1. استاندارد و محدوده آن: ASME SB348 چه چیزی را تعیین می کند، و چگونه GR1، GR2، CP2، و CP4 در آن جا می شوند؟
ASME SB348 نام انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME) برای مشخصات استاندارد "میله ها و شمش های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم" است. از نظر عملکردی با ASTM B348 یکسان است اما به طور خاص برای استفاده در دیگ بخار و کد مخزن تحت فشار ASME (BPVC) به کار گرفته شده است. این پذیرش بسیار مهم است زیرا به این معنی است که مواد مطابق با SB348 برای استفاده در طراحی و ساخت تجهیزات تحت فشار مانند مخازن، مبدلهای حرارتی و سیستمهای لولهکشی تأیید شدهاند.
گریدهای مورد بحث همگی تیتانیوم خالص تجاری (CP) هستند که با استحکام آنها که توسط محتوای اکسیژن و آهن آنها کنترل می شود، متمایز می شوند.
GR1 (درجه 1): انعطاف پذیرترین و نرم ترین درجه CP. بالاترین شکل پذیری و چقرمگی ضربه اما کمترین مقاومت را ارائه می دهد.
GR2 (درجه 2): استاندارد و پرکاربردترین گرید CP. تعادل مطلوبی از استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند. این اسب بخار صنعت فرآیند شیمیایی است.
CP2: این یک نام قدیمی تر و قدیمی است که اساساً معادل GR2 مدرن است. شما معمولاً "GR2" را در گزارش های آزمایشی آسیاب معاصر خواهید یافت.
CP4 / GR4 (گرید 4): قوی ترین گریدهای CP بدون آلیاژ. زمانی استفاده می شود که مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم خالص مورد نیاز باشد، اما طراحی به استحکام بالاتری نسبت به GR2 نیاز دارد.
فرم "میله گرد" یک محصول نیمه{0}بنیادی است که برای ماشینکاری اجزایی مانند فلنج، میل سوپاپ، شفت پمپ و بست های سیستم های فشار استفاده می شود.
2. انتخاب طراح مخزن تحت فشار: چگونه یک طراح بین GR1، GR2، و GR4 برای یک مخزن کد ASME انتخاب می کند؟
این انتخاب یک تجارت کلاسیک مهندسی- بین مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، و قابلیت ساخت است که همه در چارچوب کد ASME است.
زمانی که ASME SB348 GR1 را انتخاب کنید:
حداکثر مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است: شکلپذیری برتر آن اغلب به مقاومت بهتر در محیطهای تهاجمی خاص و حاشیه بیشتر برای عملیات شکلدهی ترجمه میشود.
شکلپذیری فوقالعاده مورد نیاز است: برای اجزایی که به شکلدهی سرد شدید نیاز دارند، مانند سرهای عمیق کشیده شده یا خمهای پیچیده U- در لولههای مبدل حرارتی، استحکام کم و ازدیاد طول GR1 ایدهآل است.
کاربرد زیاد تحت فشار نیست: برای آستر، بافل یا لوله در سرویسهای فشار کم- مناسب است.
زمانی که ASME SB348 GR2 را انتخاب کنید:
شما به اجرای استاندارد "بهترین-در اطراف" نیاز دارید: این گزینه پیش فرض برای اکثریت قریب به اتفاق برنامه ها است. این یک ترکیب عالی از موارد زیر را ارائه می دهد:
استحکام کافی برای اکثر طرح های نگهدارنده فشار{0}}.
مقاومت در برابر خوردگی عالی.
جوش پذیری و شکل پذیری خوب
کاربردهای معمول: لولهکشی فرآیند شیمیایی، پوستهها و صفحات لوله مبدل حرارتی، پوستههای کشتی و نازلها در خدماتی که شامل کلریدها، آب دریا و اسیدهای اکسیدکننده میشود.
زمانی که ASME SB348 GR4 را انتخاب کنید:
استحکام بالاتر مورد نیاز است اما آلیاژ توجیه نمی شود: اگر یک جزء طراحی شده در GR2 منجر به یک دیوار بسیار ضخیم و سنگین شود، تغییر به GR4 امکان کاهش ضخامت و وزن دیوار را فراهم می کند و در عین حال مشخصات خوردگی عالی تیتانیوم خالص را حفظ می کند.
