Tube en titane grade 2 pour échangeurs de chaleur
Normes et codes de conception applicables
Normes de produit : ASTM B338 / ASME SB-338 pour les tubes ; les plaques assorties utilisent ASTM B265 / SB-265.
Base de contrainte admissible : ASME BPVC Section II-D. Pour les murs plus minces, envisagez le Grade 2H / 7H / 12H.
Pratique de l’industrie / Règles de terrain
- Maintenir la vitesse du côté du tube ≥ 2 m/s ou appliquer 0,5 ppm de chlore (continu ou intermittent).
- Rincer à l’eau douce et sécher avant et après de longs arrêts pour réduire les dépôts et les zones de crevasses.
Composition chimique (ASTM B338)
| Élément | Max ( %) |
|---|---|
| C | 0.1 |
| Fe | 0.3 |
| O | 0.25 |
| N | 0.03 |
| H | 0.0125 |
| Autres (chacun/total) | 0.10 / 0.40 |
| Ti | Balance |
Propriétés mécaniques et physiques (température ambiante, recuit)
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Traction | ≥345 MPa |
| Limite d’élasticité Rp0.2 | ≥275 MPa |
| Élongation | ≥20 % |
| Module d’élasticité | 105 GPa |
| Densité | 4,51 g/cm³ |
| Conductivité thermique | 16.4 W·m⁻¹· K⁻¹ |
| CTE (20-100 °C) | 8,6 μm·m¹· K⁻¹ |
| Chaleur spécifique | 0.523 J·g⁻¹· K⁻¹ |
Stock de tubes et services de grade 2
Toutes les tailles sont en stock et peuvent être coupées à une longueur de ±1 mm. Nous proposons le chanfreinage, le décapage, le sablage, le polissage, la réinspection PMI et les tests par des tiers SGS/TÜV. Vous avez besoin d’autres diamètres, d’autres épaisseurs de paroi ou de tubes de traitement ASTM B861 ? Dites-le-nous et nous vous répondrons dans les 24 heures.
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| Non. | Diamètre extérieur (mm) | Diamètre extérieur (pouce) | Poids total (mm) | Poids total (pouce) | Longueur (m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 14 | 0.551 | 1.5 | 0.059 | 4.2 |
| 2 | 19 | 0.748 | 1.5 | 0.059 | 4 |
| 3 | 25 | 0.984 | 1.2 | 0.047 | 5 |
| 4 | 25 | 0.984 | 1.5 | 0.059 | 6 |
| 5 | 25 | 0.984 | 2 | 0.079 | 6 |
| 6 | 32 | 1.26 | 1.5 | 0.059 | 6 |
| 7 | 32 | 1.26 | 2 | 0.079 | 6 |
| 8 | 38 | 1.496 | 2 | 0.079 | 6 |
| 9 | 38 | 1.496 | 2.5 | 0.098 | 6 |
| 10 | 38 | 1.496 | 3 | 0.118 | 6 |
| 11 | 50 | 1.969 | 1.5 | 0.059 | 5 |
| 12 | 50 | 1.969 | 3 | 0.118 | 7.95 |
| 13 | 57 | 2.244 | 2 | 0.079 | 5.5 |
| 14 | 57 | 2.244 | 3 | 0.118 | 6 |
| 15 | 60 | 2.362 | 3 | 0.118 | 5 |
| 16 | 76 | 2.992 | 3 | 0.118 | 6 |
| 17 | 76 | 2.992 | 4 | 0.157 | 6 |
| 18 | 89 | 3.504 | 3 | 0.118 | 6 |
| 19 | 89 | 3.504 | 6 | 0.236 | 5.5 |
| 20 | 108 | 4.252 | 4 | 0.157 | 6 |
| 21 | 133 | 5.236 | 4 | 0.157 | 5.13 |
| 22 | 159 | 6.26 | 3 | 0.118 | 6 |
| 23 | 219 | 8.622 | 3 | 0.118 | 6 |
| 24 | 273 | 10.748 | 5 | 0.197 | 5 |
| 25 | 377 | 14.843 | 5 | 0.197 | 4.62 |
| 26 | 457 | 17.992 | 5 | 0.197 | 5.67 |
| 27 | 480 | 18.898 | 5 | 0.197 | 3.21 |
Nous conservons également des têtes bombées en titane de grade 2 et pouvons les expédier avec des tubes et des raccords.
| Non. | Diamètre (mm) | Diamètre (pouce) | Épaisseur (mm) | Épaisseur (pouce) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 450 | 17.717 | 3 | 0.118 |
| 2 | 460 | 18.11 | 3 | 0.118 |
| 3 | 610 | 24.016 | 6 | 0.236 |
| 4 | 710 | 27.953 | 5 | 0.197 |
| 5 | 900 | 35.433 | 6 | 0.236 |
| 6 | 1000 | 39.37 | 4 | 0.157 |
| 7 | 1010 | 39.764 | 8 | 0.315 |
| 8 | 1200 | 47.244 | 4 | 0.157 |
Contrôle de la qualité et livraison
EMI : ECT et UT selon ASTM B338.
