Tubulação estirada a frio de parede fina Titanium UNS R52400 da categoria 7 de ASTM B337 para o serviço químico

Titânio grau 7 em resumo

O titânio grau 7 (UNS R52400, W.Nr. 3.7235) é um titânio-estabilizado e sem liga de paládio. Sua química básica é de grau de pureza-comercial 2, com paládio mantido entre 0,12% e 0,25% em peso. O paládio atua como um modificador catódico: aumenta o potencial de corrosão do metal na região passiva, de modo que um filme de óxido estável sobrevive em ácidos redutores e em salmouras com alto teor de cloreto, onde o Grau 2 perfuraria, abriria fendas ou se dissolveria ativamente.

Mecanicamente, o Grau 7 se comporta como o Grau 2. Não é uma liga de alta-resistência e não se destina a ser uma. Seu valor reside em permanecer dúctil, soldável e moldável, ao mesmo tempo em que estende o serviço de corrosão em meios que destruiriam o titânio de pureza comercial simples. Quando um tubo estirado a frio de parede-fina é solicitado para uma referência ASTM B337 mais antiga, a linguagem de aquisição atual correta é ASTM B861 para tubo sem costura, ASTM B862 para tubo soldado e ASTM B338 para tubo, todos com equivalentes ASME SB861, SB862 e SB338 para serviço de pressão.

Requisitos Químicos e Mecânicos

Os limites abaixo seguem as especificações dos tubos e tubulações de titânio. Paládio é a adição deliberada; os elementos intersticiais carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio devem ser mantidos baixos porque cada um deles fragiliza o metal ou reduz a ductilidade.

Quão fino é o-tubo de parede estirado a frio

O tubo-de parede fina Grau 7 normalmente é feito por peregrinação a frio ou trefilação a frio de um tarugo extrudado ou perfurado, porque o trabalho a quente não consegue manter a tolerância de parede exigida por esses tubos. Uma rota típica é:

Extrude ou usine uma casca oca, depois decore e condicione a superfície.

Redução a frio em diversas passagens, com uma redução suave de aproximadamente 10% a 20% na parede por passagem.

Recozimento a vácuo entre passes para restaurar a ductilidade e evitar rachaduras.

Conclua a aplicação na parede ordenada e, em seguida, o recozimento final com vácuo ou gás inerte-.

Endireitar, cortar e inspecionar por meio de verificação dimensional, teste ultrassônico ou de correntes parasitas-e teste de prova hidrostático ou pneumático.

O trabalho a frio aumenta a resistência à tração e ao escoamento e reduz o alongamento. Como os trocadores de calor e a tubulação química são projetados com base nos valores recozidos, a condição entregue deve ser declarada no pedido: recozido, tensão-aliviada após a última passagem a frio ou conforme-desenhado onde a maior resistência é intencional e a perda de ductilidade aceitável.

Desempenho de corrosão e envelope de serviço

A adição de paládio é o que separa o Grau 7 do Grau 2. Na redução de ácidos, como o ácido sulfúrico ou clorídrico diluído, o Grau 2 depende de uma película instável e corrói a uma taxa que geralmente é medida em milímetros por ano. O grau 7 mantém um filme passivo e normalmente corrói uma a duas ordens de magnitude mais lentamente, frequentemente abaixo de 0,1 mm/ano. O benefício também aparece no serviço com cloreto em temperaturas elevadas, onde o Grau 7 resiste ao ataque de fendas que começa nas juntas, juntas de tubos-a-de tubos e sob depósitos.

Três limites devem ser declarados claramente, porque são a fonte mais comum de falhas de campo:

O paládio não protege contra meios contendo-flúor. Mesmo o baixo teor de flúor pode quebrar o filme, e o ácido fluorídrico não deve ser manuseado em equipamentos de Grau 7.

O metanol anidro e o cloro seco requerem muito cuidado; ambos podem causar fissuras por corrosão sob tensão ou ataques severos.

