oksüdeerivate hapetega seotud teenuste puhul. Selle korrosioonikindlus on peaaegu identne GR1-ga, kuna passiivne oksiidkile on kõigi kaubanduslikult puhaste klasside puhul võrdselt stabiilne.
GR4eelistab tugevust vormitavusele. Selle minimaalse tõmbetugevusega 550 MPa võimaldab see õhemaid seinalõike, vähendades kaalu ja materjalikulu. Kuid see tugevuse suurenemine on tingitud vähenenud plastilisusest ja suurenenud raskustest külmvormimisel. GR4 on tavaliselt ette nähtud rakenduste jaoks, kus esineb suur mehaaniline koormus, näiteks kõrgsurvepumba võllid, kinnitusdetailid ja konstruktsioonikomponendid rõhupiirsüsteemides. Selle keevitatavus on endiselt vastuvõetav, kuid paksemate osade puhul võib pragunemise vältimiseks olla vajalik eelsoojendus või keevitusjärgse{7}kuumtöötlus.
3. K: Millised on kriitilised tootmis- ja kvaliteedikontrolli nõuded ASME B348 ümarvarrastele, mis on ette nähtud ASME VIII jaotise surveanuma ehitamiseks?
V: Kui ASME B348 ümarlatid hangitakse kasutamiseks ASME VIII jaotise surveanuma konstruktsioonis-, näiteks äärikupoltide, düüside või sisemiste tugede jaoks-, ulatuvad kvaliteedikontrolli- ja sertifitseerimisnõuded oluliselt kaugemale kui põhimaterjali spetsifikatsioon. Materjal peab vastama ASME katelde ja surveanumate koodeksile, mis seab jälgitavusele, katsetamisele ja dokumenteerimisele lisanõuded.
Esiteks peab materjali tootma veski, mis hoiab anASME volikirija säilitab nõuetele vastava kvaliteedisüsteemiASME II jaotis, A osa(Rauamaterjalide spetsifikatsioonid). Materjal peab kandmaASME "N" tempelvõi olema jälgitav rajatisele, mis on volitatud tootma materjali koodide koostamiseks. Iga baariga peab kaasas olema sertifitseeritudMaterjali testimise aruanne (MTR)mis ei sisalda mitte ainult keemilist analüüsi ja mehaanilisi omadusi ASME B348 järgi, vaid ka kinnitust vastavuse kohta ASME II jaotise spetsifikatsioonile.
Teiseksmittepurustav testimine (NDT)nõuded on sageli rangemad. Kriitilise rõhu -säilitamise rakenduste puhul on 100% ultrahelitestimine (UT) kohustuslik, et tagada sisemiste vigade (nt tühimikud, kandmised või laminaadid) puudumine. Vastuvõtmise kriteeriumid viitavad tavaliseltASME V jaotis(Mittepurustav uurimine) kalibreerimisstandarditega, nagu kindla läbimõõduga{0}}põhjamised augud.
Kolmandakskuumtöötlemise valideerimineon hädavajalik. Kuigi kaubanduslikult puhtaid sorte tarnitakse tavaliselt lõõmutatud olekus, tuleb lõõmutamisprotsess dokumenteerida ja seda kontrollida, et tagada ühtlane mikrostruktuur. Poltidega kinnitamisel kasutatavate vardade puhul võivad lisanõuded hõlmata kõvaduse testimist (ühtluse tagamiseks) ja kõrgendatud temperatuuriga töötamise korral pingerebenduskatset.
Lõpukspositiivne materjali tuvastamine (PMI)sageli nõutakse vastuvõtmise etapis, et kontrollida, kas tarnitud materjal vastab sertifikaadile. See on eriti oluline kaubanduslikult puhaste klasside puhul, mille visuaalne välimus on identne ja ainult keemilise analüüsi abil saab GR1 eristada GR2-st või GR4-st.
4. K: Kuidas toimib ASME B348 kaubanduslikult puhta titaanvardade korrosioonikindlus spetsiifilistes keemilistes keskkondades, nagu merevesi, märg kloor ja redutseerivad happed, ning millised on piirangud?
V: ASME B348 kaubanduslikult puhtad titaaniklassid (GR1, GR2, GR4) on tuntud oma erakordse korrosioonikindluse poolest, mis tuleneb stabiilse, kleepuva ja iseparaneva titaandioksiidi (TiO₂) passiivse kile moodustumisest. Kuid jõudlus varieerub oluliselt sõltuvalt konkreetsest keemilisest keskkonnast.
Mere- ja merekeskkonnasKõigil CP titaani klassidel on peaaegu täielik korrosioonikindlus. Need on vastupidavad punktkorrosioonile, pragude korrosioonile ja pingekorrosioonipragudele (SCC) merevees kuni temperatuurini ligikaudu 120 kraadi (250 kraadi F). See muudab need materjaliks avamereplatvormide, magestamistehaste ja meresoojusvahetite jaoks. Erinevalt austeniitsetest roostevabast terasest kloriidide olemasolu ei häiri passiivset kilet.
Märjas kloorgaasis ja oksüdeerivates hapetes(näiteks lämmastikhape) on titaanil silmapaistev vastupidavus. Nende keskkondade oksüdeeriv iseloom tegelikult soodustab ja stabiliseerib passiivset oksiidkilet. GR2 kasutatakse laialdaselt tselluloosi- ja paberitehaste kloordioksiidi pleegitustornides, samuti lämmastikhappe töötlemise seadmetes.
CP titaani piirang ilmneb redutseerivas happelises keskkonnasvesinikkloriidhape (HCl) või väävelhape (H2SO4), eriti kõrgendatud temperatuuridel ja oksüdeerijate puudumisel. Nendes tingimustes võib passiivne kile laguneda, mis viib kiire ühtlase korrosioonini. Näiteks 5% vesinikkloriidhappes toatemperatuuril võib CP-titaanil olla vastuvõetav korrosioonikiirus, kuid temperatuuril 60 kraadi või kõrgemal muutub korrosioonikiirus lubamatult kõrgeks. Samamoodi ei ole õhuvabas väävelhappes titaan soovitatav.
Nende piirangute lahendamiseks kasutavad disainerid mitmeid strateegiaid:
Legeerimine- üleminek titaanisulamitele, nagu klass 7 (Ti-Pd) või klass 12 (Ti-Mo-Ni), et parandada happekindlust
Protsessi juhtimine- tagades oksüdeerivate ainete olemasolu (nt lahustunud hapnik, raud
