لوله های تیتانیوم خالص لوله های آلیاژ تیتانیوم ASTM B338 Gr 5 Gr7 برای کاربردهای صنعتی

لوله های تیتانیوم خالص لوله های تیتانیوم لوله های آلیاژ تیتانیوم ASTM B338 Gr 5 Gr7 برای کاربردهای صنعتی

تیتانیوم و آلیاژ های آن در صنایع مختلف تبدیل به مواد ضروری شده اند، که ترکیبی از قدرت استثنایی، خواص سبک وزن و مقاومت خارق العاده در برابر خوردگی را ارائه می دهند.در صورت استفاده در قالب لوله ها و لوله های تیتانیومی، آنها مزایای منحصر به فرد را برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی که نیاز به دوام و مقاومت در برابر محیط های خشن دارند، ارائه می دهند.این مقاله ویژگی های اصلی و کاربردهای لوله های تیتانیوم خالص را بررسی می کند، لوله های تیتانیوم و لوله های آلیاژ تیتانیوم تحت استانداردهای ASTM B338، به ویژه درجه های Gr5 و Gr7، و بررسی چگونگی پاسخگویی به خواسته های صنایع مختلف.

ASTM B338 چیست؟

ASTM B338 مشخصات استاندارد برای لوله های بدون درز تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم است. این استاندارد الزامات ساخت، خواص،و عملکرد لوله های تیتانیومی مورد استفاده در صنایع مختلفاین مشخصات شامل چندین درجه از آلیاژ های تیتانیوم است که در ترکیب و ویژگی های خود متفاوت هستند و سطوح مختلفی از قدرت، مقاومت در برابر خوردگی،و تحمل دما.

درک تیتانیوم خالص (درجه 2) و آلیاژ های تیتانیوم (درجه های Gr5 و Gr7)

تیتانیوم خالص (سطح 2) ️ تیتانیوم خالص تجاری:

• تیتانیوم درجه 2 گسترده ترین نوع تیتانیوم خالص است. اغلب به دلیل خلوص بالا آن به عنوان تیتانیوم خالص تجاری (CP-Ti) شناخته می شود. درجه 2 تعادل قدرت، شکل پذیری،و مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی، به ویژه در محیط های دریایی و پردازش شیمیایی.
• کاربرد: به طور گسترده در کاربردهای دریایی، پردازش شیمیایی و ایمپلنت های پزشکی به دلیل سازگاری زیستی و مقاومت در برابر خوردگی در آب دریا، اسید ها و سایر مواد شیمیایی خشن استفاده می شود.

درجه 5 ️ آلیاژ تیتانیوم (Ti-6Al-4V):

• Gr5 یک آلیاژ تیتانیوم است که حاوی ۶٪ آلومینیوم و ۴٪ وانادیوم است و قدرت قابل توجهی بالاتر از تیتانیوم خالص را ارائه می دهد. این درجه اغلب به عنوان Ti-6Al-4V شناخته می شود.یکی از رایج ترین آلیاژ های تیتانیوم در جهان.
• خواص: مقاومت کششی بالا و مقاومت بهتر در برابر خستگی Gr5 را برای کاربردهایی که در آن قدرت، دوام و وزن بسیار مهم است، ایده آل می کند.
• کاربرد: در صنایع هوافضا، دریایی، شیمیایی و خودرو برای اجزای مورد استفاده قرار می گیرد که باید در برابر استرس های بالا و دماهای بالا مقاومت کنند.ظرف های تحت فشارو قطعات هواپيما

درجه 7 ️ آلیاژ تیتانیوم با پالادیوم:

• Gr7 یک آلیاژ تیتانیوم دیگر است که پالادیوم را به تیتانیوم خالص اضافه می کند و مقاومت آن را در برابر مواد شیمیایی تهاجمی و محیط های با دمای بالا افزایش می دهد.
• خواص: مقاومت در برابر خوردگی بهتر در مقایسه با درجه 2، به ویژه در برابر کلریدها، اسید سولفوریک و سایر مواد شیمیایی صنعتی.
• کاربرد: ایده آل برای استفاده در پردازش شیمیایی، صنایع داروسازی و محیط هایی که مواد خوردنی شایع هستند، مانند راکتورهای شیمیایی، مبادله گرما،و تجهیزات پالایش.

مزایای لوله ها و لوله های تیتانیوم:

لوله ها و لوله های تیتانیوم، به ویژه آنهایی که از Gr2، Gr5 و Gr7 ساخته شده اند، چندین مزیت کلیدی نسبت به مواد سنتی مانند فولاد ضد زنگ، فولاد کربن و سایر آلیاژ ها ارائه می دهند.این مزایا عبارتند از::

مقاومت در برابر خوردگی:

• تیتانیوم در بیشتر محیط های تهاجمی، از جمله آب دریا، محلول های اسیدی و ترکیبات حاوی کلرید، مقاومت برجسته ای نسبت به خوردگی را نشان می دهد.این خاصیت باعث می شود که آن را ایده آل برای صنایع مانند پردازش شیمیایی، حفاری دریایی و دریایی.

