Titanyum Kaynaklı Boru Düşük Sıcaklıkta Kullanılabilir mi? ASTM B338'e göre 2. Sınıf

Titanyum Kaynaklı Boru Düşük Sıcaklıkta Kullanılabilir mi?

Evet. Titanyum kaynaklı boru, kriyojenik hizmette iyi performans gösterir ve düzenli olarak karbon çeliğinin kırılgan hale geldiği sıcaklığın çok altında kullanılır. Titanyum, altıgen, sıkı-sıkı paketlenmiş bir kristal yapıya sahiptir ve ferritik çeliklerin gösterdiği belirgin sünek--kırılgan geçişi sergilemez; dolayısıyla, Sınıf 2 gibi ticari olarak saf kaliteler, sıvı helyumun sıcaklığına kadar faydalı darbe dayanıklılığını korur. Titanyum boru, sıvılaştırılmış doğal gaz servisinde yaklaşık -162 C'de, hava ayırmalı soğuk kutularda yaklaşık -196 C'de ve sıvı hidrojen sistemlerinde -253 C civarında bulunur.

Niteliği, bu kriyojenik yeteneğin yalnızca kaynak ve borunun her ikisinin de doğru şekilde yapılması ve doğru şekilde belirtilmesi durumunda malzemeye ait olmasıdır. Ara yer kirliliği, hidrojen toplanması veya zayıf şekilde korunan bir kaynak, ana metal sağlam olsa bile düşük-sıcaklık dayanıklılığını yok edecektir.

Titanyum Düşük Sıcaklıkta Nasıl Davranır?

Sıcaklık düştükçe mukavemet artar.Derece 2'nin çekme ve akma mukavemeti soğuma sırasında önemli ölçüde artarken uzama yüksek kalır, tipik olarak yüzde 20'nin oldukça üzerindedir, böylece malzeme sünekliğini kaybetmeden mukavemet kazanır.

Darbe dayanıklılığı korunur.Ticari olarak saf titanyum için Charpy darbe enerjisi, ferritik çeliklerde görülen keskin geçişin aksine, kriyojenik sıcaklıklarda yüksek kalır.

Geçiş reklamı içeriği davranışı kontrol eder.Oksijen ve nitrojen gücü artırır ve sünekliği azaltır; Hidrojen kritik elementtir.

Termal büzülme için tasarlanmalıdır.Termal genleşme katsayısı yaklaşık 8,6 um/m-K ve termal iletkenlik yaklaşık 16,4 W/m-K'dir; her ikisi de düşüktür, dolayısıyla paslanmaz veya karbon çeliği bileşenlere ve esnek desteklere karşı diferansiyel hareket dikkati hak eder.

Kimya ve Spesifikasyon Sınırları

ASTM B338 ve onun ASME eşdeğeri SB338, UNS R50400'e göre 2. sınıf titanyum kaynaklı boru, standart kriyojenik iş makinesidir. Spesifikasyon, ara elementleri maksimum yüzde 0,25 oksijen, maksimum yüzde 0,03 nitrojen, maksimum yüzde 0,30 demir ve maksimum yüzde 0,015 hidrojen ile sınırlar. Hidrojen sınırı, pratikte en sık ihlal edilen limittir çünkü hidrojen, toplama yoluyla, kirlenmiş koruyucu gazla veya hidrojen{10}}zengin ortamda servis yoluyla kolayca alınır ve emilen hidrojen, düşük sıcaklıkta başarısız olan kırılgan hidrürler oluşturur.

ASTM B338 uyarınca kaynaklı boru, kaynağın, bitmiş borunun-tahribatsız muayenesi ve basınç testini de içeren spesifikasyon gerekliliklerine göre yapıldığını ve test edildiğini belirtmek üzere bir W son ekiyle belirtilir. Tipik kaynaklı boru şeritten sürekli şekillendirme, soğuk bükme, kaynak,-hatlı ısıl işlem, boyutlandırma, düzleştirme, girdap akımı testi ve son sızdırmazlık veya hidrostatik test yoluyla üretilir.

Kriyojenik Hizmet için Kaynak ve İmalat

Her sıcak yüzeyi koruyun.Yüksek-saflıkta argon, arka koruma ve tam arkadan temizleme içeren gaz tungsten ark kaynağı zorunludur. Kaynak rengi pratik bir göstergedir: gümüş veya açık saman kabul edilebilir; mavi, mor veya gri kirlenme anlamına gelir ve bağlantının reddedilmesi gerekir.

Eklemi temiz tutun.Kalıntı bırakmayan bir solventle yağdan arındırın, kaynaktan hemen önce oksidi giderin ve demir kirliliğini ve galvanik etkileri önlemek için paslanmaz çelik fırçaları ve aparatları titanyuma ayırın.

