ASTM B338 درجه 9 لوله های تیتانیومی لوله های تیتانیومی با جعل و فشار یا پردازش مکانیکی

ASTM B338 درجه 7 درجه 9 لوله های تیتانیومی لوله های تیتانیومی با جعل و فشار یا پردازش مکانیکی

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.

1.ASTM B338: خلاصه

ASTM B338 مشخصات لوله های تیتانیومی را برای کاربردهای مقاوم به خوردگی عمومی مشخص می کند و شامل لوله های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم مورد استفاده در محیط های مختلف است.از جمله در پردازش شیمیایی، صنایع دریایی و هوافضا.

این استاندارد برای لوله های بدون درز و جوشکاری اعمال می شود و لوله ها معمولاً در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی بالا ، مقاومت سبک وزن و دوام دارند استفاده می شوند.

2تیتانیوم درجه 7 (Ti-0.15Pd)

تیتانیوم درجه 7 تیتانیوم خالص (درجه 2) است که با پالادیوم (0.12٪ تا 0.25٪) آلیاژ شده است. پالادیوم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ اضافه می شود.به خصوص در محیط های بسیار خوردنی مانند مخازن تهویه یا کاربردهای پردازش کلر.

ترکیب شیمیایی:

• تیتانیوم (Ti): تعادل
• پالادیوم (Pd): 0.12٪ ٪ 0.25٪

خواص:

• مقاومت در برابر خوردگی: مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی در هر دو اسید اکسید کننده و کاهش دهنده، از جمله اسید هیدروفلوئوریک، کلر و کلراید.
• قدرت: شبیه به تیتانیوم درجه 2 اما با مقاومت بیشتر در برابر خوردگی.
• کاربردها: کاربردهای دریایی، شیمیایی و هوافضا، و همچنین مبادلات گرما و راکتورها در صنایع شیمیایی.

خواص مکانیکی:

• مقاومت کششی: 50-70 ksi (345-485 MPa)
• قدرت کششی: 40-60 ksi (275-415 MPa)
• طول کششی: ~20٪ دقیقه

3تیتانیوم درجه 9 (Ti-3Al-2.5V)

درجه 9 تیتانیوم یک آلیاژ تیتانیوم و دو عنصر دیگر است: آلومینیوم (3٪) و وانادیوم (2.5٪).این آلیاژ در مقایسه با تیتانیوم خالص (درجه 2) قدرت بهتری دارد و در عین حال مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی را حفظ می کنداین یکی از محبوب ترین آلیاژ های تیتانیوم برای استفاده در تجهیزات هوافضا، دریایی و ورزشی است.

ترکیب شیمیایی:

• تیتانیوم (Ti): تعادل
• آلومینیوم (Al): 3٪
• وانادیوم (V): 2.5%

خواص:

• قدرت: مقاومت کششی بالاتر و مقاومت بهتر در برابر خستگی نسبت به تیتانیوم خالص (درجه 2)
• مقاومت در برابر خوردگی: عالی در آب دریا و محیط های غنی از کلرید.
• کاربردها: هوافضا، تجهیزات پزشکی، تجهیزات ورزشی و کاربردهای با عملکرد بالا که به مواد سبک وزن با قدرت بالا نیاز دارند.

خواص مکانیکی:

• مقاومت کششی: 80-100 ksi (550-690 MPa)
• مقاومت کششی: 70-90 ksi (485-620 MPa)
• طول کششی: ~15٪ دقیقه

4فرآیند تولید لوله های تیتانیوم: جعل، فشار و پردازش مکانیکی

لوله های تیتانیومی در ASTM B338 درجه 7 و درجه 9 می توانند از طریق چندین فرآیند از جمله جعل، فشار و پردازش مکانیکی تولید شوند.در زیر خلاصه ای از هر فرآیند و نقش آن در ساخت لوله های تیتانیوم است:

جعل

تقلب تیتانیوم فرآیند شکل دادن به تیتانیوم با گرم کردن و اعمال فشار است. این فرآیند اغلب برای ایجاد قطعات دقیق و با قدرت بالا استفاده می شود.

