1. Standarden og dens omfang: Hva betegner ASME SB348, og hvordan passer GR1, GR2, CP2 og CP4 inn?
ASME SB348 er American Society of Mechanical Engineers (ASME) betegnelse for standardspesifikasjonen for "Titanium and Titanium Alloy Bars and Billets." Den er funksjonelt identisk med ASTM B348, men er spesifikt tatt i bruk i ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC). Denne bruken er kritisk fordi den betyr at materialer som oppfyller SB348 er godkjent for bruk i design og konstruksjon av trykksatt utstyr, slik som kar, varmevekslere og rørsystemer.
Karakterene det er snakk om er alle Commercially Pure (CP) Titanium, differensiert etter deres styrke, som er kontrollert av deres oksygen- og jerninnhold.
GR1 (grad 1): Den mest duktile og mykeste CP-kvaliteten. Tilbyr den høyeste formbarheten og slagfastheten, men den laveste styrken.
GR2 (Klasse 2): Standard og mest brukte CP-kvalitet. Det gir en optimal balanse mellom styrke, duktilitet og korrosjonsbestandighet. Det er arbeidshesten til den kjemiske prosessindustrien.
CP2: Dette er en eldre, eldre betegnelse som i hovedsak tilsvarer moderne GR2. Du vil vanligvis finne "GR2" på moderne mølletestrapporter.
CP4 / GR4 (Klasse 4): Den sterkeste av de ulegerte CP-kvalitetene. Den brukes når det kreves korrosjonsbestandighet til rent titan, men designet krever høyere styrke enn GR2 kan gi.
"Round Bar"-formen er et grunnleggende halv{0}}produkt som brukes til maskinering av komponenter som flenser, ventilstammer, pumpeaksler og festemidler for trykksystemer.
2. Trykkbeholderdesignerens valg: Hvordan velger en designer mellom GR1, GR2 og GR4 for et ASME-kodebeholder?
Utvalget er en klassisk ingeniørmessig avveining-mellom korrosjonsmotstand, styrke og fabrikasjonsevne, alt innenfor rammen av ASME-koden.
Velg ASME SB348 GR1 når:
Maksimal korrosjonsmotstand er avgjørende: Dens overlegne duktilitet betyr ofte bedre motstand i visse aggressive medier og en større margin for formingsoperasjoner.
Ekstrem formbarhet er påkrevd: For komponenter som krever kraftig kaldforming, for eksempel dype-trukne hoder eller komplekse U-bøyninger i varmevekslerrør, er GR1s lave styrke og høye forlengelse ideelle.
Applikasjonen er ikke særlig stresset: Den er egnet for foring, bafler eller slanger i lavtrykkstjenester.
Velg ASME SB348 GR2 når:
Du trenger standard «Best All-Around»-utøver: Dette er standardvalget for de aller fleste apper. Den tilbyr en utmerket kombinasjon av:
Tilstrekkelig styrke for de fleste trykkholdende-design.
Utmerket korrosjonsbestandighet.
God sveisbarhet og formbarhet.
Typiske bruksområder: Kjemisk prosessrør, varmevekslerskall og rørplater, karskall og dyser i tjenester som involverer klorider, sjøvann og oksiderende syrer.
Velg ASME SB348 GR4 når:
Høyere styrke er nødvendig, men en legering er ikke berettiget: Hvis en komponent designet i GR2 resulterer i en veldig tykk, tung vegg, gir bytte til GR4 en reduksjon i veggtykkelse og vekt samtidig som den utmerkede korrosjonsprofilen til rent titan opprettholdes.
For å unngå bruk av en høyere-kostnadslegering: Det fungerer som en kostnadseffektiv-løsning for å bygge bro mellom GR2 og dyrere titanlegeringer som Gr5 (Ti-6Al-4V).
Bruksområder: Høyere-trykkbeholdere, tykke-reaktorer og festemidler der GR2-styrken er utilstrekkelig.
Den endelige utformingen er styrt av ASME Seksjon II (materialegenskaper) og Seksjon VIII (designregler), som gir tillatte spenningsverdier for hver klasse ved forskjellige temperaturer.
3. Korrosjonsbestandighet i industriell bruk: Er korrosjonsegenskapene til disse CP-karakterene forskjellige, og hvordan påvirker det utvalget?
Alle kommersielt rene titankvaliteter (GR1, GR2, GR4) henter sin korrosjonsmotstand fra den samme mekanismen: et stabilt, vedheftende og selvhelende overflateoksidlag (primært TiO₂). Derfor er deres generelle korrosjonsmotstand i de fleste miljøer veldig lik.
De kritiske forskjellene oppstår ikke fra en endring i oksidlagets iboende stabilitet, men fra materialets respons på mekaniske faktorer og fabrikasjonsfaktorer påvirket av dets styrke og duktilitet.
Motstand mot erosjon-Korrosjon: I høyhastighetstjenester (f.eks. pumpehjul, innløpsdyser), kan den hardere og sterkere GR4 gi marginalt bedre motstand mot erosjon-korrosjon sammenlignet med de mykere GR1 og GR2.
Motstand mot sprekkkorrosjon: I tette sprekker (under pakninger, avleiringer) i varme kloridløsninger kan alle CP-kvaliteter være følsomme. Imidlertid kan den overlegne duktiliteten til GR1 noen ganger gi en liten fordel ved å la materialet deformeres og redusere tettheten til sprekken. For bruk med alvorlig sprekkkorrosjon er en palladium-forbedret kvalitet som GR7 ofte nødvendig.