No hidrogênio seco acima de cerca de 300°C, formam-se hidretos de titânio e o metal fragiliza. Ambientes úmidos ou oxidantes são muito menos agressivos nesse aspecto.

Para equipamentos sob pressão, os códigos de construção ASME permitem graus de titânio sem liga, incluindo Graus 2 e 7, em serviço até aproximadamente 315 C. Acima dessa faixa, a fluência e a oxidação do ar, em vez da corrosão, controlam o projeto.

Notas de fabricação, soldagem e manuseio

A tubulação de titânio é implacável com a contaminação. As regras práticas para tubos de grau 7 são:

Soldar com arco de gás tungstênio em câmara inerte ou com blindagem móvel. A pureza do argônio deve ser de 99,99% ou melhor, e a solda final deve ser prateada brilhante; palha, tonalidade azul ou cinza significa captação de oxigênio ou nitrogênio e a junta deve ser rejeitada.

Mantenha a poça derretida longe do ar até que ela esfrie abaixo de cerca de 400°C. Sopro-e queimadura-são as causas comuns de raízes contaminadas.

Evite óleos de corte-com cloreto, tintas de marcação e fitas; o ferro embutido em braçadeiras de aço carbono e escovas de aço causa corrosão em serviço. Use ferramentas dedicadas de aço inoxidável ou titânio.

Dobre com raios generosos, já que o titânio recua visivelmente mais que o aço. A dobra do mandril é preferida para paredes finas.

Soluções de decapagem à base de ácido nítrico e fluorídrico são usadas para limpeza, mas o mesmo íon flúor é um perigo para o serviço, portanto o resíduo de decapagem deve ser totalmente enxaguado.

Equívocos comuns

O grau 7 é de alta resistência.Não é. A resistência mínima à tração é de 345 MPa, próxima ao Grau 2. Se a resistência for o fator determinante, outra liga deve ser escolhida.

ASTM B337 é o padrão atual para tubos.Foi retirado; cite B861 ou B862 para tubo e B338 para tubo.

A 7ª série vale seu prêmio em todos os lugares.Em serviços oxidantes, como ácido nítrico ou água do mar em temperatura moderada, o Grau 2 tem um desempenho igualmente bom e custa substancialmente menos.

Qualquer titânio serve em água clorada.O cloro seco e o dióxido de cloro exigem atenção específica à temperatura e à umidade; as classes de titânio não são intercambiáveis ​​aqui.

Perguntas frequentes

P: Qual é o teor de paládio do titânio Grau 7?
A faixa de especificação é de 0,12% a 0,25% em peso, equilibrando o titânio com os limites residuais e intersticiais listados acima.

P: O Grau 7 é tão forte quanto o Grau 5 Ti-6Al-4V?
Não. A resistência à tração mínima é de 345 MPa contra aproximadamente 895 MPa para Ti-6Al-4V. O grau 7 é selecionado para resistência à corrosão, não para capacidade de carga.

P: Qual padrão deve ser cotado para tubos de titânio de parede fina trefilados a frio?
Cite ASTM B861 para tubo sem costura ou ASTM B862 para tubo soldado e ASTM B338 quando o item for um tubo. Indique a condição recozida e a tolerância da parede necessária.

P: Quão fina a parede pode ser feita por trefilação a frio?
Paredes de 0,5 mm ou mais finas são produzidas comercialmente, mas a relação-por{2}}diâmetro da parede, a retilineidade e os requisitos de flexão geralmente decidem o que é prático para um determinado pedido.

P: O grau 7 resiste à água do mar?
Sim, e também resiste à corrosão em frestas em salmouras de cloreto quentes, onde o Grau 2 pode falhar em juntas e depósitos, que é a razão usual pela qual é escolhido para trocadores de calor marítimos.

P: O Grau 7 pode ser soldado ao Grau 2?
Sim. Ambos são de titânio sem liga com a mesma prática de soldagem e seleção de enchimento; a junta simplesmente herda o menor desempenho de corrosão do lado Grau 2.