لوله تیتانیوم GR1 چیست؟
لوله تیتانیوم GR1استاستاندارد صنعتبرای کاربردهای مبدل حرارتی که نیاز دارندمقاومت در برابر خوردگی برتر, راندمان حرارتی بالا، وعمر طولانی. همچنین به عنوان شناخته شده استASTM B338 درجه 1لوله، این ماده به طور گسترده در استفاده می شودسیستم های خنک کننده آب دریا, کارخانه های آب شیرین کن, پردازش شیمیایی، وتولید برق.
استانداردهای لوله های مبدل حرارتی
هنگام تامین منابعلوله تیتانیوم gr1برای مبدل های حرارتی باید استاندارد صحیح را مشخص کنید.
| استاندارد | فرم محصول | برای مبدل حرارتی مناسب است؟ |
|---|---|---|
| ASTM B338 درجه 1 | لوله بدون درز یا جوش داده شده | بله - مشخصات اولیه |
| ASME SB338 درجه 1 | لوله بدون درز یا جوش داده شده | بله - کد مخزن تحت فشار |
| ASTM B861 درجه 1 | لوله بدون درز (دیواره های ضخیم تر) | خیر - برای لوله کشی عمومی، نه انبساط لوله |
| ASTM B{0}} Gr1 | لوله جوش داده شده | بله - برای برنامه های کاربردی کمتر مهم |
همیشه مشخص کنیدASTM B338 درجه 1در سفارش خرید لوله های مبدل حرارتی. این استاندارد شامل الزامات خاصی برایتست صاف کردن, تست شعله ور شدن، وتست صاف کردن معکوسکه برای انبساط لوله حیاتی هستند.
فرم های لوله مبدل حرارتی تیتانیوم
| شکل | توضیحات | نوع مبدل حرارتی |
|---|---|---|
| لوله مستقیم | شکل استاندارد استوانه ای | رایج ترین- پوسته و لوله |
| U-لوله خم | خم شده به شکل U- | مبدل حرارتی لوله U-- اجازه انبساط حرارتی را می دهد |
| لوله پره دار | باله های خارجی اکسترود شده از دیواره لوله | مبدلهای حرارتی-خنکشده با هوا |
| لوله راه راه حلزونی | برآمدگی های مارپیچی روی ID یا OD | انتقال حرارت تقویت شده- جریان متلاطم |
| لوله مخروطی | OD متغیر در طول طول | خدمات تخصصی شیمی |
ترکیب شیمیایی تیتانیوم GR1 برای مبدل حرارتی
| عنصر | ترکیب (حداکثر %) | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|
| نیتروژن (N) | 0.03 | از شکنندگی جلوگیری می کند |
| کربن (C) | 0.08 | یکپارچگی ساختاری را حفظ می کند |
| هیدروژن (H) | 0.015 | از شکنندگی هیدروژن جلوگیری می کند |
| آهن (آهن) | 0.20 | ناخالصی کنترل شده |
| اکسیژن (O) | 0.18 | کلید شکل پذیری - کمتر از GR2 |
| تیتانیوم (Ti) | تعادل | فلز پایه |
اینحداکثر اکسیژن 0.18٪درتیتانیوم درجه 1چیزی است که آن را می سازدنرم و انعطاف پذیر. GR2 دارای 0.25٪ اکسیژن است که استحکام را افزایش می دهد اماکاهش طول از 24% به 20%- یک تفاوت مهم برای انبساط لوله.
