Verbindungsmethoden für Titanrohre: Schweißen, Flanschen, Gewindeschneiden und mechanische Verbindungen
Jan 26, 2024
Codes und Röhrenspezifikationen hinter der Auswahl
Die Verbindungskonstruktion beginnt beim Rohr selbst. Nahtlose und geschweißte Titanrohre für Kondensatoren und Wärmetauscher werden unter ASTM B338, nahtlose Rohre unter ASTM B861 und geschweißte Rohre unter ASTM B862 bestellt. Druckleitungen werden dann nach ASME B31.3, Flansche nach ASME B16.5 und Gewindeverbindungen nach ASME B1.1 für einheitliche Zollgewinde ausgelegt. Die Verbindungsmethode ist eine Folge des in diesen Dokumenten festgelegten Auslegungsdrucks und der Auslegungstemperatur und keine freie Wahl.
Schweißverbindungen
Schweißen ist die Standardmethode für dauerhafte, hoch{0}integrierte Verbindungen zwischen Titanrohren oder zwischen Titanrohren und anderen Metallkomponenten. Das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen ist das am weitesten verbreitete Verfahren. Gas-Metalllichtbogen-, Elektronenstrahl- und Laserschweißen werden dort eingesetzt, wo Eindringung, Geschwindigkeit oder Verformungskontrolle dies rechtfertigen. Die Praxis des Schmelzschweißens in der Luft- und Raumfahrt wird durch AWS D17.1 definiert, und Bezeichnungen für Titanzusatzdrähte wie ERTi-2 und ERTi-5 sind in AWS A5.16 aufgeführt.
Die steuernde Variable ist die Atmosphäre, nicht die Strömung. Titan reagiert mit Sauerstoff und Stickstoff oberhalb von etwa 400 °C, daher müssen das Schweißbad, der heiße Zusatzwerkstoff und die Rückseite der Verbindung abgeschirmt werden, bis das Metall unter diesen Wert abgekühlt ist. Nachlaufende Abschirmungen und vollständige -Kammerspülung sind Standard für hochreine Arbeiten, und jede Verfärbung, die über einen leichten Strohton hinausgeht, ist ein Hinweis auf eine Kontamination und führt normalerweise zur Abstoßung der Verbindung. Die Qualität der Schweißnaht wird durch Sichtprüfung, Eindringprüfung oder Röntgenprüfung überprüft und bei kritischen Schaltkreisen durch Härteprüfung der Wärmeeinflusszone.
Flansch- und mechanische Verbindungen
| Verfahren | Typischer Dienst | Druck-/Temperatureignung | Demontage |
|---|---|---|---|
| Geschweißt (GTAW) | Prozess- und Wärmetauscherrohre | Alle Klassen innerhalb der Röhrenbewertung | Nicht beabsichtigt |
| Mit Flansch | Geräte- und Kopfanschlüsse | Hoher Druck und hohe Temperatur | Ja, mit Dichtungsaustausch |
| Mit Gewinde | Instrumenten- und Versorgungsleitungen | Niedriger Druck, un-kritisch | Ja |
| Zwinge / Kompression | Instrumentierung, kleine Bohrung | Mittlerer Druck, kontrollierte Temperatur | Ja, Ferrule ersetzt |
| Schnellkupplung | Leitungen, die häufig ausgetauscht werden müssen | Niedriger bis mittlerer Druck | Ja, werkzeugfrei- |
| Erweiterung | Spezielle Einbaufälle | Abhängig von der Rohrwand | NEIN |
Flanschverbindungen befestigen das Rohr mit Schrauben und einer Dichtung an einem Gegenflansch und werden dort verwendet, wo Geräte abnehmbar sein müssen. Flanschabmessungen und Druck-/Temperaturwerte stammen aus ASME B16.5, und die Schraubenkräfte müssen kontrolliert werden, um ein Zerdrücken eines dünnwandigen Rohrs zu vermeiden. Gewindeverbindungen sind auf unkritische Schaltkreise mit niedrigem -Druck beschränkt, da ein geschnittenes Gewinde die Wandstärke verringert und einen Spalt erzeugt, der bei Chloridbetrieb Korrosion auslösen kann.
Zwinge, Schnellkupplung- und Kompensatoren
Ferrule-Verbindungen dichten ab, indem sie beim Anziehen der Mutter einen Metallring in die Rohroberfläche verformen. Die Dichtung entsteht durch kontrollierte plastische Verformung und nicht durch das Gewinde, und die Zwinge wird bei der Neuherstellung der Verbindung entsorgt. Schnellkupplungen werden dort eingesetzt, wo Leitungen wiederholt gewechselt werden, beispielsweise bei Flüssigkeitstransfersystemen. Kompensatoren werden durch Aufweiten eines Rohrendes zur Aufnahme des anderen Rohrendes gebildet und werden für spezielle Installationsfälle und nicht für den routinemäßigen Druckbetrieb verwendet. In allen drei Fällen bestimmen der Rohraußendurchmesser und die Wandtoleranz gemäß ASTM B338, ob die Armatur bei dem Auslegungsdruck abdichtet.
Gemeinsame Vorbereitung und Personalbedarf
Rohrenden müssen vor jedem Verbindungsvorgang rechtwinklig abgeschnitten, entgratet und entfettet werden; Ein chloridhaltiges Lösungsmittel oder ein verunreinigtes Schleifmittel führt später zu Rissen. Feldschweißungen und mechanische Verbindungen an Titansystemen sind normalerweise auf speziell für Titan geschultes Personal beschränkt, da sich das Material in Bezug auf Wärmeeintrag, Abschirmungsanforderungen und Abriebneigung anders verhält als Edelstahl. Gewinde- und Aderendhülsenverbindungen sollten mit einer geeigneten Anti-{3}}Verklebungsmasse zusammengebaut werden, um ein Festfressen bei späteren Wartungsarbeiten zu verhindern.
Häufig gestellte Fragen
Q:Welches Schweißverfahren wird am häufigsten für Titanrohre verwendet?
A: Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen. Elektronenstrahl- und Laserschweißen werden dort eingesetzt, wo eine tiefere Eindringung oder ein geringerer Verzug erforderlich ist.
Q:Warum muss die Rückseite einer Titanschweißnaht gespült werden?
A: Titan absorbiert Sauerstoff und Stickstoff oberhalb von etwa 400 °C. Ohne beidseitige inerte Abschirmung oxidiert die Wurzel und verliert an Duktilität und Korrosionsbeständigkeit.
Q:Wann sollte eine Flanschverbindung einer Schweißverbindung vorgezogen werden?
A: Wenn die Verbindung zur Wartung oder zum Geräteaustausch geöffnet werden muss und die Druck- und Temperaturklasse einen Schraubflansch gemäß ASME B16.5 erfordert.
Q:Kann ein Titanrohr wie ein Stahlrohr mit einem Gewinde versehen werden?
A: Das ist zwar möglich, aber das Gewinde verringert die Wand und erzeugt einen Spalt, daher sind Gewindeverbindungen auf unkritische Schaltkreise mit niedrigem -Druck beschränkt.
Q:Welche Funktion hat die Klemmhülse bei einer Klemmverschraubung?
A: Die Ferrule wird in die Rohroberfläche eingepresst und sorgt für die Abdichtung. Da der Verschraubungskörper und die Mutter nur die Verformung ausüben, wird die Zwinge bei der Neuherstellung der Verbindung ausgetauscht.
