1. Otázka: Aký je zásadný rozdiel medzi označeniami „CP“ a „GR“ v ASME B348 a ako CP2, CP4, GR1 a GR2 navzájom korelujú z hľadiska chemického zloženia a mechanických vlastností?
Odpoveď: Rozdiel medzi označeniami „CP“ a „GR“ v ASME B348 odráža vývoj štandardov pre triedenie titánu v rôznych regulačných rámcoch. Historicky označenie „CP“ (Commercially Pure) pochádza zo starších leteckých a vojenských špecifikácií, najmä noriem AMS a MIL-T, kde CP1 až CP4 označovali zvyšujúci sa obsah kyslíka a zodpovedajúce úrovne pevnosti. V modernom ASME B348 (ASME verzia ASTM B348) norma z veľkej časti prevzala nomenklatúru „GR“ (Grade), ktorá je všeobecne uznávanejším systémom pod kódmi ASTM a ASME.
CP2priamo koreluje s2. stupeň (GR2). Je to najširšie špecifikovaný komerčne čistý titán, ktorý sa vyznačuje obsahom kyslíka maximálne 0,25 %, minimálnou pevnosťou v ťahu 345 MPa (50 ksi) a výnimočnou odolnosťou proti korózii v kombinácii s dobrou ťažnosťou a zvárateľnosťou.CP4, naopak, koreluje s4. ročník (GR4), najvyššia pevnosť medzi komerčne čistými druhmi, s obsahom kyslíka do 0,40 % a minimálnou pevnosťou v ťahu 550 MPa (80 ksi).
GR1(ktorý nemá žiadny priamy ekvivalent CP v staršom štvor{0}}vrstvovom systéme) predstavuje komerčne čistú triedu s najnižšou pevnosťou, s obsahom kyslíka maximálne 0,18 % a minimálnou pevnosťou v ťahu 240 MPa (35 ksi). Špecifikuje sa tam, kde sa vyžaduje maximálna tvárnosť a výnimočná ťažnosť, ako napríklad pri hlboko ťahaných súčiastkach alebo pri výrobe zložitých plechov.
Z pohľadu obstarávania je pochopenie tejto korelácie kritické. ASME B348 GR2 môže spĺňať špecifikáciu vyžadujúcu „CP2“, ale kupujúci musí overiť, či materiál spĺňa špecifické limity kyslíka a mechanické požiadavky zamýšľaného kódu. Naopak, „CP4“ nie je označenie uznávané v súčasnej norme ASME B348; správna moderná špecifikácia by bola ASME B348 Grade 4. Inžinieri špecifikujúci tieto materiály by sa mali odvolávať na aktuálne označenia ASME alebo ASTM, aby sa predišlo nejednoznačnostiam pri obstarávaní.
2. Otázka: Aké sú kľúčové rozdiely v tvárnosti, zvariteľnosti a odolnosti voči korózii medzi ASME B348 GR1, GR2 a GR4 a ako tieto vlastnosti vedú k výberu materiálu pre aplikácie tlakových nádob a výmenníkov tepla?
Odpoveď: Výber medzi ASME B348 GR1, GR2 a GR4 pre aplikácie tlakových nádob a výmenníkov tepla sa riadi inverzným vzťahom medzi pevnosťou a tvarovateľnosťou, ako aj špecifickým koróznym prostredím. Tieto tri triedy predstavujú spektrum vlastností komerčne čistého titánu, pričom každá je optimalizovaná pre iné priority dizajnu.