خواص مکانیکی لوله تیتانیوم GR1
| اموال | ارزش | اهمیت |
|---|---|---|
| مقاومت کششی (دقیقه) | 240 مگاپاسکال | برای درجه بندی فشار کافی است |
| Gr1 قدرت عملکرد تیتانیوم(دقیقه) | 138 مگاپاسکال | انبساط لوله کم - آسان |
| ازدیاد طول (دقیقه) | 24% | بالا - بدون ترک خوردن در هنگام شعله ور شدن |
| درجه 1 سختی تیتانیوم | 70-80 HRB | نرم - در هنگام غلتاندن در برابر باد کردن مقاومت می کند |
| تیتانیوم درجه 1 چگالی | 4.51 گرم بر سانتی متر مکعب | سبک - 40% کمتر از مس-نیکل |
| مدول الاستیسیته | 103 گیگا پاسکال | انعطاف پذیر - انبساط حرارتی را جذب می کند |
| هدایت حرارتی | 16 W/m·K | برای اکثر وظایف انتقال حرارت مناسب است |
ابعاد و تحمل ها برای لوله های مبدل حرارتی
ASTM B338 درجه 1ابعاد استاندارد را مشخص می کندلوله تیتانیوم gr1در سرویس مبدل حرارتی
اندازه های متداول OD برای مبدل های حرارتی:
| OD (میلی متر) | OD (اینچ) | ضخامت دیوار معمولی (میلی متر) |
|---|---|---|
| 12.7 | 0.500 | 0.5 – 1.2 |
| 15.9 | 0.625 | 0.7 – 1.2 |
| 19.05 | 0.750 | 0.9 - 1.6 (متداول ترین) |
| 25.4 | 1.000 | 1.0 – 2.0 |
| 31.8 | 1.250 | 1.2 – 2.5 |
تحمل OD (ASTM B338):
| محدوده OD (میلی متر) | تحمل (± میلی متر) |
|---|---|
| 3 – 25 | ± 0.10 |
| 25 – 50 | ± 0.13 |
| 50 – 100 | ± 0.20 |
تحمل ضخامت دیوار:
| برد WT (میلی متر) | تحمل (± %) |
|---|---|
| 0.5 – 1.0 | ± 15% |
| 1.0 – 2.0 | ± 12% |
| 2.0 – 3.0 | ± 10% |
گسترش لوله
انبساط لوله (همچنین به نام نورد لوله یا چرخاندن لوله نیز نامیده می شود) فرآیندی است که در آن انجام می شودانبساط مکانیکی لوله به داخل صفحه لولهبرای ایجاد یک نشتی{0}} مهر و موم محکم.
چرا تیتانیوم GR1 برای انبساط لوله برتر است:
| اموال | تیتانیوم GR1 | تیتانیوم GR2 | مس-نیکل | 316 لیتر ضد زنگ |
|---|---|---|---|---|
| قدرت تسلیم (MPa) | 138 (کم) | 275 | 105 | 205 |
| ازدیاد طول (%) | 24 (بالا) | 20 | 30 | 40 |
| نیروی انبساط مورد نیاز است | کم | بالا | کم | متوسط |
| خطر ترک خوردگی | خیلی کم | متوسط | کم | کم |
| پوشیدن ابزار نورد | کم | بالا | متوسط | بالا |
اینتفاوت بین تیتانیوم خالص gr1 و gr2برای انبساط لوله استقابل توجه است. GR1قدرت تسلیم کمتروازدیاد طول بیشترآن را بسازبه مراتب راحت تربرای انبساط بدون ترک. بسیاری از تولیدکنندگان مبدل حرارتیاز استفاده از GR2 خودداری کنیدبرای انبساط لوله
