Ti Gr 5 / 3.7165 Poliertes Rohr für Luft- und Raumfahrt- und Flugzeugsysteme

Übersicht über poliertes Ti Gr 5 / 3.7165-Rohr

Titan Grade 5, auch als Ti-6Al-4V geschrieben und unter der Materialnummer 3.7165 abgedeckt, ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung in der Luft- und Raumfahrt sowie im Flugzeugbau. Es wird als poliertes Rohr geliefert und kombiniert das Festigkeits-/Gewichtsverhältnis einer Alpha-Beta-Titanlegierung mit glatten Innen- und Außenflächen, die eine strenge Maßkontrolle, saubere Flüssigkeitswege und zuverlässige Prüfergebnisse unterstützen. Die Legierung bietet eine gute Heißformbarkeit und Schweißbarkeit und ist beständig gegen Salzwasser, Meeresatmosphäre und eine Vielzahl korrosiver Medien bei Betriebstemperaturen unter 300 Grad.

Typische Flugzeuganwendungen umfassen Hydraulik- und Treibstoffleitungen, Pneumatik- und Zapfluftschläuche, Strukturstreben, Betätigungshülsen und Instrumentenstützschläuche. Eine polierte Oberfläche wird normalerweise immer dann spezifiziert, wenn der Oberflächenzustand die Ermüdungsleistung, die Dichtungsqualität oder die Kontaminationskontrolle beeinflusst, da eine glattere Oberfläche die Mikrokerben entfernt, an denen Risse entstehen können, und sowohl die Reinigung als auch die Inspektion zuverlässiger macht.

Chemische Zusammensetzung von Titan der Güteklasse 5

Grad 5 ist eine zwei-Phasen-Alpha-Beta-Legierung, in der Aluminium die Alpha-Phase und Vanadium die Beta-Phase stabilisiert. Durch die ausgewogene Zugabe der beiden Elemente kann das Material durch Lösungsbehandlung und Alterung gestärkt werden, während die nützliche Duktilität und Zähigkeit erhalten bleibt.

Wasserstoff ist das interstitielle Element, das die größte Aufmerksamkeit erhält, da überschüssiger Wasserstoff die Hydridbildung und den Verlust der Zähigkeit fördert. Die Röhrenspezifikationen begrenzen daher den Wasserstoffgehalt auf maximal 0,015 % und überprüfen ihn bei jeder Hitze.

Mechanische und physikalische Daten der Ti-6Al-4V-Röhre

Die Tieftemperaturzähigkeit wird durch ISO-V-Kerbschlagversuche bestätigt, die bei -59 Grad an Quer- und Längsproben durchgeführt werden. Da die Kerbempfindlichkeit mit sinkender Temperatur zunimmt, werden die Akzeptanzwerte für diese Proben vor der Materialfreigabe zwischen Lieferant und Käufer vereinbart.

Warum die polierte Oberfläche von Flugzeugrohren wichtig ist

Die Oberfläche eines so hergestellten Titanrohrs weist eine dünne, unebene Oxidschicht und eine Verteilung von Mikrospitzen auf, die durch Walzen, Ziehen und Glühen entstanden sind. Durch mechanisches Polieren werden diese Spitzen entfernt und eine gleichmäßige, helle Oberfläche mit kontrollierter Rauheit erzeugt. Die praktischen Vorteile bei der Arbeit in der Luft- und Raumfahrt sind:

Weniger Oberflächenunterbrechungen, was die Ermüdungsbeständigkeit in vibrierenden Hydraulik- und Pneumatikleitungen erhöht.

Besseres Dichtverhalten an Bördel-, Aderendhülsen- und Schweißverbindungen, da die Passfläche flach und wiederholbar ist.

Einfachere Reinigung vor-, die einwandfreie Schweißnähte und die von Titan erwartete blasse, silbrige Schweißnahtfarbe unterstützt.

Verbesserte Sauberkeit für Sauerstoff-, Kraftstoff- und Hydraulikanwendungen, bei denen Rückstände und eingeschlossene Partikel nicht akzeptabel sind.

Klarere visuelle und fluoreszierende Eindringprüfung, da Oberflächenmarkierungen nicht mehr durch Skala verdeckt werden.

Normalerweise wird das Polieren an fertigen Rohrgrößen durchgeführt, damit Wandstärke und Ovalität anschließend innerhalb der Zeichnungstoleranz bleiben. Polierte Rohre sollten mit Handschuhen gehandhabt und unter trockenen, sauberen Bedingungen gelagert werden; Der passive Oxidfilm bildet sich an der Luft auf natürliche Weise neu, aber durch bloße Hände eingebrachte Oberflächenverunreinigungen können im Betrieb bestehen bleiben.

Größen, Standards und Inspektion

Polierte Rohre der Güteklasse 5 werden in zwei Hauptgrößenfamilien hergestellt, nahtlos und geschweißt, und der anwendbare Standard wird aus der Standardfamilie ausgewählt, die den beabsichtigten Einsatz bestimmt, und nicht aus Gewohnheit.

Nahtloses Rohr, kleine Bohrung: Außendurchmesser 6 mm bis 13 mm, maximale Länge 4 m.

Nahtloses Rohr, größere Bohrung: Außendurchmesser 13 mm bis 114,3 mm, maximale Länge 15 m.

Wandstärkenbereich: 0,3 mm bis 12 mm.