نسبت قدرت به وزن:

• تیتانیوم نسبت قدرت به وزن بالاتری دارد، که آن را به یک جایگزین سبک تر برای فلزات دیگر، به ویژه در برنامه های کاربردی مانند هوافضا و مهندسی خودرو تبدیل می کند.این منجر به صرفه جویی در هزینه ها به دلیل کاهش وزن و بهبود بهره وری سوخت می شود.

عملکرد در دمای بالا:

• آلیاژ های تیتانیوم مانند Gr5 و Gr20 عملکرد عالی در دمای بالا را ارائه می دهند، مقاومت در برابر خزیدن و توانایی عملکرد در مبادلات گرما، قطعات توربین،و کاربردهای فشار بالا.

سازگاری زیستی:

• تیتانیوم خالص (Gr2) و برخی از آلیاژ های تیتانیوم (Gr7) سازگار با زیست هستند، که آنها را برای ایمپلنت های پزشکی مانند دستگاه های ارتوپدیک، ایمپلنت های دندان و ابزار جراحی ایده آل می کند.بدن تيتانيوم رو رد نميکنهکه امکان کاشت طولانی مدت را فراهم می کند.

دوام و طول عمر:

• تیتانیوم در برابر فرسایش، خستگی و خوردگی مقاوم است و اطمینان حاصل می کند که لوله ها و لوله های تیتانیوم حتی در محیط های شدید عمر طولانی دارند.این باعث می شود تیتانیوم یک راه حل مقرون به صرفه در طول زمان، کاهش نیاز به تعویض و تعمیرات.

کاربردهای لوله ها و لوله های تیتانیوم:

لوله ها و لوله های تیتانیوم در صنایع مختلف به طور گسترده ای استفاده می شوند. در اینجا نگاهی به چگونگی استفاده از لوله های تیتانیوم ASTM B338 Gr5 و Gr7 در بخش های کلیدی است:

هوافضا:

• خصوصیات سبک وزن و قدرت بالای تیتانیوم آن را برای استفاده در قطعات هواپیما و فضاپیما، از جمله فریم های هواپیما، بال ها و موتورها مناسب می کند.Gr5 به طور گسترده ای برای قطعات هواپیما که نیاز به مقاومت در برابر استرس و دماهای بالا استفاده می شود.

پردازش شیمیایی:

• مقاومت ضد خوردگی تیتانیوم در کارخانه های شیمیایی که مواد تهاجمی مانند اسید گوگرد، کلرید و اسید هیدروکلوریک را پردازش می کنند بسیار مفید است.لوله های تیتانیومی Gr7 در مبادلات گرما استفاده می شوند، راکتورها و سیستم های لوله کشی که نیاز به مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی تهاجمی دارند.

صنعت دریایی:

• محیط های دریایی بسیار خوردنی هستند، با قرار گرفتن در معرض آب دریا و نمک فشار زیادی بر روی مواد ایجاد می کنند. لوله ها و لوله های تیتانیوم، به ویژه Gr2،مقاومت در برابر خوردگی در آب شور دارند و در ساخت کشتی استفاده می شوند، قطعات زیردریایی و پلتفرم های نفتی دریایی.

پزشکي:

• تطابق زیستی تیتانیوم آن را به یک انتخاب ایده آل برای ایمپلنت های پزشکی مانند جایگزینی مفصل ران، ایمپلنت های زانو و ایمپلنت های دندان تبدیل می کند.سبک وزن و قدرتش باعث می شود که در بدن انسان راحت و کاربردی باشد.

صنعت نفت و گاز:

• توانایی تیتانیوم در مقاومت در برابر محیط های با فشار بالا و دمای بالا باعث می شود که برای حفاری دریایی و کاربردهای استخراج نفت بسیار مهم باشد.لوله های تیتانیومی Gr5 و Gr7 در خط لوله های زیر دریایی استفاده می شوند، سر چاه و مبادله گرما.

ترکیب شیمیایی ASME SB338 Ti Gr 2 لوله بدون درز

فرآیند تولید لوله های تیتانیوم

فرآیند تولید لوله های تیتانیوم شامل چندین مرحله کلیدی است تا اطمینان حاصل شود که محصول نهایی با مشخصات مورد نیاز برای قدرت، مقاومت در برابر خوردگی،و سایر ویژگی های حیاتیلوله های تیتانیوم در صنایع مختلف از جمله هوافضا، پردازش شیمیایی، دریایی و پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند، جایی که عملکرد بالا و دوام ضروری است.در زیر یک مرور کلی از فرآیندهای معمول در تولید لوله های تیتانیوم است.