جدول پارامترهای جوشکاری برای لوله تیتانیوم GR1
| پارامتر | ارزش |
|---|---|
| فرآیند | GTAW (TIG) |
| گاز محافظ | آرگون (99.995٪ خالص) |
| نرخ جریان گاز (مشعل) | 10-15 لیتر در دقیقه |
| نرخ جریان گاز (پاکسازی برگشتی) | 5 تا 10 لیتر در دقیقه |
| ولتاژ | 10 – 14 V |
| آمپر | 40 – 100 A |
| الکترود تنگستن | 1.6 میلی متر (2٪ سرامیک) |
| فیلر فلزی | ERTI-1 |
| دمای Interpass | کمتر یا مساوی 150 درجه |
| حداکثر اکسیژن (پاکسازی پشت) | < 100 ppm |
مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم GR1 در مبدل حرارتی
مبدل حرارتی تیتانیوم Gr1لوله ها ارائه می دهندمقاومت در برابر خوردگی استثناییدر محیط های تهاجمی:
| محیط زیست | عملکرد GR1 | عملکرد رقیب |
|---|---|---|
| آب دریا (محیط) | مصون از حفره شدن | مس{0}}نیکل: حفره شدن بعد از 5-10 سال |
| کلریدها (تا 200 درجه) | بدون SCC | 316L: SCC در 60 درجه + |
| آب شور | عالی | مس: فرسایش{0}}خوردگی |
| اسید نیتریک (رقیق) | عالی | ضد زنگ: قابل قبول |
| اسید استیک | عالی | مس: مناسب نیست |
| اسید سولفوریک (رقیق) | خوب (تا 10%) | ضد زنگ: ضعیف |
| اسید هیدروکلریک | محدود (اجتناب) | تیتانیوم توصیه نمی شود |
مبدل حرارتی تیتانیوم Gr1لوله ها هستندانتخاب استانداردبرای کارخانه های آب شیرین کن چند مرحله ای (MSF) و تقطیر چند مرحله ای (MED). عمر سرویسبیش از 30 سال استبابدون اجازه خوردگی.
GR1 تیتانیوم در مقابل GR2 برای لوله های مبدل حرارتی
| اموال | تیتانیوم GR1 | تیتانیوم GR2 | حکم |
|---|---|---|---|
| محتوای اکسیژن | حداکثر 0.18٪ | حداکثر 0.25٪ | GR1 خالص تر |
| قدرت تسلیم | 138 مگاپاسکال (کم) | 275 مگاپاسکال (بالا) | GR1 برای گسترش |
| ازدیاد طول | 24% (بالا) | 20% (کمتر) | GR1 برای شعله ور شدن |
| مقاومت در برابر خوردگی | عالی | عالی | همان |
| مناسب بودن انبساط لوله | عالی | ضعیف تا عادلانه | فقط GR1 |
| رتبه بندی فشار (همان دیوار) | پایین تر | بالاتر | GR2 برای پوسته، نه لوله |
| قیمت هر کیلوگرم | 25-40 دلار آمریکا | 22-35 دلار آمریکا | GR2 ارزان تر |
تفاوت بین تیتانیوم خالص gr1 و gr2 برای مبدل های حرارتی:استفاده کنیدGR1 برای لوله ها(نیاز به گسترش دارد). استفاده کنیدGR2 برای صفحات لوله و پوسته(نیاز به قدرت دارد).هرگز GR2 را جایگزین GR1 در لوله های مبدل حرارتی نکنید.
