ERTi-12 UNS R53400 Poliertes Titanrohr: Chemie der Klasse 12 und ASTM B338-Eigenschaften

Was ist Titan der Güteklasse 12?

Grad 12 ist die Titanlegierung mit der Bezeichnung UNS R53400, üblicherweise geschrieben als Ti-0,3Mo-0,8Ni. Es kombiniert mäßige Festigkeit mit Beständigkeit sowohl gegen oxidierende als auch leicht reduzierende Medien zu einem Preis, der weit unter dem der palladiumhaltigen Qualitäten liegt. Molybdän ist der wichtigste korrosionsbeständige Zusatz, und Nickel verbessert die Leistung bei der Reduzierung von Säuren und hilft, Spaltangriffen zu widerstehen. Daher verhält sich die Legierung im Meerwasser- und Chloridbetrieb wie unlegiertes Titan, widersteht jedoch Umgebungen, die Grad 2 angreifen würden.

ERTi-12 ist die entsprechende Zusatzmetallklassifizierung. Die gleiche Bezeichnung beschreibt daher sowohl ein fertiges Schmiedeprodukt, beispielsweise ein Rohr nach ASTM B338, als auch den Draht, der zu seiner Verbindung verwendet wird. Diese doppelte Verwendung sorgt häufig für Verwirrung, da die chemischen Grenzwerte in einer Kabelspezifikation nicht mit den Grenzwerten für das fertige Rohr identisch sind.

Chemie: Fülldraht versus fertiges Rohr

Die Drahtchemie wird durch AWS A5.16 und ASME SFA-5.16 gesteuert, während das Rohr selbst durch ASTM B338 und ASME SB338 gesteuert wird. Beide beschreiben die gleiche Legierung, jedoch mit unterschiedlichen Grenzwerten, weshalb sich die Werte auf einem Drahtwerkszertifikat und auf einem Rohrwerkszertifikat durchaus unterscheiden können.

Die engen interstitiellen Grenzen des Drahtes, insbesondere Sauerstoff bei 0,08–0,16 % und Wasserstoff bei maximal 0,008 %, dienen dem Schutz der Schweißduktilität. Das Anwenden von Drahtgrenzen auf eine Rohrbestellung oder Rohrgrenzen auf eine Drahtbestellung ist eher ein Spezifikationsfehler als ein Herstellungsfehler.

Mechanische Eigenschaften und Standardminima

ASTM B338 legt bei Raumtemperatur Mindestwerte für geglühte Rohre der Güteklasse 12 mit einer Zugfestigkeit von 483 MPa (70 ksi), einer Streckgrenze von 345 MPa (50 ksi) bei 0,2 % Versatz und 18 % Dehnung in 50 mm fest. Dies sind Mindestanforderungen für den geglühten Zustand, keine typischen Werte für eine zufällig ausgewählte Charge, und alle drei sind höher als die entsprechenden Anforderungen für die Klassen 1 bis 4.

Aus dem Kontext gerissene Angaben zu Losdaten können irreführend sein. Zahlen wie 65.300 psi Zugfestigkeit, 55.100 psi Streckgrenze und 12 % Dehnung sind nicht die standardmäßigen Mindestwerte für Rohre der Güteklasse 12: Eine Dehnung von 12 % würde den Mindestwert von 18 % nicht erreichen und eine Streckgrenze von 55.100 psi würde die umgerechnete Anforderung von 50 ksi überschreiten. Solche Zahlen gehören zu einer anderen Produktform, einem anderen Zustand oder einer anderen Stärke und sollten nicht zum Vergleich von Lieferanten verwendet werden. Die maßgeblichen Zahlen für eine Bestellung sind die Mindestwerte der geltenden ASTM- oder ASME-Spezifikation sowie etwaige Bestell- und Projektanforderungen.

Poliertes Rohr: Spiegel- und Satinoberflächen

Beim Polieren handelt es sich um eine mechanische und nicht um eine metallurgische Oberflächenbehandlung. Dadurch werden Rauheit, Sauberkeit und Aussehen verändert, ohne die mechanischen Standardeigenschaften des Rohrs zu verändern.

Spiegelpoliturwird normalerweise mit einem Rauheitsziel im Bereich von Ra 0,2 bis 0,4 Mikrometer spezifiziert und erfordert eine kratzerfreie, gleichmäßig reflektierende Oberfläche. Es eignet sich für Anwendungen, bei denen Produkthaftung, Reinigungszyklen und visuelle Inspektion am wichtigsten sind.

Satinierter oder gebürsteter Lackist eine richtungsgebundene, kostengünstigere Oberfläche im Bereich von Ra 0,8 bis 1,6 Mikrometer, geeignet für allgemeine Prozessrohrleitungen und sichtbare Strukturverläufe.

