Titánové triedy pre námorné inžinierstvo: Sprievodca výberom

Výber správnej triedy titánu pre námorný inžiniersky projekt nie je len o rozhodnutí, či použiť titán. Správny materiál závisí od vášho operačného prostredia, dizajnu zariadenia a požiadaviek na výkon.

Napríklad, ak navrhujete potrubný systém s morskou vodou, môže byť vašim hlavným záujmom odolnosť proti korózii a zvárateľnosť. Pri vŕtaní komponentov môžete klásť väčší dôraz na pevnosť a únavový výkon. V prípade výmenníkov tepla je obzvlášť dôležitá dlhodobá-odolnosť voči morskej vode a prostrediam obsahujúcim chlorid-. V prípade spojovacích prvkov a prírub musíte spoločne zvážiť odolnosť proti korózii, mechanické vlastnosti a dlhodobú-spoľahlivosť spojenia.

Keď získavate zdrojetitán pre námorné aplikácie, mali by ste preto posúdiť nasledujúce faktory:

• Servisné médium
• Teplota morskej vody
• Rýchlosť prúdenia morskej vody
• Prevádzkový tlak
• Prevádzková teplota
• Požiadavky na pevnosť
• Únavové zaťaženie
• Rozmery produktu
• Výrobné normy
• Požiadavky na tepelné spracovanie
• Požiadavky na ne{0}deštruktívne testovanie

Táto príručka vysvetľuje niekoľko bežne zvažovanýchtitánové triedy pre námorné inžinierstvoa pomôže vám určiť, ktorá trieda môže byť vhodná pre vašu aplikáciu.

Keď si pre námorné vybavenie vyberiete titán, najlepšia kvalita závisí od skutočných prevádzkových podmienok a nie od samotného názvu aplikácie.

ASTM B348/B348zahŕňa tyče a predvalky titánu a zliatiny titánu a zahŕňa2. ročník, 5. ročník, 7. ročník a 12. ročníkmedzi krytými ročníkmi.

Vždy by ste mali potvrdiť konečnú triedu materiálu podľa konštrukčných podmienok vášho zariadenia, platných technických noriem a skutočného servisného prostredia.

Titán 2. stupňaje komerčne čistý titán a bežne sa používa v námornom strojárstve, odsoľovaní morskej vody, stavbe lodí a pobrežných zariadeniach ako kov odolný voči korózii-.

Vyznačuje sa nasledujúcimi vlastnosťami:

1. Vynikajúca odolnosť proti korózii morskou vodou – Vynikajúca odolnosť proti morskej vode, jamkovej korózii, štrbinovej korózii a erózii, vďaka čomu je vhodný na dlhodobé-vystavenie morskej vode.
2. Dobrá obrobiteľnosť – Predĺženie je zvyčajne okolo 20 % – 28 %, čo umožňuje prácu za studena, za tepla a obrábanie.
3. Dobrá zvárateľnosť – Kompatibilný s bežnými metódami zvárania, ako sú TIG a MIG, vďaka čomu je vhodný na výrobu potrubí s morskou vodou, výmenníkov tepla a námorných zariadení.
4. Dobrá celková odolnosť proti korózii – Vytvára na povrchu stabilný pasívny film, ktorý poskytuje dobrú odolnosť proti korózii v prostrediach obsahujúcich morskú vodu a chlorid-, ako aj silnú odolnosť proti bodovej korózii, štrbinovej korózii a praskaniu koróziou pod napätím.

Preto je stupeň 2 vhodný najmä pre:

• Potrubie s morskou vodou
• Rúry výmenníka tepla
• Kondenzátory
• Zariadenia na odsoľovanie morskej vody
• Cirkulačné systémy morskej vody
• Komponenty čerpadla a ventilu
• Príruby
• Spojovacie prvky
• Konštrukčné komponenty námorného vybavenia

Pre zariadenia, ktoré nevyžadujú extrémne vysokú pevnosť, ale potrebujú dlhodobú-odolnosť voči korózii morskou vodou, je často preferovaným materiálom stupeň 2.

Titán 12. triedyvšeobecne označuje Ti-0,3Mo-0,8Ni (UNS R53400). ASTM B348/B348 identifikuje stupeň 12 ako zliatinu titánu obsahujúcu približne 0,3 % molybdénu a 0,8 % niklu.

V porovnaní s komerčne čistým titánom triedy 2 obsahuje trieda 12 malé prísady molybdénu a niklu, ktoré môžu zlepšiť jeho výkon v určitých redukčných a korozívnych prostrediach.

Stupeň 12 môžete zvážiť, keď je vaše zariadenie vystavené:

• Zariadenie na morskú vodu
• Zariadenia na chemické spracovanie
• Výmenníky tepla
• Zariadenie na odsoľovanie
• Námorné potrubie
• Médiá-obsahujúce chloridy
• Náročnejšie korozívne prevádzkové podmienky

Pre zariadenia vystavené morskej vode aj priemyselným procesným médiám,Stupeň 12 možno považovať za alternatívu k 2. stupňu.