Hydrotest : Chaque tube à 1,5 × pression de conception.
MTC : EN 10204 3.1 / 3.2 avec traçabilité complète.
Emballage : Embouts, dessiccants, caisses antichocs ; Cartes d’humidité pour le fret maritime.
Liste de contrôle pour l’approvisionnement et la sélection
Chimie du milieu, Cl-, pH, solides
Profil de température ; Y a-t-il un point > 82 °C ?
Vitesse de conception ; si < 2 m/s, is chlorination allowed?
Pression de conception et tolérance de corrosion
Durée de vie de la conception et tolérance aux temps d’arrêt
Code : ASME Sec I/VIII, Div.1 ou Div.2
Matériaux des plaques tubulaires/coques et mesures galvaniques
EMI, 100 % hydro, témoin tiers
Docs nécessaires, emballage, Incoterms, MOQ, délai de livraison
TL; DR (décision en 1 minute)
La norme ASTM B338 couvre les tubes en titane de grade 2 (UNS R50400) sans soudure et soudés. Il est largement utilisé dans les condenseurs de surface, les évaporateurs et autres échangeurs de chaleur.
Propriétés mécaniques minimales typiques (recuit) : UTS ≥ 345 MPa, 0,2 % YS ≥ 275 MPa, El ≥ 20 %. Cela donne un bon équilibre entre résistance et soudabilité pour la plupart des tâches de refroidissement chimique et d’eau de mer.
La conductivité thermique est de ~16,4 W·m⁻¹· K⁻¹ à température ambiante, beaucoup plus faible que le Cu-Ni. Mais le titane tolère des vitesses très élevées. Les rapports montrent jusqu’à 40 m/s dans l’eau de mer sans érosion-corrosion. Les ingénieurs compensent le λ inférieur avec une vitesse plus élevée, des parois plus fines et des dispositions plus compactes.
La résistance à la corrosion de l’eau de mer et de la plupart des milieux chlorés est essentiellement « ajustée et oubliée ». Aucun cas de CMI n’a été signalé. Si la vitesse est < 2 m/s, dose ~0.5 ppm chlorine (continuous or intermittent) to control biofouling.
La section II-D de l’ASME BPVC fournit des contraintes admissibles pour le grade 2 utilisé dans les sections I et VIII. Dimensionnez toujours la paroi en utilisant ces valeurs S, et non les résistances à la traction ou à la limite d’élasticité à température ambiante.
Les données de terrain montrent >30 ans dans l’eau de mer sans corrosion mesurable, et 16 ans dans l’eau de mer polluée avec des performances stables.
Ces antécédents font du grade 2 un choix par défaut pour le refroidissement à l’eau de mer, le dessalement, le GNL et de nombreuses usines chimiques.
Les essentiels du design
Faible conductivité thermique vs vitesse admissible élevée
Le λ du titane n’est que de 1/4–1/5 du Cu-Ni. Mais vous pouvez courir à une vitesse plus élevée (et à des turbulences), ce qui augmente le coefficient de convection h. Avec des parois plus minces (la norme ASTM B338 permet des jauges minces réalisables) et une densité de surface plus élevée, vous pouvez toujours atteindre l’objectif.
Sélection de l’épaisseur de paroi et contrainte admissible
Utilisez les valeurs S de la section II-D de l’ASME BPVC (en fonction de la température). Ne dimensionnez pas les murs avec des limites d’élasticité ou des résistances à la traction. Si nécessaire, envisagez le grade 2H / 7H / 12H pour réduire davantage l’épaisseur de la paroi.
Fenêtre de vitesse
Recommander ≥ 2 m/s pour limiter l’encrassement biologique. Les conceptions typiques vont de 2 à 8 m/s (6 à 26 ft/s).
Limite supérieure extrême : il a été démontré que les matériaux tolèrent 30 à 40 m/s, mais vous devez également vérifier la puissance de la pompe, le bruit, les vibrations et le support du faisceau de tubes.
Soudure et expansion de tube
Le titane de grade 2 est mieux soudé par GTAW (TIG) / PATTE avec un blindage inerte strict pour éviter la prise d’O/N.
