Titaaniliittimet ja niiden rooli syövyttävissä piireissä
Titaaniset liitoskappaleet - kulmakappaleet, tiitat, supistimet, päiden päät ja laipat - liittyvät putkistoon, joka löytyy kuori-ja-putkilämmönvaihtimista, suolanpoistojunista, kemiallisista reaktoreista, savukaasujen pesureista ja offshore-merivesijärjestelmistä. Metallin tiheys on noin 4,5 g/cm3, noin 60 % hiiliteräksen tiheydestä, ja sen passiivinen oksidikalvo uudistuu millisekunnissa naarmuuntumisen jälkeen, joten kloridit, hypokloriitti ja hapettavat hapot hyökkäävät siihen paljon hitaammin kuin austeniittista ruostumatonta terästä. Liittimet toimitetaan yleensä ASTM B363 / ASME SB363:lle kaupallisesti puhtaina laatuina, kuten Grade 2 ja Grade 12, ja Grade 7 valitaan silloin, kun kuumapelkistyskloridipalvelussa tarvitaan suurempaa pistesyöpymisvastusta.
Sähköntuotannossa, meriveden suolanpoistossa ja kemiallisessa käsittelyssä on jo kysyntää, mutta titaaniliitosten asennettu määrä on paljon pienempi kuin ruostumattoman teräksen tai kupari{0}}nikkelivastineiden. Syyt ovat pikemminkin teknisiä ja kaupallisia kuin sopivien sovellusten puutetta.
Kustannusrakenne ja tuotantotuotto
Sienituotannon, tyhjiökaarisulatuksen ja monivaiheisen viimeistelyn ansiosta titaani on yksi kalleimmista yleisistä teknisistä metalleista -kilokohtaisesti laskettuna. Kun sama päittäis-hitsauksen geometria voidaan valmistaa halvemmasta seoksesta, suunnittelijat vaihtavat titaaniin vain silloin, kun koko-elinikäinen hinta - huoltoväli, seisokit ja vaihtotiheys - oikeuttavat palkkion. Tämä laskelma toimii hyvin merivedelle, klooratulle vedelle ja hapettaville kemikaalilinjoille ja huonosti hyvänlaatuisille laitoksille.
Tuotto on toinen kaupallinen rajoite. Saumaton titaaniputki alkaa suulakepuristetusta ontelosta ja kulkee sitten valssaus-, oikaisu-, hehkutus- ja peittausvaiheiden läpi. Ohut-seinämäinen, korkea-lujuus ja pitkä Hitsattu putki ja siitä tehdyt liittimet välttävät osan näistä kustannuksista, mutta siirtävät laaturiskin pitkittäissaumaan ja sen lämpö{6}}vaikutusalueelle. Taulukossa 1 on yhteenveto käytännön seurauksista.
| Tekijä | Vaikutus varusteisiin | Tyypillinen vastatoimi |
|---|---|---|
| Raaka-ainekustannukset | Korkeampi kilohinta kuin ruostumaton teräs | Rajoita käyttö kloridiin ja hapettaviin tarkoituksiin |
| Matala saumaton tuotto | Pidempi toimitusaika, enemmän romua | Tilaa hitsattu rakenne, jos koodi sallii |
| Korkea jousi | Taivutussäde ja ovaalin poikkeama | Ylikuormituksen kompensointi ja karan taivutus |
| Hitsauksen herkkyys | Huokoisuus, saastuminen, haurastuminen | Argonsuojaus ja peittaus hitsauksen jälkeen |
Muovaus-, takajousi- ja hitsaushaasteita
Titaanilla on korkea myötölujuus-lujuus-/-kimmomoduuli-, joten elastisuuden palautuminen kylmätaivutuksen aikana on huomattavaa. Muodostettu mutka ponnahtaa taaksepäin enemmän kuin sama taivutus hiiliteräksessä, mikä tekee lopullisesta kulmasta, säteestä ja soikeasta vaikeampaa pitää kiinni ja vaatii kompensointia muotoilutyökalussa tai tuurnassa porauksessa. Putken päät vaativat yleensä koneistuksen, viisteyden ja hitsauksen, ja jokainen näistä toimenpiteistä on suoritettava puhtaalla työkalulla, koska upotettu rautakontaminaatio tulee korroosion alkamiskohtaksi.