کاربرد لوله های مبدل حرارتی تیتانیوم GR1
مبدل حرارتی تیتانیوم Gr1لوله ها در صنایع زیر استفاده می شوند:
| صنعت | برنامه خاص |
|---|---|
| نمک زدایی | بخاری های آب نمک MSF (-چند مرحله ای فلاش)، اواپراتورهای MED (تقطیر چندگانه) |
| تولید برق | کندانسورهای-خنکشده با آب دریا، مبدلهای حرارتی آب خنککننده |
| پردازش شیمیایی | کولرهای اسیدی، بخاری، بویلرها |
| دریایی | کولرهای آبی ژاکت موتور، کولرهای روغن هیدرولیک |
| تهویه مطبوع | چیلرهای-خنکشده با آب دریا، کندانسورهای تبرید |
| دارویی | گرمایش/سرمایش آب خالص (غیر-آلودهکننده) |
| خمیر و کاغذ | مبدل های حرارتی گیاه سفید کننده |
بازرسی
| تست کنید | استاندارد | فرکانس | هدف |
|---|---|---|---|
| تجزیه و تحلیل شیمیایی | ASTM E2371 | در هر گرما | تأیید کنیدgr1 ترکیب شیمیایی تیتانیوم |
| تست کشش | ASTM E8 | در هر گرما | تأیید کنیدgr1 قدرت تسلیم تیتانیوم |
| تست سختی | ASTM E18 | در هر گرما | تأیید کنیدسختی تیتانیوم درجه 1 |
| تست هیدرواستاتیک | ASTM B338 | 100% | تشخیص نشت |
| تست جریان گردابی (ECT) | ASTM E215 | 100% | عیوب سطحی و زیرسطحی |
| تست صاف کردن | ASTM B338 | در هر دسته | شکل پذیری را بررسی کنید |
| تست شعله ور شدن | ASTM B338 | در هر دسته | قابلیت گسترش را بررسی کنید |
| تست صاف کردن معکوس | ASTM B338 | در هر دسته | یکپارچگی درز لوله جوش داده شده |
| بازرسی ابعادی | میکرومتر لیزری | 100% | OD، WT، طول |
| بازرسی بصری | بزرگنمایی 10 برابر | 100% | عیوب سطحی |
بسته بندی
| مرحله | روش | هدف |
|---|---|---|
| 1 | درپوش های انتهایی پلاستیکیدر هر دو انتها | جلوگیری از آسیب لبه و زباله |
| 2 | کیسه پلی تکیدر هر لوله | جلوگیری از خراش سطحی |
| 3 | بسته بندی کاغذ کرافت | محافظت اضافی در برابر خراش |
| 4 | جعبه های چوبی(ISPM-15 بخور شده) | حفاظت سازه |
| 5 | تسمه فولادیداخل جعبه | جلوگیری از حرکت لوله |
| 6 | برچسبهای رنگی-(آبی برای GR1) | درجه، عدد حرارت، اندازه، کمیت |
| 7 | آستر پلاستیکی ضد آب | محافظت در برابر رطوبت |
کارخانه و تجهیزات
| تجهیزات | مقدار | تابع |
|---|---|---|
| Cold Pilger Mills | 8 واحد | کاهش دقیق لوله - تحمل OD/WT محکم |
| کوره های آنیلینگ(خلاء) | 4 واحد | کاهش استرس –بدون آلودگی اکسیژن |
| ماشین های صاف کننده | 5 واحد | صراحت درون0.5mm/m |
| خط تست اولتراسونیک | 2 واحد | تشخیص خودکار نقص |
| تسترهای جریان گردابی | 3 واحد | تشخیص عیب سطحی (ECT) |
| ماشین آلات برش CNC | 6 واحد | برش طول دقیق ± 1 میلی متر |
| خطوط پولیش و ترشی | 2 خط | سطح پرداخت Ra کمتر یا مساوی 0.8μm |
| طیف سنج انتشار نوری | 2 واحد | تأیید شیمیایی در خانه |
| دستگاه تست جهانی | 2 واحد | قدرت تسلیم تیتانیوم Gr1تست کردن |
| سختی سنج | 2 واحد | سختی تیتانیوم درجه 1تایید |
| تسترهای هیدرواستاتیک | 4 واحد | تست نشت 100٪ |
سوالات متداول
Q1: تفاوت بین ASTM B338 Grade 1 و ASTM B{3}} Grade 1 برای کاربردهای مبدل حرارتی چیست؟
A: ASTM B338 درجه 1به طور خاص برایمبدل حرارتی و لوله کندانسور. شامل می شودتست های مسطح، شعله ور شدن و صاف کردن معکوسکه شکل پذیری را برای انبساط لوله تأیید می کند.ASTM B861 درجه 1برای استلوله بدون درزدر سرویسهای مقاوم در برابر خوردگی{0} عمومی استفاده میشود - این آزمایشهای شکلپذیری را شامل نمیشود.همیشه ASTM B338 Grade 1 را مشخص کنیدبرایمبدل حرارتی تیتانیوم gr1لوله ها
Q2: آیا می توان از لوله جوش داده شده ASTM B862 Gr1 برای مبدل حرارتی تیتانیوم gr1 استفاده کرد؟
ج: بله،ASTM B{0}} Gr1لوله جوش داده شده را می توان برایکاربردهای کمتر بحرانی مبدل حرارتیجایی که لوله استگسترش نیافته است(به عنوان مثال، اواپراتورهای فیلم در حال سقوط، برخی از خنک کننده های شیمیایی). با این حال، برایانبساط لوله به صفحات لوله, بدون درز ASTM B338 درجه 1ترجیح داده می شود زیرا لوله های جوش داده شده ممکن است داشته باشندترک خوردگی درزدر طول گسترش برای کندانسورهای-خنک شده با آب دریا،همیشه بدون درز استفاده کنید.
