1. J: Kāda ir būtiska atšķirība starp apzīmējumiem "CP" un "GR" ASME B348, un kā CP2, CP4, GR1 un GR2 savstarpēji korelē ķīmiskā sastāva un mehānisko īpašību ziņā?
A. Atšķirība starp apzīmējumiem "CP" un "GR" ASME B348 atspoguļo titāna klasifikācijas standartu attīstību dažādos tiesiskajos regulējumos. Vēsturiski apzīmējums "CP" (komerciāli tīrs) cēlies no vecākām aviācijas un militārajām specifikācijām, īpaši AMS un MIL-T standartiem, kur CP1 līdz CP4 apzīmēja skābekļa satura palielināšanos un atbilstošos stiprības līmeņus. Mūsdienu ASME B348 (ASTM B348 ASME versija) standarts lielā mērā ir pieņēmis "GR" (Grade) nomenklatūru, kas ir vispāratzītākā sistēma saskaņā ar ASTM un ASME kodiem.
CP2tiešā veidā korelē ar2. klase (GR2). Tā ir visplašāk norādītā komerciāli tīrā titāna šķira, ko raksturo maksimālais skābekļa saturs 0,25%, minimālā stiepes izturība 345 MPa (50 ksi) un izcila izturība pret koroziju apvienojumā ar labu elastību un metināmību.CP4, otrādi, korelē ar4. klase (GR4), augstākā izturība starp komerciāli tīrām kategorijām, ar skābekļa saturu līdz 0,40% un minimālo stiepes izturību 550 MPa (80 ksi).
GR1(kurai nav tieša CP ekvivalenta vecākā četru -pakāpju sistēmā) ir komerciāli tīrā zemākā stiprības pakāpe ar skābekļa saturu līdz 0,18% un minimālo stiepes izturību 240 MPa (35 ksi). Tas ir norādīts vietās, kur nepieciešama maksimālā formējamība un izcila elastība, piemēram, dziļi{5}}ievilktām detaļām vai sarežģītiem lokšņu metāla izstrādājumiem.
No iepirkuma viedokļa šīs korelācijas izpratne ir ļoti svarīga. ASME B348 GR2 var izpildīt specifikāciju, kas prasa "CP2", taču pircējam ir jāpārbauda, vai materiāls atbilst paredzētā koda īpašajiem skābekļa ierobežojumiem un mehāniskajām prasībām. Un otrādi, "CP4" nav apzīmējums, kas atzīts pašreizējā ASME B348 standartā; pareizā mūsdienu specifikācija būtu ASME B348 4. pakāpe. Inženieriem, kuri norāda šos materiālus, ir jāatsaucas uz pašreizējiem ASME vai ASTM pakāpes apzīmējumiem, lai izvairītos no iepirkuma neskaidrībām.
2. J: Kādas ir galvenās atšķirības attiecībā uz formējamību, metināmību un izturību pret koroziju starp ASME B348 GR1, GR2 un GR4, un kā šīs īpašības nosaka materiālu izvēli spiedtvertņu un siltummaiņu lietojumiem?
A: Izvēli starp ASME B348 GR1, GR2 un GR4 spiedtvertnēm un siltummaiņiem nosaka apgrieztā attiecība starp stiprību un formējamību, kā arī īpašā korozijas vide. Šīs trīs kategorijas atspoguļo komerciāli tīra titāna īpašību spektru, un katra ir optimizēta dažādām dizaina prioritātēm.
GR1piedāvā visaugstāko formējamību un elastību. Tā kā minimālā stiepes izturība ir 240 MPa un maksimālais skābekļa saturs ir 0,18%, GR1 uzrāda izcilu pagarinājumu (parasti 24% vai vairāk), un to var auksti{5}}veidot sarežģītās formās bez plaisāšanas. Tā ir vēlamā izvēle lietojumiem, kuros nepieciešama spēcīga locīšana, atloka vai dziļa vilkšana, piemēram, cauruļu loksnes, sarežģītas trauku galviņas un izplešanās silfoni. Tā metināmība ir arī izcila, ar minimālu trausluma risku karstuma{8}}ietekmētajā zonā. Tomēr tā zemāka izturība nozīmē, ka var būt nepieciešamas biezākas sekcijas, lai sasniegtu līdzvērtīgus spiediena rādītājus.
GR2atspoguļo optimālo līdzsvaru lielākajai daļai spiedtvertņu lietojumu. Ar minimālo stiepes izturību 345 MPa un skābekļa saturu 0,25%, tas nodrošina atbilstošu izturību ASME VIII sadaļas 1. nodaļas spiedtvertņu konstrukcijai, vienlaikus saglabājot izcilu formējamību un metināmību. GR2 ir noklusējuma izvēle apvalka-un-cauruļu siltummaiņiem, reaktoru tvertnēm un cauruļvadu sistēmām ķīmiskajā apstrādē, jo īpaši pakalpojumiem, kas saistīti ar hlorīdiem, mitru hloru un oksidējošām skābēm. Tā izturība pret koroziju ir gandrīz identiska GR1, jo pasīvā oksīda plēve ir vienlīdz stabila visās komerciāli tīrajās kategorijās.
GR4prioritāti piešķir stiprībai, nevis formējamībai. Ar minimālo stiepes izturību 550 MPa, tas ļauj izveidot plānākas sienas daļas, samazinot svaru un materiālu patēriņu. Tomēr šis stiprības pieaugums ir saistīts ar samazinātu elastību un paaugstinātām aukstās formēšanas grūtībām. GR4 parasti ir paredzēts lietojumiem, kur ir liela mehāniskā slodze, piemēram, augstspiediena sūkņu vārpstas, stiprinājumi un strukturālās sastāvdaļas spiediena robežsistēmās. Tā metināmība joprojām ir pieņemama, taču, lai izvairītos no plaisāšanas, biezākām daļām var būt nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana vai pēc{7}}metināšanas termiskā apstrāde.
3. J: Kādas ir kritiskās ražošanas un kvalitātes kontroles prasības ASME B348 apaļajiem stieņiem, kas paredzēti ASME VIII sadaļas spiedtvertņu konstrukcijai?
A: Iegādājoties ASME B348 apaļos stieņus izmantošanai ASME VIII sadaļas spiedtvertņu konstrukcijā,{1}}piemēram, atloku skrūvēm, sprauslām vai iekšējiem balstiem-, kvalitātes kontroles un sertifikācijas prasības ievērojami pārsniedz pamatmateriāla specifikācijas. Materiālam jāatbilst ASME katlu un spiedtvertņu kodeksam, kas nosaka papildu prasības izsekojamībai, testēšanai un dokumentācijai.
Pirmkārt, materiāls ir jāražo dzirnavās, kas turASME pilnvarojuma sertifikātsun uztur kvalitātes sistēmu, kas atbilstASME II sadaļa, A daļa(Dzelzs materiālu specifikācijas). Uz materiāla ir jābūtASME "N" zīmogsvai jābūt izsekojamam līdz objektam, kam ir atļauts ražot materiālus kodu veidošanai. Katram bāram ir jāpievieno sertificētsMateriālu pārbaudes ziņojums (MTR)kas ietver ne tikai ķīmisko analīzi un mehāniskās īpašības atbilstoši ASME B348, bet arī paziņojumu par atbilstību konkrētajai ASME II sadaļas specifikācijai.
Otrkārt,Nesagraujošā pārbaude (NDT)prasības bieži vien ir stingrākas. Kritiskā spiediena{1}}noturēšanas lietojumiem ir obligāta 100% ultraskaņas pārbaude (UT), lai nodrošinātu, ka nav iekšēju defektu, piemēram, tukšumu, ieslēgumu vai laminējumu. Pieņemšanas kritēriji parasti atsaucasASME V sadaļa(nesagraujošā pārbaude) ar kalibrēšanas standartiem, piemēram, plakaniem{0}}noteikta diametra apakšējiem caurumiem.
Treškārt,termiskās apstrādes validācijair būtiska. Lai gan komerciāli tīras kvalitātes parasti tiek piegādātas atkausētā stāvoklī, atkausēšanas process ir jādokumentē un jākontrolē, lai nodrošinātu konsekventu mikrostruktūru. Stieņiem, ko izmanto skrūvju piestiprināšanai, papildu prasības var ietvert cietības pārbaudi (lai nodrošinātu viendabīgumu) un paaugstinātas temperatūras ekspluatācijai sprieguma pārrāvuma testu.
Visbeidzot,pozitīva materiāla identifikācija (PMI)bieži tiek prasīts saņemšanas posmā, lai pārbaudītu, vai piegādātais materiāls atbilst sertifikātam. Tas ir īpaši svarīgi komerciāli tīrām kategorijām, kuru vizuālais izskats ir identisks, un tikai ķīmiskā analīze var atšķirt GR1 no GR2 vai GR4.
4. J: Kā ASME B348 komerciāli tīra titāna stieņu izturība pret koroziju darbojas īpašās ķīmiskās vidēs, piemēram, jūras ūdenī, mitrā hlorā un reducējošās skābēs, un kādi ir ierobežojumi?
A: ASME B348 komerciāli tīra titāna kategorijas (GR1, GR2, GR4) ir slavenas ar savu izcilo izturību pret koroziju, kas rodas, veidojot stabilu, lipīgu un pašdziedinošu titāna dioksīda (TiO₂) plēvi. Tomēr veiktspēja ievērojami atšķiras atkarībā no konkrētās ķīmiskās vides.
Jūras ūdenī un jūras vidē, visām CP titāna kategorijām ir praktiski pilnīga izturība pret koroziju. Tie ir izturīgi pret punktveida koroziju, plaisu koroziju un sprieguma korozijas plaisāšanu (SCC) jūras ūdenī līdz aptuveni 120 grādu (250 ° F) temperatūrai. Tas padara tos par materiālu izvēles platformām, atsāļošanas iekārtām un jūras siltummaiņiem. Atšķirībā no austenīta nerūsējošā tērauda, hlorīdu klātbūtne neizjauc pasīvo plēvi.
Slapjā hlora gāzē un oksidējošās skābēs(piemēram, slāpekļskābe), titāns demonstrē izcilu izturību. Šo vidi oksidējošais raksturs faktiski veicina un stabilizē pasīvo oksīda plēvi. GR2 plaši izmanto hlora dioksīda balināšanas torņos celulozes un papīra rūpnīcās, kā arī slāpekļskābes apstrādes iekārtās.
CP titāna ierobežojums rodas reducējošā skābā vidē, piemēram, sālsskābe (HCl) vai sērskābe (H2SO4), īpaši paaugstinātā temperatūrā un bez oksidētāju. Šādos apstākļos pasīvā plēve var salūzt, izraisot ātru vienmērīgu koroziju. Piemēram, 5% sālsskābē istabas temperatūrā CP titānam var būt pieņemams korozijas ātrums, bet 60 grādos vai augstāk korozijas ātrums kļūst nepieņemami augsts. Tāpat atgaisotajā sērskābē titāns nav ieteicams.
Lai novērstu šos ierobežojumus, dizaineri izmanto vairākas stratēģijas:
Leģēšana- pāreja uz titāna sakausējumiem, piemēram, 7. kategoriju (Ti-Pd) vai 12. kategoriju (Ti-Mo-Ni), lai uzlabotu skābes pretestību.
Procesu kontrole-, kas nodrošina oksidējošu vielu klātbūtni (piemēram, izšķīdušais skābeklis, dzelzs