Pour les tubes en Ti sur des plaques tubulaires recouvertes de Ti ou de Ti, le soudage automatique d’étanchéité GTAW à plusieurs torches est courant pour minimiser les crevasses curatives. Le Nickel Institute fait état d’une compatibilité galvanique positive pour les tubes Ti + les boîtes à eau/plaques tubulaires en acier inoxydable fortement allié.
Pourquoi le Ti de grade 2 est le premier choix
Proche de la durée de vie de la corrosion « concevoir et oublier »
Dans l’eau de mer naturelle, les milieux chlorés et de nombreux systèmes acides/alcalins, le titane forme un film passif dense de TiO₂. Les données sur le terrain et en laboratoire montrent souvent des taux de corrosion « proches de zéro / non mesurables » ; Les valeurs typiques sont ≤ 5 mpy (0,127 mm/an).
Aucune CMI (corrosion influencée par les microbiologiques) n’a été signalée
Il s’agit d’un facteur de différenciation clé par rapport aux aciers inoxydables et aux alliages Cu Ni.
Vitesse admissible plus élevée → coefficient de transfert de chaleur local plus élevé et moins d’entartrage
Dans l’eau de mer, 40 m/s (~130 ft/s) causent encore des dommages négligeables à l’alliage ; La littérature fait également état de tolérances >30 m/s. Les conceptions d’ingénierie typiques sont beaucoup plus conservatrices, par exemple 6 à 8 pi/s et 12 à 15 pi/s lorsque des performances plus élevées sont requises.
Si la vitesse est < 2 m/s due to design or operation, apply ~0.5 ppm chlorination to maintain antifouling capability.
Bonne soudabilité et fabricabilité, avec une couverture complète ASME/ASTM
La norme ASTM B338 stipule la chimie, les propriétés mécaniques, les dimensions, les essais non destructifs et les tests hydrostatiques pour les tubes en titane sans soudure/soudés utilisés dans les échangeurs de chaleur.
La section II D de l’ASME fournit les contraintes de conception admissibles ; Les sections VIII / I de l’ASME autorisent son utilisation dans les récipients sous pression et les chaudières.
Corrosion / Modes de défaillance et atténuation
Eau de mer / environnements chlorés
La corrosion uniforme est presque absente. L’entretien à long terme ne montre généralement « aucune corrosion mesurable ». Mais lorsque T > 82 °C et que des crevasses étroites existent, le grade 2 peut souffrir de corrosion caverneuse. Dans ce cas, sélectionnez les grades d’alliage 7/16 ou le grade 12 modifié Mo.
Contrôle de l’encrassement biologique
Maintenez la vitesse du côté du tube ≥ 2 m/s. Si vous ne pouvez pas, utilisez une chloration de ~0,5 ppm pour supprimer l’encrassement.
Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC)
Insensible au chlorure SCC dans l’eau de mer, un avantage clé par rapport aux aciers inoxydables austénitiques.
Érosion / corrosion par impact
Dans l’eau de mer, 40 m/s (~130 ft/s) a encore un effet négligeable. Même avec du sable, l’impact est faible. Cela vous permet d’augmenter la vitesse de la zone de commutation dans la conception.
Corrosion galvanique
Le titane lui-même n’est pas sacrifié, mais il peut accélérer la corrosion de métaux plus actifs (par exemple, l’acier au carbone, le Cu Ni) lorsqu’il est couplé. Bonne pratique : tubes en Ti + plaques tubulaires en acier inoxydable ou recouvertes de Ti fortement alliées, et anodes sacrificielles sur des pièces en acier au carbone.
FAQ (traduite)
Q1 : Pourquoi ne pas utiliser du Cu-Ni ou de l’acier inoxydable ?
Le Cu-Ni et l’acier inoxydable austénitique souffrent de l’érosion, du CSC ou du MIC dans l’eau de mer. L’entretien est coûteux, donc le Ti gagne sur le coût du cycle de vie.
Q2 : Un λ faible rendra-t-il l’échangeur énorme ?
Non. Les parois minces et la vitesse élevée compensent. La taille réelle de HX n’est pas mise à l’échelle linéairement avec λ.
Q3 : Puis-je utiliser de l’eau de mer de grade 2 au-dessus de 82 °C ?
Il existe un risque de corrosion caverneuse ; passer à l’alliage G7 ou à l’alliage Mo G12.
Q4 : Comment choisir la contrainte admissible ASME ?
Utilisez les valeurs S dans les tableaux 1A/1B de l’ASME II-D. Pour des murs plus minces, envisagez 2H/7H/12H.