برای جلوگیری از استفاده از آلیاژ{0}هزینه بالاتر: به عنوان راه حلی مقرون به صرفه برای پر کردن شکاف بین GR2 و آلیاژهای گرانتر تیتانیوم مانند Gr5 (Ti-6Al-4V) عمل میکند.
کاربردها:-مخازن با فشار بالاتر، راکتورهای دیواره ضخیم- و اتصال دهنده هایی که در آن استحکام GR2 کافی نیست.
طراحی نهایی توسط بخش ASME II (ویژگی های مواد) و بخش VIII (قوانین طراحی) کنترل می شود که مقادیر تنش مجاز را برای هر درجه در دماهای مختلف ارائه می دهد.
3. مقاومت در برابر خوردگی در وظایف صنعتی: آیا خواص خوردگی این درجات CP متفاوت است و چگونه بر انتخاب تأثیر می گذارد؟
تمام گریدهای تیتانیوم خالص تجاری (GR1، GR2، GR4) مقاومت در برابر خوردگی خود را از یک مکانیسم بدست می آورند: یک لایه اکسید سطحی پایدار، چسبنده و خود ترمیم شونده (عمدتاً TiO2). بنابراین مقاومت عمومی آنها در برابر خوردگی در اکثر محیط ها بسیار مشابه است.
تفاوت های اساسی نه از تغییر در پایداری ذاتی لایه اکسید، بلکه از واکنش ماده به عوامل مکانیکی و ساخت تحت تأثیر استحکام و شکل پذیری آن ناشی می شود.
مقاومت در برابر فرسایش-خوردگی: در سرویسهای با سرعت بالا (مانند پروانههای پمپ، نازلهای ورودی)، GR4 سختتر و قویتر ممکن است در مقایسه با GR1 و GR2 نرمتر، مقاومت کمتری در برابر خوردگی- ارائه دهد.
مقاومت در برابر خوردگی شکاف: در شکاف های تنگ (زیر واشر، رسوبات) در محلول های کلرید داغ، تمام گریدهای CP می توانند حساس باشند. با این حال، انعطاف پذیری برتر GR1 گاهی اوقات می تواند با اجازه دادن به مواد برای تغییر شکل و کاهش سفتی شکاف، یک مزیت جزئی ایجاد کند. برای کاربردهای خوردگی شکاف شدید، درجه پالادیوم{3}}افزایش یافته مانند GR7 اغلب ضروری است.
ساخت-آسیبپذیری القا شده: در طول جوشکاری و شکلدهی، تنشهای پسماند میتوانند وارد شوند. در حالت بسیار تنش، این ماده می تواند در برابر اشکال خاصی از خوردگی، مانند ترک خوردگی استرس (SCC) حساس تر باشد، اگرچه تیتانیوم بسیار مقاوم است. استحکام بالاتر GR4 منجر به تنشهای پسماند بالاتر برای همان کرنش میشود که در محیطهای تهاجمی مورد توجه است.
بینش انتخاب: برای اکثر خدمات شیمیایی استاندارد (آب دریا، کلرات، نیترات)، عملکرد خوردگی GR1، GR2، و GR4 به طور موثر یکسان است. بنابراین، انتخاب به جای تفاوت قابل توجه در مقاومت شیمیایی، به دلیل الزامات طراحی مکانیکی است.
4. ساخت برای انطباق با کد: ملاحظات کلیدی جوشکاری و شکل دهی میله های تیتانیوم SB348 CP در پروژه های ASME چیست؟
ساخت تیتانیوم CP برای پروژه های تمبر ASME مستلزم رعایت دقیق رویه ها برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی مواد است.
جوشکاری (GTAW/TIG استاندارد است):
جوش پذیری عالی: تمام گریدهای CP (GR1، GR2، GR4) برای جوشکاری عالی در نظر گرفته می شوند. آنها مستعد ایجاد ترک-جوش نیستند.
شرط مطلق: محافظ. مهمترین عامل محافظت از حوضچه جوش مذاب و منطقه تحت تأثیر حرارت داغ-(HAZ) در برابر آلودگی جوی توسط هوا (اکسیژن و نیتروژن) است. این مستلزم:
محافظ اولیه: آرگون یا هلیوم با خلوص{{0} بالا از مشعل TIG.