Fabrikasjon-Indusert sårbarhet: Under sveising og forming kan restspenninger bli introdusert. I en svært belastet tilstand kan materialet være mer utsatt for visse former for korrosjon, som Stress Corrosion Cracking (SCC), selv om titan er svært motstandsdyktig. Den høyere styrken til GR4 resulterer i høyere restspenninger for samme tøyning, noe som er en vurdering i aggressive miljøer.
Utvalgsinnsikt: For de fleste standard kjemiske tjenester (sjøvann, klorater, nitrater) er korrosjonsytelsen til GR1, GR2 og GR4 faktisk identisk. Valget er derfor drevet av mekaniske designkrav snarere enn en betydelig forskjell i kjemisk motstand.
4. Fabrikasjon for samsvar med kode: Hva er de viktigste sveise- og formingshensynene for SB348 CP titanstenger i ASME-prosjekter?
Fremstilling av CP-titan for ASME-stempelprosjekter krever streng overholdelse av prosedyrer for å opprettholde materialets korrosjonsmotstand og mekaniske egenskaper.
Sveising (GTAW/TIG er standard):
Utmerket sveisbarhet: Alle CP-kvaliteter (GR1, GR2, GR4) anses som utmerket for sveising. De er ikke utsatt for å-sveisesprekker.
Det absolutte kravet: Skjerming. Den mest kritiske faktoren er å beskytte den smeltede sveisepytten og den varme -påvirkede sonen (HAZ) mot atmosfærisk forurensning av luft (oksygen og nitrogen). Dette krever:
Primær skjerming: Høy-argon eller helium fra TIG-fakkelen.
Trailing Shield: En enhet festet til brenneren for å oversvømme den kjølende sveisestrengen med inert gass.
Ryggspyling: Rotsiden av sveisen må renses med argon for å forhindre oksidasjon av undersiden.
Fyllmetall: Fyllmetallet matcher vanligvis basismetallkvaliteten (f.eks. ERTi-2 for sveising av GR2). Det er imidlertid vanlig og akseptabelt å bruke et fyllmetall som er en grad lavere i styrke (f.eks. ERTi-2 for sveising av GR4) for å maksimere sveiseduktiliteten. Dette må spesifiseres i sveiseprosedyrespesifikasjonen (WPS).
Forming og bøying:
Kaldforming: Alle CP-kvaliteter kaldformes lett-. GR1, med sin høyeste duktilitet, er den beste for alvorlige formingsoperasjoner. GR2 egner seg for det meste av bøying og forming. GR4, som er den sterkeste, krever større formingskrefter og har mer tilbakefjæring.
Varmforming: For mer komplekse former utføres varmforming mellom 425 grader - 650 grader (800 grader F - 1200 grader F). Dette må gjøres i en ovn med en lett oksiderende eller inert atmosfære for å hindre hydrogenopptak, som kan sprø titanet.
Alle fabrikasjonsaktiviteter, spesielt sveising, må utføres i henhold til en kvalifisert WPS i henhold til ASME Seksjon IX.
5. Materialverifisering og sertifisering: Hvilken dokumentasjon og testing kreves for at en ASME SB348 Titanium Bar skal brukes i et kode-stemplet fartøy?
Bruk av materiale i et ASME-kode-stemplet fartøy krever streng verifisering for å sikre at det er i samsvar med den spesifiserte standarden. Dette leveres av materialprodusenten/leverandøren i form av spesifikk dokumentasjon.
1. Samsvarssertifikat (C av C): Et dokument fra leverandøren som sier at materialet er i samsvar med kravene til ASME SB348 og spesifisert karakter. Dette er minimumsnivået for sertifisering.
2. Mill Test Report (MTR) / Certificate of Conformity: Dette er det avgjørende og typisk påkrevde dokumentet. En MTR er ikke et enkelt sertifikat; det er en detaljert rapport som inneholder faktiske testresultater fra materialpartiet (varme) som stangen ble produsert fra. Den må inneholde:
Varmenummer: En unik identifikator som gir full sporbarhet til den originale smelten.
Kjemisk analyse: Faktiske resultater for alle elementer spesifisert i SB348 for karakteren (f.eks. Ti, O, Fe, N, C, H).
Mekaniske egenskaper: Faktiske resultater fra strekktester (strekkstyrke, flytestyrke, forlengelse) utført på prøver fra samme varme og tilstand.
Ytterligere tester: Hvis det er spesifisert i innkjøpsordren, kan resultater for ytterligere tester som utflatingstester (for slanger) eller hardhetstester inkluderes.
3. Materialidentifikasjon: Selve den fysiske linjen må være merket med relevant informasjon, vanligvis ved hjelp av en lav-stressstempling eller tagger, inkludert:
Produsentens navn eller logo
Spesifikasjon (f.eks. ASME SB348)
Karakter (f.eks. GR2)
Varmenummer
Størrelse
Fartøyprodusenten er ansvarlig for å gjennomgå MTR for å verifisere samsvar før materialet brukes i konstruksjonen. Inspektøren som representerer "U"- eller "UM"-stempelholderen vil revidere disse postene som en del av deres tilsyn. Denne strenge kjeden av dokumentasjon og sporbarhet er grunnleggende for sikkerheten og påliteligheten til ASME trykkutstyr.
