Was ist ein geschweißtes Titanrohr der Güteklasse 12 eigentlich?
Titan der Güteklasse 12, UNS R53400, ist eine magere Titanlegierung, die nominell 0,3 % Molybdän und 0,8 % Nickel enthält. Die Molybdän- und Nickelzusätze erhöhen das Korrosionspotenzial des Metalls und verleihen ihm eine deutlich bessere Beständigkeit gegen Spaltkorrosion in heißen Chloridsolen als kommerziell reine Güteklasse 2, ohne den Kostennachteil einer palladiumhaltigen Güteklasse. Stangen und Knüppel dieser Qualität werden nach ASTM B348 bestellt, dem Produktstandard für Stangen und Knüppel aus Titan und Titanlegierungen. Dieses Stangenmaterial ist das vorgelagerte Ausgangsmaterial, aus dem Blech und Coil gewalzt werden.
Geschweißte Rohre sind eine separate Produktform. Anstatt aus einem Hohlblock extrudiert oder gestanzt zu werden, werden geschweißte Titanrohre aus einer Spule oder einer breiten Platte geformt und mit einer Längsschweißnaht verschlossen. Geschweißte Rohre sind nach ASTM B862 und geschweißte Rohre nach ASTM B337 spezifiziert, während ASTM B338 sowohl nahtlose als auch geschweißte Rohre abdeckt. Diese Unterscheidung ist wichtig, wenn ein Projekt den richtigen Standard für Rohre statt für Stangen festlegt. Da es sich bei dem Ausgangsmaterial um Spulen handelt, bleibt die Wandstärke über die gesamte Länge gleichmäßig, große Zufallslängen sind praktisch und das fertige Rohr kann in geraden Längen oder als U-gebogene Bündel für den Austauscherdienst geliefert werden.
Wie sich die Industrie für geschweißte Titanrohre entwickelte
Viele Jahre lang konzentrierte sich der Produktionsweg für geschweißte Titanrohre auf wenige Industrieländer, vor allem weil sowohl das Rohmaterial als auch die Form- und Schweißtechnologie schwer zu beschaffen waren. Frühe inländische Programme begannen mit importierten Coils und importierten kompletten Schweißlinien, und die Kosten dieser importierten Inputs hielten die Produktion auf niedrigen Volumina; Die installierten Linien existierten, eine echte Massenproduktion jedoch nicht.
Der Wendepunkt war die Weiterentwicklung des Coil- und Bandwalzens für kommerziell reine und magere Legierungsqualitäten. Sobald inländische Coils mit gleichbleibender Dicke, sauberen Oberflächen und angemessenem Coilgewicht verfügbar waren, wandelten sich geschweißte Rohre von einem Spezialartikel zu einem Massenprodukt, und es folgten Exportlieferungen. Die Prozessfähigkeit deckt jetzt kleine Instrumentenrohre bis hin zu Rohren mit großem Durchmesser ab, wobei die Schweißnahtintegrität durch Röntgen- oder Ultraschallprüfung, Abflachungstests und hydrostatische Druckprüfung statt nur durch visuelle Inspektion nachgewiesen wird.
Chemie und mechanische Eigenschaften der 12. Klasse
Die folgende Tabelle fasst die Zusammensetzung und Raumtemperatureigenschaften zusammen, die normalerweise für Rohre und Röhren der Güteklasse 12 garantiert werden. Die Werte gelten für den geglühten Zustand, der dem üblichen Lieferzustand für geschweißte und nahtlose Produkte entspricht.
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Note/UNS-Nummer | Note 12 / R53400 |
| Werkstoffnummer | 3.7105 |
| Molybdän | 0.2 - 0.4% |
| Nickel | 0.6 - 0.9% |
| Eisen, max | 0.30% |
| Sauerstoff, max | 0.25% |
| Kohlenstoff, max | 0.08% |
| Stickstoff, max | 0.03% |
| Wasserstoff, max | 0.015% |
| Zugfestigkeit, min | 483 MPa |
| Streckgrenze, 0,2 % Versatz, min | 345 MPa |
| Dehnung, min | 18 % (Bar) / 15 % (Röhre) |
| Dichte | 4,51 g/cm³ |
| Schmelzpunkt | etwa 1668 Grad |
| Elastizitätsmodul | etwa 103 GPa |
Güteklasse 12 ist bei gleichem Volumen etwa 40 % leichter als Stahl und Kupfer-Nickel-Legierungen, ein Faktor, der sowohl das Eigengewicht eines Wärmetauscherbündels als auch den darunter benötigten Stützstahl reduziert. Außerdem bleibt die nutzbare Festigkeit bei etwa 300 Grad, oberhalb dessen Legierungsgrade bevorzugt werden.
