Titan der Güteklasse 9 für den Einsatz im Meerwasser
Titan der Güteklasse 9 mit der Bezeichnung UNS R56320 ist die nahezu -Alpha-Legierung Ti-3Al-2,5V: nominell 3 Prozent Aluminium und 2,5 Prozent Vanadium auf Titanbasis. Im geglühten Zustand entwickelt es eine Mindestzugfestigkeit von 620 MPa und eine Streckgrenze von 483 MPa, etwa 40 Prozent über Güteklasse 2, während eine Dehnung von mindestens 15 Prozent erhalten bleibt. ASTM B338 deckt nahtlose und geschweißte Rohre für Kondensatoren und Wärmetauscher ab, und die gleiche Legierung wird für die Rohrleitungen von Meerwasserkühlkreisläufen verwendet.
Die höhere Festigkeit ist der Hauptgrund, warum sich Schiffsingenieure für Klasse 9 entscheiden: Bei gleichem Auslegungsdruck kann die Wand dünner sein, was Gewicht spart und die Wärmeübertragung verbessert. Die Legierung ist außerdem widerstandsfähiger gegen Erosion und Ermüdung als die reinen Sorten, was für den Hochgeschwindigkeitsfluss moderner Kühlsysteme geeignet ist.
Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser
Titan der Güteklasse 9 bildet den gleichen stabilen Oxidfilm wie die reinen Güteklassen und ist somit immun gegen allgemeine Korrosion, Lochfraß und Spannungsrisskorrosion in Meerwasser bei Umgebungs- und moderaten Temperaturen. Der Film ist selbst-heilend, sodass Kratzer und kleinere Schäden nicht fortschreiten, und die Legierung benötigt keine Beschichtungen, Inhibitoren oder kathodischen Schutz im Meerwasserbetrieb.
Die Zusätze von Aluminium und Vanadium verringern nicht die Korrosionsbeständigkeit im Meerwasser; Sie verstärken das Metall, ohne den Passivfilm zu beeinträchtigen. Daher wird die Klasse 9 in den maritimen Klassifizierungsregeln für Meerwasserleitungen akzeptiert, wobei die zulässigen Belastungen für den Entwurfseinsatz in Schiffs- und Offshore-Systemen veröffentlicht werden.
Warum es in Kühlkreisläufen verwenden?
Meerwasserkühlsysteme transportieren große Ströme aggressiven Wassers durch Rohre, Pumpen und Wärmetauscher und arbeiten kontinuierlich mit hohen Verfügbarkeitsanforderungen. Titanrohre verhindern Korrosionsschäden, Ablagerungen und die Chemikaliendosierung, die bei Stahl- und Kupfer-{1}Nickel-Systemen erforderlich sind, und die glatte Oxidoberfläche schützt vor Verschmutzung durch Meeresorganismen.
Die Gewichtseinsparung der Klasse 9 ist auf Schiffen und Offshore-Plattformen wertvoll, wo jede Tonne Gewicht des Rohrleitungssystems die Nutzlast und Stabilität beeinträchtigt. Dünnere Wände verringern außerdem das Innenvolumen des Kreislaufs und verbessern so die Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit. Die höhere Festigkeit ermöglicht höhere Auslegungsdrücke für den Einsatz in der Tiefsee.
Produktformen gemäß ASTM B338
ASTM B338 bietet nahtlose und geschweißte Rohre der Güteklasse 9, und die Legierung wird auch als Rohre gemäß den entsprechenden Produktnormen für größere Meerwasserleitungen geliefert. Rohre werden für Wärmetauscherbündel und Instrumenten- und Hydraulikleitungen mit kleinem Durchmesser verwendet, während Rohre die Hauptkühlwasserverteiler und Abzweigleitungen von kleinen Größen bis zu mehreren hundert Millimetern Durchmesser abdecken.
Geschweißte Rohre werden aus Bändern durch Gas-Wolfram-Lichtbogen- oder Hochfrequenzschweißen unter Schutzatmosphäre hergestellt, dann geglüht und auf voller Länge untersucht. Für kleinere Größen und höhere Drücke werden nahtlose Produkte aus Knüppeln gezogen. Beide Formen verfügen über die chemischen, mechanischen und zerstörungsfreien Zertifizierungen, die für die Zulassung als Marineklasse erforderlich sind.
Design- und Installationspraxis
Meerwasserrohre sind mit den zulässigen Spannungen für Klasse 9 bei Betriebstemperatur ausgelegt, wobei die Wandstärke aufgrund des Festigkeits--zu--Gewichtsvorteils etwa um die Hälfte kleiner als bei Stahl ist. Stützen und Flansche werden so ausgewählt, dass ein galvanischer Kontakt mit unterschiedlichen Metallen vermieden wird. Bei Verbindungen zu Stahl- und Kupfersystemen werden ausgekleidete Flansche oder Isolationssätze verwendet.
Das Schweißen erfolgt mit Argonschutz und passendem Zusatzwerkstoff, und für die meisten Anwendungen ist keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich. Der fertige Kreislauf wird einem Drucktest unterzogen und nach Klasse-zugelassene Schweißnähte werden durch Radiographie oder andere Methoden untersucht. Das Ergebnis ist ein Kühlsystem, das jahrzehntelang mit minimalem Wartungsaufwand läuft.
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist Titan der Güteklasse 9?
A: Güteklasse 9 ist Ti-3Al-2,5V mit der Bezeichnung UNS R56320, eine Nahe-Alpha-Legierung mit einer Mindestzugfestigkeit von 620 MPa, etwa 40 Prozent über Güteklasse 2.
F: Ist Titan der Güteklasse 9 für Meerwasser geeignet?
A: Ja, es ist immun gegen allgemeine Korrosion und Lochfraß im Meerwasser, benötigt keine Beschichtungen oder kathodischen Schutz und ist in den Marine-Klassenregeln für Meerwasserrohre zugelassen.
F: Warum sollte man für Meerwasserleitungen die Güteklasse 9 gegenüber der Güteklasse 2 wählen?
A: Die höhere Festigkeit ermöglicht dünnere Wände und leichtere Systeme mit besserer Erosions- und Ermüdungsbeständigkeit bei moderaten Kosten im Vergleich zu den reinen Sorten.
F: Sind Rohre der Güteklasse 9 als geschweißtes Produkt erhältlich?
A: Ja, geschweißte Rohre werden aus Band unter Inertatmosphäre hergestellt, geglüht und über die gesamte{0}Länge untersucht und erfüllen die gleichen chemischen und mechanischen Anforderungen wie nahtlose Rohre.
F: Benötigen Meerwasserleitungen der Klasse 9 einen kathodischen Schutz?
A: Nein, der selbstheilende Oxidfilm schützt die Legierung und die Hauptaufgabe beim Design besteht darin, Verbindungen von unterschiedlichen Metallen zu isolieren, um galvanische Effekte zu vermeiden.