آماده سازی مواد اولیه

تولید لوله های تیتانیوم با فلز تیتانیوم خام آغاز می شود که معمولاً به صورت بیلات یا بلوت به دست می آید.این ها به طور معمول از اسفنج تیتانیوم (یک شکل تصفیه شده از تیتانیوم) از طریق فرآیند Kroll ایجاد می شوند.، که شامل کاهش تتر کلورید تیتانیوم با منیزیم برای تولید فلز تیتانیوم است.

• اسفنج تیتانیوم مواد اولیه مورد استفاده برای تولید بلیت های تیتانیوم است.
• سپس این بلوت ها به شکل مورد نیاز برای پردازش بیشتر در لوله ها ساخته می شوند.

اکستروژن یا سوراخ کردن

هنگامی که مواد تیتانیوم آماده می شوند، مرحله بعدی فرآیند اکستروژن یا سوراخ کردن است که برای شکل اولیه لوله استفاده می شود.

• اکستروژن: این شامل فشار دادن بلیت های تیتانیوم گرم از طریق یک قالب برای تولید یک لوله حفره ای است. این فرآیند لوله ای با ضخامت یکنواخت و سطح صاف ایجاد می کند.این روش اغلب برای لوله های قطر کوچکتر استفاده می شود و برای آلیاژ های تیتانیوم مانند درجه 2 (تیتانیوم خالص) مناسب است، درجه 5 (Ti-6Al-4V) ، و درجه 7 (با پالادیوم).

• سوراخ کردن: اگر یک لوله قطر بزرگتر مورد نیاز باشد، می توان بلیت های تیتانیومی را سوراخ کرد تا یک مرکز حفره ای ایجاد شود.سپس از طریق یک آسیاب پیلگر یا آسیاب لوله کشیده می شود تا اندازه و ضخامت را به ابعاد مورد نظر کاهش دهدسوراخ کردن بیشتر برای لوله ها و لوله های بزرگتر رایج است.

غارت (نقاشي به صورت سرد)

بعد از اکستروز یا سوراخ کردن، لوله تیتانیوم اغلب تحت یک فرآیند دزدی قرار می گیرد.که یک فرآیند کشش سرد است که در آن لوله در قطر و ضخامت دیواره کاهش می یابد در حالی که طول کلی را حفظ می کند. دزدی یک گام کلیدی در دستیابی به ابعاد دقیق و بهبود خواص مکانیکی لوله است.

• در طول دزدی، لوله از طریق یک مات و یک mandrel کشیده می شود تا آن را به ابعاد نهایی شکل دهد.این فرآیند همچنین به بهبود سطح پایان و افزایش خواص مکانیکی مواد کمک می کند.

• دزدی می تواند در دمای اتاق یا دمای بالا انجام شود، بسته به خواص مورد نظر لوله.

درمان گرما

لوله های تیتانیوم اغلب تحت درمان حرارتی قرار می گیرند تا قدرت ، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی آنها افزایش یابد. فرآیند درمان حرارتی می تواند شامل یکی یا چند مورد زیر باشد:

• آنلینگ: این شامل گرم کردن لوله های تیتانیوم به دمای خاصی است و سپس آهسته آنها را خنک می کند تا تنش های داخلی را کاهش دهد و قابلیت کار مواد را بهبود بخشد.همچنین آنلینگ انعطاف پذیری لوله را افزایش می دهد و به جلوگیری از ترک شدن در طول پردازش بیشتر کمک می کند.

• جوشاندن محلول: در برخی موارد، به ویژه برای آلیاژ های تیتانیوم، لوله ها به دمایی گرم می شوند که عناصر آلیاژ به طور کامل حل می شوند.و ماده به سرعت خنک می شود تا در میکروسروکتور مورد نظر قفل شود.

• کاهش استرس: این فرآیند برای کاهش استرس های باقیمانده که ممکن است در مراحل تولید قبلی ایجاد شده باشد، استفاده می شود و یکپارچگی کلی لوله تیتانیوم را بهبود می بخشد.

اندازه گیری و راست کردن

هنگامی که لوله بیرون کشیده شده، دزدیده شده و درمان شده است، ممکن است فرآیند های بیشتری را برای دستیابی به ابعاد نهایی و مستقیم انجام دهد.

• اندازه گیری: لوله از طریق مجموعه ای از مات ها عبور می کند تا قطر بیرونی و ضخامت دیوار آن را تنظیم کند. این اطمینان حاصل می کند که لوله تیتانیوم با مشخصات دقیق مورد نیاز برای استفاده نهایی مطابقت دارد.