Isı girişini kontrol edin.Aşırı ısı girişi kaynak yapısını kabalaştırır ve distorsiyonu artırır; kiriş boncukları, kontrollü pasolar arası sıcaklık ve geometrinin izin verdiği durumlarda dolgusuz otojen kaynak tercih edilir.

Test ederek doğrulayın.Kaynak dikişinin girdap akımı muayenesi standarttır; kritik bağlantılar için ultrasonik veya radyografik muayene ve soğuk kutular ve vakum-yalıtımlı sistemler için helyum sızıntı testi ile desteklenir.

Soğuk parçaları koruyun.Termal harekete izin veren buhar bariyerleri, yalıtım ve destekler, yoğuşma- kaynaklı korozyonu ve sözleşme hattının mekanik olarak kısıtlanmasını önler.

Uygulamalar ve Yaygın Yanılgılar

Düşük- sıcaklıkta görev yapan titanyum kaynaklı boru, LNG buharlaştırıcılarında ve ara ısı eşanjörlerinde, hava ayırma soğuk kutularında, hidrojen sıvılaştırma ve depolama devrelerinde, kriyojenik pompa ve kompresör borularında, yarı iletken ve özel gaz dağıtımında ve farmasötik dondurarak-kurutma ekipmanlarında bulunur. Tüm bunların içinde, düşük ağırlık, yüksek sıcaklık dayanımı ve klorürlere ve yoğuşmaya karşı direncin birleşimi, titanyumu pratik bir seçim haline getiriyor.

"Titanyum düşük sıcaklıkta karbon çeliği gibi kırılgan hale gelir."Öyle değil; belirgin bir sünek-kırılganlığa-geçiş yoktur ve tokluk, kriyojenik seviyelere kadar yüksek kalır.

"Her türlü titanyum sınıfı kriyojenik hidrojene uygundur."Yüzde 0,015'in üzerindeki hidrojen alımı, hidrit gevrekleşmesine neden olduğundan, hidrojen-zengin hizmeti, yalnızca bir derece belirtmesi değil, özel bir değerlendirme gerektirir.

"Kaynaklı boru her zaman dikişsiz borudan daha zayıftır."ASME basınç hizmeti için ASTM B338'e göre W sınıfına uygun şekilde yapılmış ve test edilmiş kaynaklı bir boru kabul edilir ve kaynak bağlantısı verimliliği kriyojenik tasarım için azalmaz.

"Daha kalın duvarlar düşük-sıcaklık sorunlarını çözer."Duvar kalınlığı basınç ve korozyon toleransını takip eder; düşük-sıcaklık bütünlüğü kalınlığa değil kimya kontrolüne ve kaynak kalitesine bağlıdır.

"Herhangi bir kaynak rengi kozmetiktir."Kaynak rengi, düşük-sıcaklık dayanıklılığını doğrudan azaltan ara yer almanın kanıtıdır.

SSS

S: Titanyum kaynaklı boru hangi sıcaklıkta kullanılabilir?
Grade 2 gibi ticari olarak saf kaliteler, sıvı helyum sıcaklığına kadar sünekliği korur ve titanyum borular -162 C'de LNG'de, -196 C'de hava ayırmada ve -253 C'ye yakın sıvı hidrojen servisinde kullanılır.

S: Isı eşanjörleri için titanyum kaynaklı boruyu hangi standart kapsar?
ASTM B338, ASME SB338 ile birlikte, kondenserler ve ısı eşanjörleri için dikişsiz ve kaynaklı titanyum ve titanyum alaşımlı boruları kapsar; kaynaklı ürün W son ekiyle belirtilir.

S: Titanyum tüpte neden hidrojen yüzde 0,015 ile sınırlıdır?
Emilen hidrojen, kırılgan hidritleri çökeltir ve kırılganlık, düşük sıcaklıkta şiddetli hale gelir, bu nedenle spesifikasyon, dayanıklılığı korumak için hidrojeni sınırlar.

S: Kaynaklı titanyum borunun ayrı bir düşük-sıcaklık onayına ihtiyacı var mı?
Malzeme doğası gereği uygundur; kontrol gerektiren şey kimya doğrulaması, kaynak koruma kalitesi,- belgelenmiş tahribatsız muayene ve basınç veya sızıntı testidir.

S: Kabul edilemez bir kaynak rengi ne anlama gelir?
Mavi, mor veya gri kaynak yüzeyleri, kaynak sırasında kaynak bölgesini sertleştiren ve kırılganlaştıran ve kriyojenik dayanıklılığı azaltan oksijen veya nitrojen alımını gösterir.

S: Titanyum kaynaklı boru deniz suyunda düşük sıcaklıkta kullanılabilir mi?
Evet. Derece 2 ve Derece 12 kaynaklı boru, klorür-yatak ve deniz suyu-soğutmalı sistemlerde kullanılır çünkü pasif oksit film, düşük sıcaklıkta çukurlaşma ve çatlak saldırısına karşı dayanıklıdır.