GR1ponúka najvyššiu tvárnosť a ťažnosť. So svojou minimálnou pevnosťou v ťahu 240 MPa a maximálnym obsahom kyslíka 0,18 % vykazuje GR1 výnimočné predĺženie (zvyčajne 24 % alebo viac) a môže byť tvarované za studena- do zložitých tvarov bez praskania. Je to preferovaná voľba pre aplikácie vyžadujúce silné ohýbanie, obrubovanie alebo hlboké ťahanie, ako sú rúrkové plechy, zložité hlavy nádob a expanzné vlnovce. Jeho zvárateľnosť je tiež vynikajúca, s minimálnym rizikom skrehnutia v tepelne-ovplyvnenej oblasti. Jeho nižšia pevnosť však znamená, že na dosiahnutie ekvivalentných tlakových hodnôt môžu byť potrebné hrubšie časti.
GR2predstavuje optimálnu rovnováhu pre väčšinu aplikácií tlakových nádob. S minimálnou pevnosťou v ťahu 345 MPa a obsahom kyslíka 0,25% poskytuje primeranú pevnosť pre konštrukciu tlakovej nádoby ASME Section VIII, Division 1 pri zachovaní vynikajúcej tvarovateľnosti a zvárateľnosti. GR2 je predvolenou voľbou pre plášťové-a{7}}rúrkové výmenníky tepla, reaktorové nádoby a potrubné systémy v chemickom spracovaní, najmä pre služby zahŕňajúce chloridy, vlhký chlór a oxidačné kyseliny. Jeho odolnosť proti korózii je takmer identická s GR1, pretože pasívny oxidový film je rovnako stabilný vo všetkých komerčne čistých triedach.
GR4uprednostňuje pevnosť pred tvarovateľnosťou. S minimálnou pevnosťou v ťahu 550 MPa umožňuje tenšie časti stien, čím sa znižuje hmotnosť a spotreba materiálu. Toto zvýšenie pevnosti však prichádza za cenu zníženej ťažnosti a zvýšených ťažkostí pri tvárnení za studena. GR4 je zvyčajne určený pre aplikácie, kde dochádza k vysokému mechanickému zaťaženiu, ako sú vysokotlakové hriadele čerpadiel, upevňovacie prvky a konštrukčné komponenty v systémoch na hranici tlaku. Jeho zvárateľnosť zostáva prijateľná, ale pre hrubšie časti môže byť potrebné predhriatie alebo tepelné spracovanie po zvarení, aby sa predišlo praskaniu.
3. Otázka: Aké sú kritické požiadavky na výrobu a kontrolu kvality pre okrúhle tyče ASME B348 určené na konštrukciu tlakových nádob ASME sekcie VIII?
Odpoveď: Keď sa zaobstarajú okrúhle tyče ASME B348 na použitie pri konštrukcii tlakových nádob ASME sekcie VIII-ako sú prírubové skrutky, dýzy alebo vnútorné podpery-, požiadavky na kontrolu kvality a certifikáciu výrazne presahujú špecifikáciu základného materiálu. Materiál musí byť v súlade s ASME Kódexom kotlov a tlakových nádob, ktorý ukladá dodatočné požiadavky na sledovateľnosť, testovanie a dokumentáciu.
Po prvé, materiál musí byť vyrobený v mlyne, ktorý držíOsvedčenie o autorizácii ASMEa udržiava systém kvality v súlade sASME oddiel II, časť A(Špecifikácie železného materiálu). Materiál musí zniesťASME pečiatka "N".alebo byť vysledovateľné do zariadenia oprávneného vyrábať materiál na zostavenie kódu. Ku každej tyči musí byť priložený certifikátSpráva o teste materiálu (MTR)ktorá zahŕňa nielen chemickú analýzu a mechanické vlastnosti podľa ASME B348, ale aj vyhlásenie o zhode so špecifickou špecifikáciou ASME oddiel II.
po druhé,nedeštruktívne testovanie (NDT)požiadavky sú často prísnejšie. Pre aplikácie na udržanie kritického tlaku- je povinné 100 % ultrazvukové testovanie (UT), aby sa zabezpečila absencia vnútorných chýb, ako sú dutiny, inklúzie alebo laminácie. Kritériá prijatia zvyčajne odkazujúASME sekcia V(Nedeštruktívne vyšetrenie) s kalibračnými štandardmi, ako sú ploché-diery na dne so špecifikovanými priemermi.