Stupeň 12 by ste však nemali zvoliť len preto, že prostredie je opísané ako „námorné“. Vaša konečná voľba by mala byť založená na skutočnej chémii, teplote, rýchlosti prúdenia, tlaku a konštrukčných požiadavkách vášho systému.

Titán 7. triedyje komerčne čistý titán s malým prídavkom paládia. ASTM B348/B348M špecifikuje stupeň 7 ako nelegovaný titán obsahujúci 0,12 % až 0,25 % paládia.

Pridanie paládia zlepšuje odolnosť titánu v určitých redukčných a vysoko korozívnych prostrediach.

Môžete zvážiť 7. stupeň pre:

• Špeciálne prostredia chemického spracovania
• Vybavenie pre námornú a morskú vodu
• Niektoré aplikácie s-morskou vodou s vyššou teplotou
• Prostredia so zvýšenými obavami z štrbinovej korózie
• Iné aplikácie, kde sa vyžaduje zvýšená odolnosť proti korózii

Hlavnou výhodou triedy 7 je jej zvýšená odolnosť proti korózii v určitých agresívnych prostrediach v porovnaní s komerčne čistými druhmi titánu bez paládia.

Ak si však vyberáte titán pre námorné inžinierstvo, mali by ste zhodnotiť skutočnú chémiu a prevádzkové podmienky namiesto toho, aby ste predpokladali, že stupeň 7 je automaticky najlepšou voľbou pre každú aplikáciu s morskou vodou.

Pri výbere titánu pre vaše námorné vybavenie by ste mali zvážiť korózne prostredie, mechanické požiadavky, formu produktu a príslušné normy ako počiatočné kritériá výberu.

Váš konečný výber materiálu by mal byť založený na aktuálnom prevádzkovom médiu, teplote, koncentrácii, rýchlosti prúdenia, tlaku a technických požiadavkách.

Ak je vašou hlavnou prioritou odolnosť proti korózii morskou vodou

Najprv zvážte 2. stupeň.

Stupeň 2 je komerčne čistý titán s vynikajúcou odolnosťou proti korózii morskou vodou, dobrou zvariteľnosťou, tvarovateľnosťou a opracovateľnosťou.

Ak je vaším hlavným záujmom dlhodobá-odolnosť voči korózii v morskej vode a nie maximálna mechanická pevnosť, 2. stupeň je často logickým východiskovým bodom.

Ak potrebujete vyššiu mechanickú pevnosť

Zvážte titán 5. stupňa.

Stupeň 5 (Ti-6Al-4V) poskytuje výrazne vyššiu mechanickú pevnosť ako komerčne čistý titán a je široko používaný, keď potrebujete vyššiu pevnosť, nosnosť alebo zníženie hmotnosti.

Vyššia pevnosť však automaticky neznamená lepší výkon v každom prostredí s morskou vodou. Ak je vašou primárnou požiadavkou odolnosť proti korózii morskou vodou, pred výberom stupňa 5 by ste mali zhodnotiť skutočné podmienky korózie spolu s mechanickými požiadavkami.

Ak pracujete v náročnejšom korozívnom prostredí

Zvážte 12. alebo 7. stupeň.

12. ročník:Ti-0,3 Mo-0,8 Ni. Stupeň 12 môžete zvážiť, ak potrebujete dobrú odolnosť proti korózii spolu s vyššou mechanickou pevnosťou ako niektoré komerčne čisté druhy titánu, najmä v určitých korozívnych prostrediach alebo prostrediach obsahujúcich chloridy.

7. ročník:Tento titán{0}}obsahujúci paládium môže poskytnúť zvýšenú odolnosť proti korózii v určitých agresívnych chemických a redukčných prostrediach. Môže sa zvážiť, keď má odolnosť proti korózii vyššiu prioritu a prevádzkové podmienky odôvodňujú dodatočné náklady na legovanie.

Okrem toho námorné inžinierstvo často zahŕňa spájanie rôznych titánových materiálov alebo ich integráciu s odlišnými materiálmi. V takýchto prípadoch je potrebné komplexne zvážiť rozdiely v koeficientoch tepelnej rozťažnosti, kompatibilite zvárania a dlhodobej-stabilite rozhrania v prevádzkových podmienkach. Na podporu konečného rozhodnutia o materiáli sa odporúča vykonať malé-simulačné testy v kritických oblastiach alebo použiť historické prevádzkové údaje z podobných projektov. Výber materiálu nie je len porovnaním vlastností materiálu, ale komplexným kompromisom- medzi spoľahlivosťou, vyrobiteľnosťou a hospodárnosťou počas celého životného cyklu.