Q3: چرا استحکام تسلیم تیتانیوم gr1 برای انبساط لوله به صفحات لوله اهمیت دارد؟
A: قدرت تسلیم تیتانیوم Gr1(138 مگاپاسکال در دقیقه) استبه اندازه کافی کماجازه می دهد تا تغییر شکل پلاستیک در طول انبساط لوله بدونبارگذاری بیش از حد صفحه لوله. مواد با قدرت تسلیم بالاتر (مانند GR2 در 275 مگاپاسکال) نیاز دارندنیروی غلتشی بیشتر، که می تواندمنحرف کردن سوراخ های صفحه لولهیالوله را بشکند. قدرت تسلیم پایین نیز به این معنی استبازگشت بهار کمتر- لوله باز می ماند.
Q4: تیتانیوم درجه 1 در مقابل درجه 2 چگونه بر انتخاب لوله مبدل حرارتی تأثیر می گذارد؟
A: تیتانیوم درجه 1 در مقابل درجه 2برای لوله های مبدل حرارتی:GR1 برای لوله ها مناسب استچون داردازدیاد طول بیشتر (24% در مقابل 20%)وقدرت تسلیم کمتر (138 مگاپاسکال در مقابل 275 مگاپاسکال)- هر دو برای انبساط لوله حیاتی هستند.GR2 برای صفحات لوله و پوسته استفاده می شودجایی که به استحکام بالاتری نیاز است.تفاوت بین تیتانیوم خالص gr1 و gr2محتوای اکسیژن (0.18٪ در مقابل 0.25٪) است که این تفاوت ویژگی مکانیکی را ایجاد می کند.
Q5: حداکثر دمای عملیاتی یک مبدل حرارتی تیتانیوم gr1 چقدر است؟
A: مبدل حرارتی تیتانیوم Gr1می تواند به طور مداوم در دماهای تا150 درجهبدون تخریب خواص مکانیکی بین150 درجه و 200 درجه، قدرت شروع به کاهش می کند. بالا200 درجهقرار گرفتن در معرض طولانی مدت-می تواند باعث شوداکسیداسیونوجذب هیدروژن. برای سرویس بالای 200 درجه استفاده کنیدGR2 یا GR7تیتانیوم برای سرویس آب دریا، دما را محدود کنید120 درجهبرای جلوگیری از خوردگی شکاف
Q6: آیا می توان از لوله تیتانیوم gr1 در کندانسورهای{2}}خنک شده با آب دریا استفاده کرد؟
A: کاملا. لوله تیتانیوم Gr1استمواد ترجیحیبرای کندانسورهای-خنکشده با آب دریا در نیروگاهها و تأسیسات نمکزدایی. برخلاف مس{2}}نیکل (که بعد از 5-10 سال دچار حفره می شود) یا فولاد ضد زنگ (که دچار خوردگی شکافی می شود)لوله تیتانیوم gr1ارائه می دهد>30 سال عمر مفیدبابدون اجازه خوردگی. ده ها هزار تنASTM B338 درجه 1لوله ها در سراسر جهان در خدمت هستند.