po tretie,potvrdenie tepelného spracovaniaje nevyhnutné. Zatiaľ čo komerčne čisté druhy sa zvyčajne dodávajú v žíhanom stave, proces žíhania musí byť zdokumentovaný a kontrolovaný, aby sa zabezpečila konzistentná mikroštruktúra. Pre tyče používané pri skrutkovacích aplikáciách môžu dodatočné požiadavky zahŕňať testovanie tvrdosti (na zaistenie rovnomernosti) a pri prevádzke pri zvýšenej teplote testovanie pretrhnutia napätím.
nakoniecpozitívna identifikácia materiálu (PMI)sa často vyžaduje v prijímacej fáze overiť, či dodaný materiál zodpovedá certifikácii. Toto je obzvlášť dôležité pre komerčne čisté druhy, kde je vizuálny vzhľad identický a iba chemická analýza dokáže rozlíšiť GR1 od GR2 alebo GR4.
4. Otázka: Ako sa prejavuje odolnosť proti korózii komerčne čistých titánových tyčí ASME B348 v špecifických chemických prostrediach, ako je morská voda, vlhký chlór a redukčné kyseliny, a aké sú obmedzenia?
Odpoveď: Komerčne čisté druhy titánu ASME B348 (GR1, GR2, GR4) sú známe svojou výnimočnou odolnosťou proti korózii, ktorá je odvodená od vytvorenia stabilného, priľnavého a samo{4}}hojiaceho sa pasívneho filmu oxidu titaničitého (TiO₂). Výkon sa však výrazne líši v závislosti od konkrétneho chemického prostredia.
V morskom a morskom prostredíVšetky druhy titánu CP vykazujú prakticky úplnú odolnosť voči korózii. Sú odolné voči jamkovej korózii, štrbinovej korózii a koróznemu praskaniu pod napätím (SCC) v morskej vode až do teploty približne 120 stupňov (250 stupňov F). Vďaka tomu sú materiálom voľby pre pobrežné plošiny, odsoľovacie zariadenia a námorné výmenníky tepla. Prítomnosť chloridov nenarúša pasívny film, na rozdiel od austenitických nehrdzavejúcich ocelí.
Vo vlhkom plynnom chlóre a oxidačných kyselinách(ako je kyselina dusičná), titán vykazuje vynikajúcu odolnosť. Oxidačná povaha týchto prostredí skutočne podporuje a stabilizuje pasívny oxidový film. GR2 sa široko používa v chlórdioxidových bieliacich vežiach v celulózkach a papierňach, ako aj v zariadeniach na spracovanie kyseliny dusičnej.
Obmedzenie CP titánu sa vyskytuje v redukčných kyslých prostrediachako je kyselina chlorovodíková (HCl) alebo kyselina sírová (H2SO4), najmä pri zvýšených teplotách a v neprítomnosti oxidačných činidiel. Za týchto podmienok sa môže pasívny film rozpadnúť, čo vedie k rýchlej rovnomernej korózii. Napríklad v 5% kyseline chlorovodíkovej pri teplote miestnosti môže CP titán vykazovať prijateľné rýchlosti korózie, ale pri 60 stupňoch alebo vyšších sa rýchlosť korózie stáva neprijateľne vysokou. Podobne v odvzdušnenej kyseline sírovej sa titán neodporúča.
Na riešenie týchto obmedzení používajú dizajnéri niekoľko stratégií:
Legovanie- prechod na zliatiny titánu, ako je trieda 7 (Ti-Pd) alebo trieda 12 (Ti-Mo-Ni) na zvýšenie odolnosti voči kyselinám
Riadenie procesu- zabezpečujúce prítomnosť oxidujúcich látok (napr. rozpustený kyslík, železitý