Bemaßte Schnittlängen: 100 mm bis 18000 mm, weitere Zollgrößen wie 5/8 Zoll Außendurchmesser bei BWG 20 gegen Zeichnung lieferbar.

ASTM B338 und ASME SB338 decken nahtlose und geschweißte Titanlegierungsrohre für Kondensatoren und Wärmetauscher ab, während ASTM B337 und ASME SB337 geschweißte Rohre abdecken. ASTM B861 und ASME SB861 gelten für nahtlose Rohre für den allgemeinen Korrosionseinsatz, und ASTM B862 mit ASME SB862 gilt für geschweißte Rohre. Die für dieselben Produktfamilien verwendeten chinesischen Entsprechungen sind GB/T 3624 für nahtlose Rohre und GB/T 3625 für geschweißte Rohre. Wenn eine Zeichnung eine polierte Oberfläche erfordert, gelten die Maß- und Prüfklauseln der Norm weiterhin in vollem Umfang, und das Polieren wird als zusätzliche Oberflächenanforderung und nicht als Ersatz für mechanische Prüfungen behandelt.

Bei der Inspektion fertiger Rohre wird in der Regel eine 100 % zerstörungsfreie Prüfung mit einer zerstörenden Überprüfung der mechanischen Eigenschaften kombiniert. Ultraschallprüfungen erkennen interne Defekte in der Wand, Zugprüfungen bestätigen Festigkeit und Dehnung, Härteprüfungen bestätigen die Reaktion auf die Wärmebehandlung und Ultraschall-Wanddickenmessungen verifizieren die Mindestwandstärke über die gesamte Länge. Hydrostatische oder pneumatische Druckprüfungen werden angewendet, wenn die Bestellung oder die geltende Norm dies erfordert.

Herstellungs-, Schweiß- und Lagerungshinweise

Güteklasse 5 ist mit den üblichen Schmelzverfahren schweißbar, das geschmolzene Schweißbad muss jedoch durch eine inerte Atmosphäre und durch eine nachlaufende und hintere Abschirmung vor Luft geschützt werden, bis das Metall unter den Punkt abgekühlt ist, an dem es Sauerstoff und Stickstoff absorbieren kann. Verfärbungen sind diagnostisch: Eine hellsilberne oder sehr helle Schweißnaht ist akzeptabel, während eine blaue oder graue Schweißnaht auf eine Verunreinigung hinweist und die Verbindung ausgeschnitten und neu hergestellt werden sollte.

Die Bearbeitung erfolgt mit scharfen Werkzeugen, großzügigem Kühlmittelfluss und stabilen Einstellungen, da Titan die Wärme schlecht leitet und sich an der Schnittfläche verfestigt. Rohre werden normalerweise im geglühten Zustand zum Biegen und Bördeln geliefert und im lösungsbehandelten und gealterten Zustand, wenn maximale Festigkeit erforderlich ist. Die Lieferungen werden mit Endkappen geschützt, von Rückständen gereinigt und in Holzkisten oder -kisten verpackt, um mechanische Beschädigungen und das Eindringen von Feuchtigkeit während des Transports und der Lagerung zu verhindern.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Unterschied zwischen Ti Gr 5 und 3.7165?
Sie beschreiben das gleiche Material. Ti Gr 5 ist die ASTM- und ASME-Gütebezeichnung für die Ti-6Al-4V-Legierung, während 3.7165 die Werkstoffnummer ist, die in europäischen Zeichnungen und Spezifikationen verwendet wird.

F: Welche Norm gilt für polierte Luft- und Raumfahrtrohre?
Nahtlose und geschweißte Rohre für Wärmetauscher und Kondensatoren werden normalerweise nach ASTM B338 oder ASME SB338 bestellt, geschweißte Rohre nach ASTM B337 oder ASME SB337 und größere Rohrgrößen nach ASTM B861 oder B862 mit der passenden ASME-Bezeichnung.

F: Warum wird die Oberfläche poliert und nicht gebeizt?
Durch das Polieren werden Oberflächenmikrospitzen und Restzunder entfernt, was das Ermüdungsverhalten, die Versiegelung und die Sauberkeit verbessert. Durch Beizen wird Zunder chemisch entfernt, das Oberflächenprofil wird jedoch nicht in gleicher Weise geglättet.

F: Ist ein Rohr der Güteklasse 5 für den Einsatz bei hohen-Temperaturen geeignet?
Es funktioniert gut im mittleren Temperaturbereich und im nassen, korrosiven Betrieb unter 300 Grad. Für einen Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen müssen die Konstruktionsgrenzen der Legierung anhand des tatsächlichen Drucks, der Temperatur und der Zyklenzahl überprüft werden.

F: Wie wird die polierte Oberfläche geprüft?
Zu den üblichen Kontrollen am fertig polierten Rohr gehören die Sichtprüfung bei guter Beleuchtung, der Rauheitsvergleich, die Eindringprüfung mit Fluoreszenzmittel, sofern erforderlich, und die Ultraschall-Wandstärkenmessung entlang der Länge.

F: In welchem ​​Zustand wird die Röhre geliefert?
Geglühte Rohre sind der Standard für Form- und Schweißvorgänge. Lösungsbehandelte und gealterte Rohre werden geliefert, wenn eine hohe Festigkeit die entscheidende Anforderung ist. Der Oberflächenzustand, entweder säuregebeizt oder poliert, wird bei der Bestellung separat angegeben.