• راست کردن: پس از شکل گیری و اندازه گیری لوله ممکن است به دلیل فرآیند تولید، خمیدگی یا منحنی های جزئی داشته باشد.راست کردن یک فرآیند است که در آن نیروی مکانیکی یا هیدرولیکی برای راست کردن لوله اعمال می شود و اطمینان حاصل می شود که یک لوله یکنواخت دارد، شکل مستقيم در امتداد کل طول آن.

تمام شدن:

پس از اندازه گیری و راست کردن لوله، اغلب چندین فرآیند تکمیل را برای دستیابی به کیفیت سطح و ظاهر مورد نظر انجام می دهد:

• پولیش: برای از بین بردن هر گونه نقص سطحی و بهبود ظاهر زیبایی لوله تیتانیوم، پولیش اغلب انجام می شود.سطح پولیش شده نیز به افزایش مقاومت در برابر خوردگی لوله کمک می کند، به خصوص وقتی که در معرض محیط های خشن قرار می گیرند.

• بیولینگ: لبه های لوله تیتانیوم ممکن است برای اجازه دادن به جوش آسان تر ، به ویژه در کاربردهایی مانند پردازش شیمیایی و هوافضا ، بیول شوند.

درمان سطحی: درمان های سطحی اضافی مانند ترشی (پاکسازی اسید) ، غیرفعال سازی (معالجه اکسیداسیون) ،یا آنودیزه کردن (برای افزایش ضخامت سطح و مقاومت در برابر خوردگی) ممکن است اعمال شود.​ 

کنترل و آزمایش کیفیت:کنترل کیفیت یک مرحله حیاتی در تولید لوله های تیتانیوم است. آزمایشات مختلفی انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که لوله ها با استانداردها و مشخصات صنعت مطابقت دارند.مانند ASTM B338 برای لوله های تیتانیوماین آزمایش ها شامل:

• بازرسی ابعاد: اطمینان از اینکه لوله با ابعاد مشخص شده برای قطر، ضخامت دیوار و طول مطابقت دارد.

• تست مقاومت کشش و بهره: برای تأیید قدرت مکانیکی و دوام لوله های تیتانیوم.

• آزمایش مقاومت در برابر خوردگی: اطمینان از این که لوله تیتانیوم می تواند در برابر محیط های خاص خوردگی که برای آن طراحی شده است مقاومت کند.

• آزمایش اشعه ایکس و سونوگرافی: برای بررسی نقص های داخلی، مانند ترک ها یا گنجانده ها، که می تواند یکپارچگی لوله را تضعیف کند.

بسته بندی و حمل:

هنگامی که لوله ها از کنترل کیفیت عبور می کنند، آماده بسته بندی و حمل و نقل می شوند. بسته به نیازهای مشتری، لوله ها ممکن است:

• برای حمل و نقل آسان تر به طول های خاص برش داده شده یا پیچیده شده است.
• بسته بندی شده و از آسیب در طول حمل و نقل محافظت می شود، به خصوص اگر لوله ها در حال حمل و نقل بین المللی باشند.

خلاصه ای از فرآیند تولید لوله های تیتانیوم

1. آماده سازی مواد اولیه: اسفنج تیتانیوم به شکل بیلت ها یا بلوت ها پردازش می شود.
2. اکستروژن یا سوراخ کردن: بلیت برای تشکیل یک لوله حفره ای اکستروژن یا سوراخ می شود.
3. دزدی (نقش سرد): لوله در اندازه و ضخامت از طریق کشش سرد کاهش می یابد.
4. درمان حرارتی: لوله برای افزایش خواص آن از طریق گرم کردن یا گرم کردن محلول استفاده می شود.
5. اندازه گیری و راست کردن: لوله به اندازه گیری و راست کردن برای پاسخگویی به مشخصات است.
6. پایان دادن: پولیش کردن، شکل دادن و درمان سطح، کیفیت سطح را بهبود می بخشد.
7. کنترل کیفیت و آزمایش: لوله ها تحت آزمایش دقیق قرار می گیرند تا اطمینان حاصل شود که آنها با استانداردها مطابقت دارند.
8. بسته بندی و حمل: لوله ها برای تحویل به مشتریان آماده می شوند.

تولید لوله های تیتانیوم شامل ترکیبی از ماشینکاری دقیق، درمان حرارتی،و تکنیک های پایان سطح که اطمینان حاصل شود که لوله ها با استانداردهای بالا مورد نیاز برای برنامه های کاربردی حیاتی مطابقت دارنداین فرآیند منجر به لوله های تیتانیومی می شود که دارای قدرت فوق العاده، خواص سبک وزن و مقاومت در برابر خوردگی هستند، و آنها را اجزای ضروری برای صنایع مانند هوافضا،پردازش شیمیاییو مهندسی دریایی.

اندازه لوله های تیتانیوم: