Titanrohr der Güteklasse 4: Standards und Gütebezeichnung
Güteklasse 4 ist die Güteklasse mit der höchsten Festigkeit der kommerziell reinen Titanfamilie und wird normalerweise für nahtlose Rohre und Röhren gewählt, die Druck standhalten, Korrosionsangriffen widerstehen und dennoch zu einem Rohrboden verschweißt oder gerollt werden müssen. Vier ASTM-Produktspezifikationen decken dasselbe Material in unterschiedlichen Formen ab, und die Auswahl der richtigen Spezifikation in der Anfragephase verhindert, dass eine Dokumentation nicht den Designanforderungen entspricht:
| Spezifikation | Produkt abgedeckt |
|---|---|
| ASTM B338 | Nahtloses und geschweißtes Titanrohr für Kondensatoren und Wärmetauscher |
| ASTM B337 | Nahtloses und geschweißtes Rohr aus Titan und Titanlegierung |
| ASTM B861 | Nahtloses Rohr aus Titan und Titanlegierung |
| ASTM B862 | Geschweißtes Rohr aus Titan und Titanlegierung |
| ASTM B363 | Titan-Schweißfittings der gleichen Güteklasse |
| Bezeichnungssystem | Äquivalent zur 4. Klasse |
|---|---|
| ASTM / ASME | Klasse 4, UNS R50700 |
| DIN-/Werkstoffnummer | 3.7065 |
| Chinesischer nationaler Standard | TA4 |
Die Werkstoffnummer muss sorgfältig angegeben werden. Güteklasse 4 ist 3.7065, Güteklasse 3 ist 3.7055 und die Nummer 3.7165, die oft auf Reintitandokumenten kopiert wird, gehört zur Ti-6Al-4V-Legierung der Güteklasse 5. Bei der Zertifikatsprüfung beim Wareneingang sollten immer die UNS-Nummer sowie der kommerzielle Güteklassenname gegengeprüft werden.
Chemische Zusammensetzung und interstitielle Kontrolle
Grad 4 ist unlegiertes Titan mit dem höchsten zulässigen Sauerstoffgehalt der kommerziell reinen Qualitäten, was ihm die höchste Festigkeit verleiht. Die Zusammensetzung ist nachstehend zusammengefasst, wobei zum Vergleich die benachbarten Qualitäten aufgeführt sind:
| Element | Grenzwert der Klasse 4, Massen-% | Klasse 2 | Klasse 3 |
|---|---|---|---|
| Sauerstoff, O | 0,40 max | 0,25 max | 0,35 max |
| Stickstoff, N | 0,05 max | 0,03 max | 0,05 max |
| Kohlenstoff, C | 0,08 max | 0,08 max | 0,08 max |
| Wasserstoff, H | 0,015 max | 0,015 max | 0,015 max |
| Eisen, Fe | 0,50 max | 0,30 max | 0,30 max |
| Jeweils andere Elemente | 0,10 max | 0,10 max | 0,10 max |
| Andere Elemente, total | 0,40 max | 0,40 max | 0,40 max |
| Titan, Ti | Gleichgewicht | Gleichgewicht | Gleichgewicht |
Da die Festigkeit der Güteklasse 4 auf Sauerstoff in fester Lösung und nicht auf Legierungselementen beruht, kann eine Wärmebehandlung die Festigkeit nicht wesentlich erhöhen oder verringern. Durch das Glühen wird die Duktilität nach der Kaltumformung wiederhergestellt und Restspannungen beseitigt. Daher sind sowohl der Lieferzustand als auch die Menge der erhaltenen Kaltumformung Teil der Spezifikation.
Mechanische Eigenschaften, Größen und Toleranzen
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | 550 MPa min |
| 0,2 % Dehngrenze | 483 MPa min |
| Verlängerung | 15 % mind |
| Elastizitätsmodul | ca.. 104 - 107 GPa |
| Dichte | 4,51 g/cm3 |
| Härte | ca.. 30 HRC im geglühten Zustand |
| Maximale Langzeitbetriebstemperatur | 350 Grad |
| Parameter | Reichweite |
|---|---|
| Außendurchmesser des nahtlosen Rohrs | 5 mm - 600 mm |
| Wandstärke des nahtlosen Rohrs | 2 mm - 120 mm |
| Rohrlänge | 5 m - 12 m |
| Außendurchmesser des Wärmetauscherrohrs | 3 mm - 114 mm |
| Wandstärke des Wärmetauscherrohrs | 0,5 mm - 10 mm |
| Rohrlänge | bis zu 15 000 mm |
| Ende fertig | glattes Ende, abgeschrägtes Ende, mit Gewinde |
| Oberflächenbeschaffenheit | gebeizt, blankgeglüht, poliert, schwarz, matt |
Maßtoleranzen werden den Toleranztabellen der bestellten Spezifikation entnommen. Kaltgezogene Rohre können in deutlich engeren Grenzen geliefert werden als warmgefertigte Rohre, und der Unterschied spielt eine Rolle, wenn Rohre zu einem Rohrboden aufgeweitet werden, da eine übermäßige Wandschwankung die durch Walzenaufweitung erzielte Verbindungsfestigkeit verringert.