Hitsaus lisää kaksi riskiä: hapen, typen ja vedyn kerääntyminen-yli 400 asteen lämpötilaan sekä huokoisuus riittämättömästä suojauksesta. Reiän puhdistaminen argonilla, lämmöntuoton säätely ja valmiin liitoksen peittaus tai harjaus pitävät hitsin korroosionkestävänä perusmetallina.
Korroosiokäyttäytyminen todellisissa käyttöolosuhteissa
Titaani ei ole immuuni kaikille väliaineille. Pitkäaikaisessa -titaanista lauhdutinletkussa suoritetussa kenttätarkastuksessa on havaittu vakavia rei'ityksiä ja reunojen repeämiä sekä sisä- että ulkopinnoilla pitkän huollon jälkeen, ja voimakkaasti pelkistyvät tai hapen{2}}nälkäiset ympäristöt voivat aiheuttaa nopean hyökkäyksen, ellei valita palladium-laakereita, kuten luokkaa 7. Vedetön metanoli, kuiva kloori ja jotkut kuumat väkevät hapot ovat myös turvallisen kuoren ulkopuolella. Laadun valinta ja maksimikäyttölämpötila kuuluvat siis samaan päätökseen kuin putken halkaisija ja seinämän paksuus.
Muodonhallinta, mikrorakenne ja laadunvarmistus
Jokainen muodostus jättää pysyvän jäljen valmiiseen osaan. Kohtuullinen vähennys parantaa tehokkuutta ja hajottaa karkean valurakenteen hienoiksi, yhtenäisiksi rakeiksi. Liiallinen pelkistys lisää muovausvastusta, aiheuttaa paikallista lämpötilan nousua, epätasaista venymistä ja epänormaalia raekasvua, ja voi jättää liitosten taipuisuuden heikommaksi kuin sen myllysertifikaatti antaa ymmärtää. Hallittu muodonmuutos kehittää tietoisesti tekstuuria säteittäis-, aksiaali- ja kehäsuunnassa, jolloin lujuus, väsymisikä ja sitkeys tasapainotetaan valmiissa sovituksessa.
Tuotanto päätetään yleensä mittatarkastuksella, kovuus- ja taivutustestillä, hydrostaattisella tai pneumaattisella kestävyystestillä ja EN 10204 3.1:lle myönnettävällä myllysertifikaatilla, joka tallentaa kemiallisen koostumuksen ja mekaaniset ominaisuudet.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mikä on tärkein syy, miksi titaaniliittimiä ei käytetä laajemmin?
Korkeiden raaka-ainekustannusten ja alhaisen tuotantotuoton yhdistelmä, erityisesti saumattomien ohutseinäisten-putkien osalta, pitää hinnan ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vaihtoehtojen yläpuolella hyväntahtoisiin töihin.
K: Mitä laatuja käytetään titaaniliittimiin?
Grade 2 ja Grade 12 ovat yleisiä valintoja, kun taas Grade 7, jossa on 0,12-0,25 % palladiumia, valitaan kuumapelkistyskloridipalveluun.
K: Miksi titaani ponnahtaa takaisin niin paljon taivutuksen aikana?
Titaanissa yhdistyy korkea myötöraja ja kohtalainen kimmokerroin, joten suuri osa muodonmuutoksesta on elastista ja palautuu, kun kuorma on poistettu.
K: Onko titaani täysin korroosionkestävä?
Ei. Se kestää hyvin klorideja ja hapettavia happoja, mutta sitä voidaan hyökätä voimakkaasti pelkistävissä, hapettomissa tai vedettömässä väliaineessa ja korotetussa lämpötilassa.
K: Miten läpikulkumuodonmuutos vaikuttaa sovituksen laatuun?
Kohtuulliset vähennykset jalostavat jyvien rakennetta ja parantavat ominaisuuksia, kun taas liialliset vähennykset aiheuttavat paikallista kuumenemista, epätasaista jännitystä ja epänormaalia jyvien kasvua.
K: Mitkä standardit kattavat titaaniliittimet ja -putket?
ASTM B363 ja ASME SB363 kattavat muokatut titaaniliittimet, kun taas ASTM B338 ja ASTM B862 peittävät saumattoman ja hitsatun putken.