• فرآیند:

  • آلیاژ تیتانیوم به دمای بین 800 تا 1200 درجه سانتیگراد (با توجه به درجه) گرم می شود.
  • سپس بلیت گرم شده در یک دستگاه جعل قرار می گیرد، که در آن به شکل مورد نظر شکل می گیرد (مانند یک لوله خالی یا یک بلیت جامد برای ماشینکاری بیشتر).
  • تیتانیوم جعل شده معمولاً به شکل های پیش ساخته شده ساخته می شود که بعداً می تواند برای ساخت لوله ها و لوله های بدون درز استخراج شود.

• مزایا:

  • بهبود خواص مواد (مانند قدرت و سفتی) به دلیل اصلاح میکروساخت.
  • مقاومت کششی و انعطاف پذیری بالاتر در مقایسه با روش های دیگر.

فشار (ضغط مکانیکی)

• فشرده سازی مکانیکی روش دیگری است که در شکل گیری اولیه لوله های تیتانیوم استفاده می شود. در این فرآیند، فشار بالا به بلیت های تیتانیوم اعمال می شود تا شکل یک لوله یا لوله را تشکیل دهد.

• فرآیند:

  • آلیاژ تیتانیوم به دمای بالا گرم می شود و در قالب قرار می گیرد.
  • فشار فشار کنترل شده را برای شکل گیری لوله اعمال می کند، قطر و ضخامت دیواره لوله را کاهش می دهد.

• مزایا:

  • برای تولید انبوه لوله های تیتانیوم مناسب است.
  • کمک می کند تا لوله های دارای دیوارهای نازک با ابعاد یکنواخت ایجاد شود.
  • می تواند برای هر دو لوله های جوشیده و بدون درز استفاده شود.

پردازش مکانیکی (از جمله کشش سرد، دزدی و درمان گرمایی)

پس از تشکیل لوله اولیه، پردازش مکانیکی مانند کشیدن سرد و دزدی برای دستیابی به ابعاد دقیق مورد نیاز برای محصول لوله تیتانیوم نهایی استفاده می شود.

• نقاشی سرد: لوله تیتانیوم از طریق یک سری از میله ها در دمای اتاق کشیده می شود، قطر آن را کاهش می دهد و طول آن را افزایش می دهد.این فرآیند همچنین کمک می کند تا قدرت را افزایش دهد و پایان سطح لوله را بهبود بخشد.

• تالاب کردن: یک فرآیند برای کاهش قطر و ضخامت یک لوله تیتانیوم استفاده می شود. لوله برای کاهش اندازه خود در حالی که ضخامت یکنواخت را حفظ می کند، از طریق میله های چرخشی عبور می کند.

• درمان حرارتی: پس از پردازش مکانیکی، لوله تیتانیوم اغلب تحت درمان حرارتی (مانند گرم کردن) قرار می گیرد تا تنش های داخلی را کاهش دهد، انعطاف پذیری را بهبود بخشد،و خواص مکانیکی آن را افزایش دهد.

• پایان دادن به سطح: لوله همچنین ممکن است در معرض پولیش، غیرفعال سازی یا سایر درمان های سطحی برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و ظاهر زیبایی باشد.

5مزایای 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 برای صنایع مانند پردازش شیمیایی ایده آل است، حفاری دریایی و دریایی.

نسبت قدرت به وزن:

• تیتانیوم نسبت قدرت به وزن بالایی دارد، که آن را به یک جایگزین سبک تر برای فلزات دیگر، به ویژه در کاربردهایی 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 بسیار خوبی در دمای بالا دارند، 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 ارتوپدی، 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، نیاز به تعویض و تعمیرات را کاهش می دهد.

6استفاده از 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 تنش های بالا و دما 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 قدرت آن باعث می شود که آن را راحت و کاربردی در بدن انسان.

صنعت نفت و گاز:

• توانایی تیتانیوم در مقاومت در برابر محیط های با فشار بالا و درجه حرارت 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.

7ترکیب شیمیایی ASME SB338 Ti Gr 2 لوله بدون درز

8خلاصه 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 قدرت فوق العاده ای، خواص سبک وزن و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهند، و آنها را به اجزای ضروری برای صنایع مانند هوافضا،پردازش شیمیاییو مهندسی دریایی.

9اندازه لوله های تیتانیوم: