El tub de titani subministrat en longituds de 30 cm ofereix als fabricants una longitud de tall convenient per a la construcció de col·lectors d'escapament, baixants, canonades d'aire de càrrega o impuls i línies d'aigua. Amb una densitat de només uns 4,51 g/cm³ - aproximadament el 57% de la de l'acer - titani redueix el pes del sistema amb força mentre manté la resistència a la corrosió i la resistència a la temperatura-elevada que el converteixen en un substitut pràctic dels graus inoxidables més pesats.
Tub de titani de grau 3 de 30 cm de llarg
El grau 3 és un titani no aliat (comercialment pur) amb un contingut d'oxigen deliberadament més elevat que els graus 1 i 2, que augmenta la seva resistència alhora que manté l'excel·lent conformabilitat i soldabilitat de la família comercialment pura. La seva designació UNS és R50550, i el tub es subministra habitualment a ASTM B338 (ASME SB338), l'especificació per a tubs de titani i aliatge de titani sense soldadura i soldadura per a condensadors i intercanviadors de calor; La canonada de titani per al servei general està coberta per ASTM B861 i B862.
La longitud de 30 cm és un format-de taller: prou llarg per a peces de bobina, transicions, brides i seccions de corba, i prou curt per reduir els residus. Els tubs es subministren normalment en estat-soldat o recuit, amb un acabat decapat, brillant o amb sorra segons el requisit, i cada peça es pot marcar amb un número de calor perquè el certificat del molí segueixi traçable fins al conjunt acabat.
Per què el grau 3 supera els graus inferiors en el servei d'escapament
Els sistemes d'escapament, els tubs de baixada, els circuits intercooler i els tubs d'amplificació veuen una combinació de calor, cicles tèrmics, àcids de condensació, sal de carretera i vibració mecànica. L'acer inoxidable maneja la càrrega però amb una penalització de pes; el titani no aliat el maneja a prop de la meitat del pes, i amb millor resistència als clorurs i al condensat àcid. El titani de grau 1, amb el seu baix contingut d'oxigen, és el més suau i formable de la família, i perd força més ràpidament a temperatures elevades, de manera que les peces fetes amb ell són més propenses a deformar-se i s'arrosseguen en seccions calentes i sense suport d'un escapament.
El grau 3 té una resistència a la tracció i la fluència més alta que el grau 1 o el grau 2, i conserva la força útil a temperatures més altes. El titani en servei continu d'aire calent normalment es limita a aproximadament 600 graus perquè l'oxidació s'accelera per sobre d'aquest nivell i la captació d'oxigen fragilitza la superfície, de manera que les seccions de capçalera que funcionen més calentes solen estar dissenyades amb protecció tèrmica, parets més gruixudes o un aliatge diferent. Dins del rang de treball d'un sistema d'escapament o d'aire de càrrega normal, el grau 3 és una opció d'enginyeria sòlida, i la seva baixa expansió tèrmica (uns 8,6 µm/m·K) redueix l'estrès tèrmic que provoca l'esquerda a les soldadures i els punts de suspensió.
Dimensions, gruix de paret i propietats mecàniques
El tub de titani es produeix en una àmplia gamma de diàmetres exteriors. Per a les canonades d'escapament, aire de càrrega i aigua, el rang de treball d'uns 51 mm a 102 mm de diàmetre exterior és el més comú, i per a aquestes mides s'utilitza freqüentment un gruix de paret equivalent a 1,2 mm: la combinació és prou rígida per a canonades i duradora a les temperatures dels gasos d'escapament observades en aplicacions de carretera i competició. Els diàmetres més petits fins a 6 mm s'utilitzen per a condensadors, refrigeradors i línies d'instrumentació, mentre que els diàmetres més grans es subministren per a canonades marines i químiques.
| Paràmetre | Gamma de subministrament |
|---|---|
| Material | Titani grau 3 (UNS R50550) |
| Diàmetre exterior | Diversos; 51–102 mm comuns per a canonades d'escapament i aire de càrrega |
| Gruix de paret | Diversos; 1,2 mm típic per a 51-102 mm OD |
| Longitud | 30 cm |
| Formulari | Tub recte, sense soldadura o soldat |
| Superfície | Decapat, recuit brillant o soldat |
| Tolerància | Segons ASTM B338 / ASME SB338 |
El gruix de la paret s'ha de triar pel requisit de pressió més que per l'hàbit. Com que el titani és aproximadament 1,7 vegades més fort per unitat de pes que l'acer inoxidable austenític en condicions comparables, una paret de titani més prima sovint pot substituir una paret inoxidable més pesada; aquí és on realment es guanya l'estalvi de pes en una canonada d'escapament o d'aire de càrrega. Quan el tub està subjectat, però, la resistència a l'enfonsament és important, de manera que s'han de comprovar les càrregues de coixinets i vibracions abans de reduir massa el gruix de la paret.
La taula següent ofereix les propietats mecàniques mínimes requerides per als graus de tub de titani no aliat, juntament amb les constants físiques utilitzades per als càlculs de disseny.
| Propietat | Grau 1 | Grau 2 | Grau 3 | Grau 4 |
|---|---|---|---|---|
| Resistència a la tracció (MPa, min) | 240 | 345 | 450 | 550 |
| Límit de rendiment 0,2% (MPa, min) | 170 | 275 | 380 | 485 |
| Elongació (%, min) | 24 | 20 | 18 | 15 |
| Contingut d'oxigen (%, màxim) | 0.18 | 0.25 | 0.35 | 0.40 |
Densitat: uns 4,51 g/cm³
Punt de fusió: uns 1668 graus
Mòdul d'elasticitat: uns 105 GPa
Conductivitat tèrmica: uns 17 W/m·K
Coeficient d'expansió tèrmica: uns 8,6 µm/m·K
Fabricació: tall, plegat i soldadura
El titani talla netament amb eines de carbur, rodes abrasives o raig d'aigua; El treball de serra de cinta i torn hauria d'utilitzar velocitats lentes, refrigerant generós i eines afilades i dedicades. Els fabricants han de mantenir el titani allunyat de la contaminació per ferro: els raspalls d'acer, els bancs d'acer, la pols de mòlta d'acer al carboni i els dissolvents clorats causen contaminació de la superfície que pot provocar hidruració i esquerdament, de manera que les eines dedicades i les àrees de treball netes són pràctiques estàndard.
El plegat en fred és pràctic per a tubs de paret fina-amb un doblador de mandril, amb els radis de la línia central que normalment es mantenen en almenys dos o tres diàmetres de tub per evitar arrugues i ovalitats, i el recuit-de alleujament de tensió utilitzat per a corbes estretes o seccions-treballades molt fredes. La soldadura es realitza normalment mitjançant soldadura d'arc de tungstè amb gas amb un escut posterior i un forat ple d'argó-completament purgat; La piscina de soldadura i el metall de refrigeració han de romandre protegits fins que estiguin per sota d'uns 400 graus, perquè la captació d'oxigen i nitrogen es converteix en metall de soldadura de titani fràgil i gris o blau apagat. Les soldadures de plata netes i brillants indiquen un blindatge correcte.
Com que el titani és sensible a les-osques, les juntes s'han de dissenyar amb transicions suaus i s'han de col·locar penjadors, pinces i seccions flexibles per limitar l'estrès de vibració. Quan un sistema de titani substitueix l'acer, l'espai entre els suports normalment necessita una re-comprovació, ja que el tub més lleuger respon de manera diferent a la ressonància.
Control de qualitat i llista de comandes
Cada enviament de tub de grau 3 de 30 cm de longitud hauria d'arribar amb un certificat de molí que indiqui el grau, el nombre de calor, l'anàlisi química i els resultats de les proves mecàniques, fent referència a ASTM B338 o ASME SB338 quan l'aplicació ho requereixi. Els compradors haurien de confirmar el diàmetre exterior i el gruix de la paret en comparació amb el dibuix, verificar la longitud i la rectitud i comprovar la superfície per si hi ha voltes, esquerdes, rascades profundes o contaminació per ferro. Les proves hidrostàtiques o de corrents de Foucault-s'especifiquen per a aplicacions d'intercanviador de pressió i calor, i els registres d'examen no-destructiu s'han de conservar amb el certificat del material.
Per a comandes repetides, una llista de verificació senzilla manté la coherència del subministrament: grau i número UNS, diàmetre exterior, gruix de paret i tolerància, longitud, acabat de superfície i neteja, certificats de prova, marcatge i traçabilitat i embalatge que protegeix els extrems del tub en trànsit. Els compradors que construeixen sistemes d'escapament a partir de titani també haurien de decidir per endavant si el tub es tallarà i es doblegarà manualment al taller o si es subministrarà com a bobines pre-formades, perquè aquesta decisió determina els radis de corbat, les toleràncies i la documentació exigida al molí.
Preguntes freqüents: tub de titani de grau 3
P: Per a què s'utilitza normalment el tub de titani de grau 3?
El tub de grau 3 s'utilitza per a col·lectors d'escapament, tubs de baixada, canonades d'aire de càrrega i impuls, circuits intercooler i línies d'aigua, on es requereix un pes lleuger, una resistència al clorur i una resistència a la temperatura elevada-.
P: Per què triar el grau 3 en lloc del grau 1 o el grau 2?
El grau 3 conté més oxigen, de manera que és més fort i més resistent a la deformació a la temperatura que els graus 1 i 2, alhora que conserva una bona conformabilitat i soldabilitat per a la fabricació de canonades i d'escapament.
P: Què compra un fabricant de 30 cm de llarg?
Una longitud de tall de 30 cm cobreix peces de bobina, transicions, talls de brida i seccions de corba amb pocs residus de tall, i és fàcil de manipular, emmagatzemar i enviar en petites quantitats.
P: Quins estàndards s'apliquen al tub de titani?
El tub de titani s'especifica habitualment a ASTM B338 o ASME SB338 per a condensadors i intercanviadors de calor, amb ASTM B861 i B862 que cobreixen tubs de titani per al servei general.
P: Com s'ha de soldar el tub de titani?
Utilitzeu soldadura d'arc de tungstè de gas amb blindatge d'argó i un orifici purgat, protegint la soldadura fins que es refredi per sota d'uns 400 graus, i confirmeu la qualitat del blindatge amb el color plata brillant de la soldadura acabada.
P: Quina documentació hauria d'acompanyar una comanda de tub de titani?
Un certificat de molí amb el grau, el nombre de calor, l'anàlisi química i les propietats mecàniques, a més de registres d'inspecció dimensional i de superfície, i resultats de proves hidrostàtiques o de remolí-actuals quan l'aplicació ho requereixi.