Nach dem Schlussglühen muss das Polieren erfolgen. Das Polieren vor dem Glühen beeinträchtigt die Oberfläche, und das Glühen nach dem Beizen muss selbst frei von Verunreinigungen sein, da andernfalls eingebettetes Eisen und Zunder in die Oberfläche getrieben werden.

Die Oberflächenbeschaffenheit von Bohrungen ist im Wärmetauscher- und Hygienebereich wichtig, wo das Innenpolieren auf einen kontrollierten Ra-Wert die Verschmutzung reduziert und die Reinigungsvalidierung vereinfacht.

Unabhängig davon, welches Finish bestellt wird, muss das Rohr entzundert und frei von der mit Sauerstoff angereicherten Schicht geliefert werden, die sich bei der Warmbearbeitung gebildet hat, wie in ASTM B338 und der Beizpraxis von ASTM B600 gefordert.

Anwendungs-, Schweiß- und Installationshinweise

Rohre der Güteklasse 12 werden dort ausgewählt, wo Chloride und leicht reduzierende Bedingungen unlegiertes Titan angreifen würden, einschließlich chemischer Prozesswärmetauscher, Kondensatoren, Verdampferrohre, Ventile, Pumpen, Flansche und Rohrleitungen in Chloralkali-, Entsalzungs-, Zellstoff- und Papier- sowie hydrometallurgischen Anlagen. Es wird häufig anstelle von Güteklasse 2 gewählt, wenn Spaltkorrosion oder Wasserstoffaufnahme beobachtet wurde, und anstelle von palladiumhaltigen Güteklassen, bei denen die Kosten kontrolliert werden müssen.

Mit ERTi-12-Füllstoff schweißen, um ihn an das Grundmetall anzupassen und die Korrosionsbeständigkeit zu wahren. Das Ersetzen eines Füllmaterials der Güteklasse 2 oder 5 ohne Überprüfung der resultierenden Schweißchemie und Korrosionsleistung ist keine akzeptable Praxis.

Verwenden Sie bei Rohrschweißnähten einen Schleppschild, hochreines Argon und eine Bohrungsspülung, da die Aufnahme von Stickstoff und Sauerstoff sowohl die Schweißnaht als auch ihre Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigt.

Sauberkeit ist eine Korrosionsvariable. Eisenverunreinigungen durch Werkzeuge, Bürsten oder Schleifscheiben verursachen einen bevorzugten Angriff, daher sollten Werkzeuge aus Edelstahl oder Titan und spezielle Schleifmittel verwendet werden.

Beachten Sie die Auslegungstemperaturgrenzen der geltenden Vorschriften. Sorte 12 behält ihre nutzbare Festigkeit bis etwa 300 °C und ist nicht für den Hochtemperatureinsatz von legierten Titansorten vorgesehen.

FAQ

F: Ist ERTi-12 dasselbe wie Grad 12?
Ja, was die Legierung betrifft. ERTi-12 ist die Schweißzusatzklassifizierung und Klasse 12 ist die Bezeichnung des bearbeiteten Produkts; Beide beziehen sich auf UNS R53400, die chemischen Grenzwerte unterscheiden sich jedoch zwischen den Draht- und Rohrspezifikationen.

F: Warum Grad 12 spezifizieren, wenn ein Palladiumgrad eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweist?
Palladium ist weitaus teurer und sein Preis schwankt. Klasse 12 bietet einen Großteil der Vorteile im Chlorid- und leicht reduzierenden Betrieb bei niedrigeren, stabileren Kosten und wird dort bevorzugt, wo die Wasserstoffaufnahme anstelle eines Oxidationsangriffs die Lebensdauer der Röhren begrenzt.

F: Verändert Polieren die Korrosionsbeständigkeit?
Eine glattere Oberfläche verringert die Bildung von Ablagerungen-und die Bildung von Spalten, was indirekt hilft, aber die Legierungschemie nicht verändert. Beim Polieren eingebrachte Verunreinigungen können die Korrosionsbeständigkeit verringern, daher ist sauberes Arbeiten unerlässlich.

F: Können polierte Rohre geschweißt werden, ohne dass die Oberfläche verloren geht?
Die Oberfläche geht lokal an der Schweißnaht und der Anschmelzzone verloren. Anschließend werden die Schweißbereiche gereinigt oder neu-poliert, und die Bohrung wird gespült, um die Innenoberfläche frei von Verfärbungen zu halten.

F: Welche Standards sollten bei der Bestellung von Röhren der Güteklasse 12 berücksichtigt werden?
ASTM B338 und ASME SB338 für nahtlose und geschweißte Rohre, ASTM B600 zum Entzundern und Beizen, wenn die Oberflächenbeschaffenheit spezifiziert ist, plus eine Rauheitsgrenze für eine polierte Oberfläche und eine Füllmetallklassifizierung von AWS A5.16 ERTi-12 zum Schweißen.