ASME B861 Nahtloses dünnwandiges Rohr aus Titan Gr12-: Eigenschaften und Verwendung

ASME B861 und Titan der Güteklasse 12 verstehen

ASME B861 ist das ASME-Äquivalent von ASTM B861 und umfasst nahtlose Rohre aus Titan und Titan--Legierungen für den Druckbetrieb. Güteklasse 12, auch Ti-0,3Mo-0,8Ni (UNS R53400) genannt, ist eine nahezu Alpha-Legierung, die nominell 0,3 % Molybdän und 0,8 % Nickel enthält. Diese beiden Zusätze verändern das Korrosionsverhalten von technisch reinem Titan: Sie unterdrücken Spaltkorrosion in heißen Chlorid- und reduzierenden Umgebungen und erhöhen die Festigkeit bei erhöhter Temperatur, während die Schweißbarkeit und Formbarkeit erhalten bleibt, für die CP-Titan bekannt ist. Klasse 12 ist daher die Standardspezifikation für Titan-Wärmetauscher- und Kondensatorrohre in aggressiven Prozessanwendungen, und ASME B861 bietet die nahtlose Rohrform aus derselben Materialfamilie, die ASTM B338 als Rohre für Kondensatoren und Wärmetauscher abdeckt.

Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften

Gemäß ASTM B861 / ASME B861 muss Güteklasse 12 die folgenden Zusammensetzungsgrenzen erfüllen (Rest Titan): Molybdän 0,2-0,4 %, Nickel 0,6-0,9 %, Eisen weniger als oder gleich 0,30 %, Sauerstoff weniger als oder gleich 0,25 %, Kohlenstoff weniger als oder gleich 0,08 %, Stickstoff weniger als oder gleich bis 0,03 %, Wasserstoff kleiner oder gleich 0,015 %. Die entsprechenden mechanischen Mindesteigenschaften für geglühte Rohre sind 483 MPa Zugfestigkeit, 345 MPa Streckgrenze (0,2 % Versatz) und 18 % Dehnung in 50 mm. Diese Werte liegen zwischen den CP-Güten und den Alpha-Beta-Legierungen, was genau die Nische ist, die Güteklasse 12 einnimmt: stärker und spaltbeständiger als Güteklasse 2, aber viel einfacher zu formen und zu schweißen als Güteklasse 5.

Korrosionsbeständigkeit im Prozessbetrieb

Grad 12 wurde entwickelt, um die beiden klassischen Schwächen von CP-Titan zu überwinden: Spaltkorrosion in heißen, konzentrierten Chloridsolen und Angriff durch reduzierende Säuren. Der Zusatz von Molybdän-Nickel stabilisiert den Passivfilm, so dass Spaltkorrosion bei Temperaturen, bei denen Grad 2 angegriffen werden würde, vermieden oder stark verzögert wird, und die Legierung verträgt verdünnte reduzierende Säuren, nasses Chlor, brackiges Kühlwasser und Meerwasser bei erhöhter Temperatur. In der Praxis bedeutet dies, dass Entsalzungsverdampfer, chemische Prozesskühler, Offshore-Meerwasserkreisläufe und Soleerhitzer problemlos dünnwandige Rohre der Güteklasse 12 verwenden können, oft mit Wandstärken von 0,5–1,2 mm, wo die Korrosionszugabe weniger edler Metalle weitaus schwerere Abschnitte erfordern würde.

Herstellung nahtloser dünnwandiger-Rohre

Nahtlose dünnwandige Titanrohre werden durch Warmfließpressen oder Rotationslochen hergestellt, gefolgt von Kaltpilgern und Kaltziehen auf die endgültige Größe. Das kalt-umgeformte Rohr wird dann in einem Vakuum- oder Inert{3}}ofen geglüht, um die Duktilität wiederherzustellen und die Kornstruktur zu rekristallisieren, und schließlich gebeizt oder blank-geglüht, um die bei der Warmumformung gebildete Alpha--Oxidschicht zu entfernen. Dünnwandige Rohre (Wandstärke typischerweise 0,5-3,0 mm, mit Außendurchmesser von etwa 3 mm bis 101,6 mm und mehr) erfordern eine strenge Kontrolle der Wandexzentrizität, Ovalität und Oberflächenbeschaffenheit, weshalb zertifizierte Lieferanten Pilgerwalzwerke, Ziehbänke und Ultraschall- oder Wirbelstromlinien in einem integrierten Prozessablauf kombinieren.