Trailing Shield: وسیله ای است که به مشعل متصل می شود تا مهره جوش خنک کننده را با گاز بی اثر پر کند.
پاکسازی پشت: قسمت ریشه جوش باید با آرگون تمیز شود تا از اکسید شدن قسمت زیرین جلوگیری شود.
فلز پرکننده: فلز پرکننده معمولاً با درجه فلز پایه مطابقت دارد (به عنوان مثال، ERTi-2 برای جوشکاری GR2). با این حال، استفاده از فلز پرکننده یک درجه با استحکام کمتر (به عنوان مثال ERTi-2 برای جوشکاری GR4) برای به حداکثر رساندن شکل پذیری جوش رایج و قابل قبول است. این باید در مشخصات روش جوشکاری (WPS) مشخص شود.
شکل دهی و خمش:
شکلدهی سرد: همه درجههای CP به آسانی- سرد تشکیل میشوند. GR1 با بالاترین شکل پذیری خود، بهترین گزینه برای عملیات شکل دهی شدید است. GR2 برای اکثر خمش ها و شکل دهی ها مناسب است. GR4 که قوی ترین است، به نیروهای شکل دهی بیشتری نیاز دارد و دارای فنر پشت بیشتری است.
Hot Forming: برای اشکال پیچیده تر، شکل دهی گرم بین 425 درجه - 650 درجه (800 درجه فارنهایت - 1200 درجه فارنهایت) انجام می شود. این کار باید در کوره ای با اتمسفر کمی اکسید کننده یا خنثی انجام شود تا از جذب هیدروژن جلوگیری شود که می تواند تیتانیوم را ترد کند.
تمام فعالیت های ساخت، به ویژه جوشکاری، باید بر اساس WPS واجد شرایط در بخش IX ASME انجام شود.
5. تأیید مواد و گواهینامه: برای استفاده از میله تیتانیوم ASME SB348 در یک کشتی مهر شده با کد{2}}چه مدارک و آزمایشی لازم است؟
استفاده از هر ماده ای در یک کشتی مهر شده با کد ASME{0}} نیازمند تأیید دقیق است تا اطمینان حاصل شود که با استاندارد مشخص شده مطابقت دارد. این توسط سازنده/تامین کننده مواد در قالب مستندات خاص ارائه شده است.
1. گواهی انطباق (C of C): سندی از تامین کننده مبنی بر مطابقت مواد با الزامات ASME SB348 و درجه مشخص شده. این حداقل سطح گواهینامه است.
2. گزارش تست آسیاب (MTR) / گواهی انطباق: این سند ضروری و معمولاً مورد نیاز است. MTR یک گواهی ساده نیست. این یک گزارش دقیق حاوی نتایج آزمایش واقعی از دسته مواد (حرارت) است که میله از آن تولید شده است. باید شامل موارد زیر باشد:
شماره حرارتی: یک شناسه منحصر به فرد که قابلیت ردیابی کامل را برای مذاب اصلی فراهم می کند.
تجزیه و تحلیل شیمیایی: نتایج واقعی برای تمام عناصر مشخص شده در SB348 برای درجه (به عنوان مثال، Ti، O، Fe، N، C، H).
خواص مکانیکی: نتایج واقعی از آزمایشهای کششی (استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول) بر روی نمونههایی از گرما و شرایط مشابه انجام شده است.
آزمایشهای اضافی: اگر در سفارش خرید مشخص شده باشد، ممکن است نتایج آزمایشهای اضافی مانند آزمایشهای مسطح (برای لولهسازی) یا تستهای سختی درج شود.
3. شناسایی مواد: خود نوار فیزیکی باید با اطلاعات مربوطه مشخص شود، معمولاً با استفاده از برچسبها یا برچسبها با استرس کم، از جمله:
نام یا لوگوی سازنده
مشخصات (به عنوان مثال، ASME SB348)
درجه (به عنوان مثال، GR2)
شماره حرارتی
اندازه
سازنده کشتی مسئول بررسی MTR برای تأیید انطباق قبل از استفاده از مواد در ساخت است. بازرس به نمایندگی از دارنده تمبر "U" یا "UM" این سوابق را به عنوان بخشی از نظارت خود بازرسی خواهد کرد. این زنجیره دقیق از اسناد و قابلیت ردیابی برای ایمنی و قابلیت اطمینان تجهیزات تحت فشار ASME اساسی است.