Wo Rohre und Rohre der Güteklasse 4 verwendet werden
Wärmetauscher, Kondensatoren, Wasseraufbereitungs- und Entsalzungsanlagen
Chemische und petrochemische Anlagen, die Chloride, oxidierende Säuren und neutrale Salzlösungen verarbeiten
Chlor-Alkali-Elektrolyse und Zellstoff- und Papierbleichkreisläufe
Kondensatorrohre in konventionellen und Kernkraftwerken
Verbindungselemente, Halterungen und Strukturbauteile für die Luft- und Raumfahrt, bei denen die Qualität auf Schmiedestäben und Rohren angegeben ist
Medizinische Geräte und Instrumentenschläuche, die Festigkeit und Biokompatibilität erfordern
Flüssigkeits-, Gas- und Öltransportleitungen sowie Druck- und Wärmeübertragungsleitungen
Die Sorte ist ein wirtschaftlicher Kompromiss bei meerwassergekühlten Austauschern, da ihre höhere zulässige Spannung bei gleichem Auslegungsdruck dünnere Wände als Klasse 1 oder Klasse 2 ermöglicht und ihr Korrosionsverhalten in den meisten Kühlwässern gleich bleibt.
Qualitätskontrolle, Prüfung und Dokumentation
Rohre und Röhren der Güteklasse 4 werden aus vakuumgeschmolzenen Barren hergestellt, durch Extrusion, Walzen oder Kaltziehen umgewandelt und durch eine kontrollierte Glühung fertiggestellt. Typische Qualitätskontrollen umfassen:
Chemische Analyse jeder Wärme, einschließlich interstitieller Elemente
Zugversuch zum Nachweis der vorgegebenen Mindestfestigkeit und -dehnung
Hydrostatische Druckprüfung von Rohren und Schläuchen
Wirbelstromprüfung von Wärmetauscherrohren und Ultraschallprüfung, sofern erforderlich
Abflachungs- und Bördeltests zur Bestätigung der Duktilität des fertigen Abschnitts
Metallografische Untersuchung der Struktur und Abwesenheit schädlicher Phasen
Maß- und Oberflächenprüfung, wobei Oberflächenfehler vor dem Versand beseitigt werden
An EN 10204 3.1 werden Inspektionszertifikate mit chemischen und mechanischen Ergebnissen für jede Charge oder Charge ausgestellt, und Mühlentestberichte können das Rohmaterialzertifikat bis hin zur endgültigen Maßangabe umfassen. Das Produkt ist in feuchtigkeitsbeständigem Material in Holzkisten verpackt, um die gebeizte oder helle Oberfläche während des Versands zu schützen. Jedes Bündel ist zur Rückverfolgbarkeit mit Schmelznummer, Güteklasse, Größe und Spezifikation gekennzeichnet.
Häufig gestellte Fragen
F: Welche ASTM-Spezifikation sollte für Titanrohre der Güteklasse 4 angegeben werden?
ASTM B861 für nahtlose Rohre, ASTM B862 für geschweißte Rohre, ASTM B337 für Rohre im Allgemeinen und ASTM B338 für Wärmetauscher- und Kondensatorrohre. ASTM B363 wird zum Schweißen von Fittings derselben Güteklasse verwendet.
F: Wie lautet die Werkstoffnummer für Titan der Güteklasse 4?
Klasse 4 ist Werkstoff Nr. 3.7065 und UNS R50700. Verwechseln Sie es nicht mit 3.7165, der Ti-6Al-4V-Legierung der Güteklasse 5, oder mit 3.7055, der Güteklasse 3.
F: Wie stark ist Titan Grad 4 im Vergleich zu Titan Grad 2?
Klasse 4 erfordert eine Mindestzugfestigkeit von 550 MPa und eine Mindestdehngrenze von 483 MPa, was deutlich über den Grenzwerten für unlegiertes Titan der Klassen 1, 2 und 3 liegt.
F: Kann ein Titanrohr der Güteklasse 4 durch Wärmebehandlung verstärkt werden?
Nein. Die Sorte wird durch Sauerstoff in fester Lösung verstärkt, sodass durch das Glühen nur die Duktilität wiederhergestellt und Spannungen abgebaut werden. Die Festigkeitsunterschiede zwischen den Chargen sind hauptsächlich auf den Zwischenrauminhalt und die zurückgehaltene Kaltverformung zurückzuführen.
F: Ist Titan der Güteklasse 4 für Meerwasserwärmetauscher geeignet?
Ja. Es widersteht Chlorid-Lochfraß und Spannungsrisskorrosion in Meer- und Kühlwasser und seine höhere zulässige Spannung ermöglicht dünnere Rohrwände als die niedriger reinen Qualitäten bei gleichem Auslegungsdruck.
F: Wie wird ein Titanrohr der Güteklasse 4 vor dem Versand getestet?
Chemische und Zugprüfungen jeder Charge, hydrostatische Prüfungen, Wirbelstrom- oder Ultraschallprüfungen, Abflachungs- und Bördelprüfungen sowie Maßprüfungen, allesamt dokumentiert in einem EN 10204 3.1-Zertifikat.