Maßbereich und Toleranzen

ASME B861 definiert Außendurchmesser-, Wandstärken- und Längentoleranzen, die bei dünneren Wänden und kleineren Durchmessern enger werden. Nahtlose Standardrohre sind ab einem Außendurchmesser von ca. 3 mm aufwärts erhältlich, mit dünnwandigen Qualitäten bis hinab zu 0,5 mm Wandstärke. Wärmetauscherrohre werden üblicherweise mit einem Außendurchmesser von 6,35 -50,8 mm und einer Wandstärke von 0,6 -2,0 mm bestellt. Die Enden werden glatt, abgeschrägt oder mit Gewinde geliefert und die Längen sind einfach, doppelt, fest oder auf Länge geschnitten. Käufer sollten Außendurchmesser, Wand, Länge, Zustand (geglüht), Oberfläche (gebeizt, blankgeglüht oder poliert) und die maßgebliche Norm zusammen angeben, zum Beispiel: nahtloses Rohr 19,05 mm Außendurchmesser x 1,24 mm Wand x 6 m, geglüht und gebeizt, gemäß ASME B861 Klasse 12.

Anwendungen

Nahtlose dünnwandige Rohre der Güteklasse 12 werden überall dort eingesetzt, wo heiße, korrosive Flüssigkeiten auf dünne Metallabschnitte treffen: Rohrbündelwärmetauscher und Kondensatoren in Chemieanlagen, Soleerhitzer und Verdampfer in der Entsalzung, Meerwasserkühler und Löschwassersysteme im Offshore-Bereich, Geothermie- und Kraftwerkskühlkreisläufe sowie Heizschlangen in Galvanik- und Beizlinien. Die Legierung wird auch für Hochdruck-Hydraulik- und Instrumentierungsleitungen ausgewählt, bei denen Festigkeit über CP-Qualitäten erforderlich ist, ohne dass die Biegsamkeit verloren geht.

Prüfung und Zertifizierung

Nahtlose Rohre nach ASME B861 werden auf ihre chemische Zusammensetzung und ihre mechanischen Eigenschaften geprüft, außerdem werden hydrostatische Tests (oder pneumatische Tests, sofern vereinbart), Wirbelstrom- und/oder Ultraschallprüfungen sowie mechanische Tests einschließlich Abflachungs-, Bördel- und Biegetests durchgeführt, sofern zutreffend. Der Oberflächenzustand wird auf Rissfreiheit und schädliche Defekte überprüft und jede Länge wird mit Norm, Güteklasse, Außendurchmesser, Wandstärke, Länge und Schmelzenummer gekennzeichnet. Die Lieferdokumentation folgt der Praxis von EN 10204 Typ 3.1, mit Materialtestzertifikaten, die die vollständige Chemie, Zugergebnisse und Wärmerückverfolgbarkeit angeben, und eine Inspektion durch Dritte ist möglich, wenn das Projekt dies erfordert.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen ASME B861 und ASTM B861?

Sie bedecken das gleiche nahtlose Titanrohr. ASME B861 ist die ASME-Codeausgabe, auf die sich der ASME Boiler and Pressure Vessel Code für den Bau von Druckbehältern und Rohrleitungen bezieht. ASTM B861 ist das identische Basisdokument, das für die allgemeine Beschaffung verwendet wird.

Warum sollte man für Wärmetauscherrohre Klasse 12 statt Klasse 2 wählen?

Grad 12 fügt Molybdän und Nickel hinzu, die Spaltkorrosion in heißen Chloriden unterdrücken und die Beständigkeit gegenüber reduzierenden Säuren verbessern. Wo Grad 2 sicher ist, bleibt es die wirtschaftliche Wahl; Wenn Spaltkorrosion oder Temperaturen über etwa 80 Grad in der Sole zu erwarten sind, ist Klasse 12 die sicherere Spezifikation.

Ist Titan der Güteklasse 12 schweißbar?

Ja. Güteklasse 12 verfügt über eine ausgezeichnete Schweißbarkeit mit GTAW (WIG), wobei ein passender Zusatzdraht und eine Inertgasabschirmung auf beiden Seiten der Verbindung verwendet werden. Es lässt sich leichter schweißen und formen als Alpha-Beta-Legierungen wie Grad 5.

Welche Wandstärken gelten als dünnwandiges Rohr-?

Als dünnwandiges Titanrohr gelten in der Praxis Wandstärken von 0,5-3,0 mm bei Außendurchmessern bis etwa 100 mm. Für den Wärmetauscherbetrieb sind Wandstärken von 0,6–2,0 mm am häufigsten anzutreffen.

Welche Zertifikate sollten Rohren der Güteklasse 12 beiliegen?

Ein Materialprüfzeugnis nach EN 10204 Typ 3.1 mit chemischer Analyse, Zugergebnissen, Prüfberichten (hydrostatisch, Wirbelstrom oder Ultraschall) und Schmelzzahl. Projekte unter dem ASME-Code erfordern zusätzlich die Rückverfolgbarkeit auf die P--Nummer und die Spezifikationsanforderungen von ASME B861.

Können Rohre der Güteklasse 12 in U--Bogen- oder Spulenform geliefert werden?

Ja. Dünnwandige Rohre der Güteklasse 12 können kalt zu U{3}-Rohren für Wärmetauscher gebogen oder in Spulenform für lange Dauerläufe geliefert werden, vorausgesetzt, das Biegen erfolgt mit geeigneten Dornen und der geglühte Zustand bleibt erhalten, um Kaltverfestigungsrisse zu vermeiden.