Wo geschweißte Rohre der Güteklasse 12 angegeben sind
Meerwasserentsalzung:Soleerhitzer, Kondensatoren und Produktwasserkreisläufe, bei denen der Chloridgehalt Edelstahl anfällig für Lochfraß und Spaltangriffe macht.
Stromerzeugung:Kondensatoren und Hilfsaustauscher in Wärme- und Kernkraftwerken, die Meerwasser als Kühlmedium verwenden und daher lange Wartungsintervalle benötigen.
Petrochemie und Raffination:Kühler und Trim-Wärmetauscher in Aromaten- und Rohölanlagen, in denen sich Edelstahlrohre unter Ablagerungen befinden.
Chemie- und Chloralkalianlagen:Reduzierung von Säureströmen, Umgang mit Chlor und Geräten, bei denen nur eine Titanoberfläche die Abschalthäufigkeit niedrig hält.
Hydrometallurgie und Wasseraufbereitung:Laugungskreisläufe, Verdampfer und hochreine Verteilungsleitungen.
Luft- und Raumfahrt- und Sportausrüstung:leichte Rahmen, Rohrstrukturen, Golfschlägerkomponenten und Fahrradrahmen, bei denen es auf Masseeinsparung bei gleicher Festigkeit ankommt.
Schweiß- und Fertigungspraxis
Das geschweißte Rohr wird durch Wolfram-Gas-Lichtbogenschweißen in einer vollständig inerten Atmosphäre verschlossen, wobei das Schmelzbad, der heiße Füllstoff und die Kühlperle alle vor Luft geschützt sind. Verunreinigungen durch Sauerstoff oder Stickstoff sind die häufigste Ursache für eine schlechte Duktilität an der Schweißnaht. Daher sind eine Schutzgasabdeckung auf der Innenseite des Rohrs und saubere, entfettete Kanten unerlässlich. Fülldraht mit passender Zusammensetzung, ERTi-12, wird verwendet, wenn ein Füller erforderlich ist; Für leichtere Wände sind autogene Schweißnähte akzeptabel. Nach dem Schweißen bleibt die Schweißnaht normalerweise für den Druckbetrieb an Ort und Stelle und das Rohr wird geglüht, gerichtet und gebeizt oder blank bearbeitet. Das Schneiden und Biegen sollte mit speziellen Werkzeugen erfolgen, um eine Eisenverunreinigung der Oberfläche zu vermeiden.
Häufig gestellte Fragen
F: Deckt ASTM B348 geschweißte Titanrohre ab?
Nein. ASTM B348 gilt für Stangen und Knüppel der Güteklasse 12 und andere Titangüten. Geschweißte Rohre werden nach ASTM B862 bestellt, geschweißte Rohre nach ASTM B337 und nahtlose oder geschweißte Rohre nach ASTM B338.
F: Wie unterscheidet sich Titan der Güteklasse 12 von Titan der Güteklasse 2?
Grad 2 ist unlegiertes, handelsüblich reines Titan. Grad 12 fügt 0,3 % Molybdän und 0,8 % Nickel hinzu, was die Spaltkorrosionsbeständigkeit in heißen Chloridsolen verbessert und gleichzeitig eine ähnliche Festigkeit und Duktilität beibehält.
F: Können Titanrohre der Güteklasse 12 vor Ort geschweißt werden?
Ja, mit Wolfram-Schutzgasschweißen und vollständigem Schutzgas. Der Verbindungsbereich muss sauber und trocken sein, die Wärmezufuhr muss kontrolliert und die Schweißnaht überprüft werden, bevor die Leitung wieder in Betrieb genommen wird.
F: Welche Größen werden üblicherweise hergestellt?
Geschweißte Rohre werden üblicherweise mit einem Nenndurchmesser von 1/2 bis 24 Zoll in den Abschnitten 10S bis XXS und Rohre mit einem Außendurchmesser von etwa 6 mm bis 114 mm und einer Wandstärke von 0,5 mm bis 10 mm in Längen von bis zu 15 m hergestellt.
F: Wie wird die Schweißqualität überprüft?
Geschweißte Rohre werden normalerweise durch 100 % zerstörungsfreie Prüfung, Abflachungs- oder Umkehrbiegetests und hydrostatische Drucktests geprüft, wobei die chemischen und Zugergebnisse im Werkszertifikat nach EN 10204 3.1. angegeben werden.
F: Ist Klasse 12 für den Einsatz in Meerwasser geeignet?
Ja. Durch den Molybdän- und Nickelgehalt ist es beständig gegen Spaltkorrosion in Meerwasser und Sole bei Temperaturen, bei denen Grad 2 gefährdet wäre, weshalb es häufig in Entsalzungs- und Schiffsaustauschrohren verwendet wird.
