Tubo de titânio grau 2 para trocadores de calor
Normas Aplicáveis e Códigos de Design
Padrões do produto: ASTM B338 / ASME SB-338 para tubos; as placas de harmonização usam ASTM B265/SB-265.
Base de tensão permitida: ASME BPVC Seção II-D. Para paredes mais finas, considere o Grau 2H / 7H / 12H.
Prática da indústria / regras de campo
- Mantenha a velocidade do lado do tubo ≥ 2 m/s ou aplique 0.5 ppm de cloro (contínuo ou intermitente).
- Lave com água doce e seque antes e depois de longas paradas para reduzir depósitos e zonas de fenda.
Composição química (ASTM B338)
| Elemento | Máx (%) |
|---|---|
| C | 0.1 |
| Fe | 0.3 |
| O | 0.25 |
| N | 0.03 |
| H | 0.0125 |
| Outros (cada/total) | 0.10 / 0.40 |
| Ti | Equilíbrio |
Propriedades Mecânicas e Físicas (temperatura ambiente, recozido)
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Resistência à tração | ≥345 MPa |
| Força de escoamento Rp0.2 | ≥275 MPa |
| Elongação | ≥20% |
| Módulo de elasticidade | 105 GPa |
| Densidade | ³ de 4,51 g/cm |
| Condutividade térmica | 16.4 W·m⁻¹· K⁻¹ |
| CTE (20-100 °C) | 8,6 μm·m⁻¹· K⁻¹ |
| Calor específico | 0,523 J·g⁻¹· K⁻¹ |
Estoque e Serviços de Tubo de Grau 2
Todos os tamanhos estão em estoque e podem ser cortados no comprimento ±1 mm. Oferecemos chanfro, decapagem, jateamento de areia, polimento, reinspeção PMI e testes de terceiros SGS/TÜV. Precisa de outros diâmetros, espessuras de parede ou tubos de processo ASTM B861? Diga-nos e nós respondemos dentro de 24 h.
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| Não. | OD (mm) | OD (polegada) | PESO (mm) | PESO (polegadas) | Comprimento (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 |
Também mantemos cabeças de titânio de grau 2 e podemos enviá-las com tubos e conexões.
| Não. | Diâmetro (mm) | Diâmetro (polegadas) | Espessura (mm) | Espessura (polegada) |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Controle de qualidade e entrega
NDE: ECT e UT de acordo com ASTM B338.
Hidroteste: Cada tubo a 1,5 × pressão de projeto.
MTC: EN 10204 3.1 / 3.2 com rastreabilidade total.
Embalagem: Tampas de extremidade, dessecante, caixas à prova de choque; cartões de umidade para frete marítimo.
Lista de verificação de aquisição/seleção
Química média, Cl-, pH, sólidos
Perfil de temperatura; algum ponto > 82 °C?
Velocidade de projeto; se < 2 m/s, is chlorination allowed?
Tolerância de pressão e corrosão do projeto
Tolerância à vida útil do projeto versus tempo de inatividade
Código: ASME Sec I/VIII, Div.1 ou Div.2
Materiais de folha de tubo/concha e medidas galvânicas
EQM, 100% hidrelétrica, testemunha de terceiros
Documentos necessários, embalagem, Incoterms, MOQ, prazo de entrega
TL; DR (Decisão de 1 minuto)
ASTM B338 cobre tubos de titânio de grau 2 (UNS R50400) sem costura e soldados. É amplamente utilizado em condensadores de superfície, evaporadores e outros trocadores de calor.
Propriedades mecânicas mínimas típicas (recozidas): UTS ≥ 345 MPa, 0,2% YS ≥ 275 MPa, El ≥ 20%. Isso proporciona um bom equilíbrio entre resistência e soldabilidade para a maioria das tarefas químicas e de resfriamento de água do mar.
A condutividade térmica é ~16,4 W·m⁻¹· K⁻¹ à temperatura ambiente, muito inferior ao-Ni. Mas o titânio tolera velocidades muito altas. Os relatórios mostram até 40 m/s na água do mar sem erosão-corrosão. Os engenheiros compensam o λ mais baixo com maior velocidade, paredes mais finas e layouts mais compactos.
A resistência à corrosão na água do mar e na maioria dos meios de cloreto é essencialmente "instale e esqueça". Nenhum caso de MIC foi relatado. Se a velocidade for < 2 m/s, dose ~0.5 ppm chlorine (continuous or intermittent) to control biofouling.
A ASME BPVC Seção II-D fornece tensões permitidas para o Grau 2 usado nas Seções I e VIII. Sempre dimensione a parede usando esses valores S, não a tração à temperatura ambiente ou os limites de escoamento.
Os dados de campo mostram >30 anos na água do mar sem corrosão mensurável e 16 anos na água do mar poluída com desempenho estável.
Esse histórico torna o Grau 2 uma escolha padrão para resfriamento de água do mar, dessalinização, GNL e muitas fábricas de produtos químicos.
Fundamentos de design
Baixa condutividade térmica vs. alta velocidade permitida
O λ do titânio é apenas 1/4–1/5 de-Ni. Mas você pode executar maior velocidade (e turbulência), o que aumenta o coeficiente convectivo h. Com paredes mais finas (ASTM B338 permite bitolas finas viáveis) e maior densidade de área de superfície, o geral ainda pode atingir a meta.
Seleção da espessura da parede e tensão permitida
Use os valores S na Seção ASME BPVC II-D (dependente da temperatura). Não dimensione paredes com resistência ao escoamento ou à tração. Quando necessário, considere o Grau 2H / 7H / 12H para reduzir ainda mais a espessura da parede.
Janela de velocidade
Recomende ≥ 2 m/s para limitar a bioincrustação. Os projetos típicos funcionam de 2 a 8 m / s (6 a 26 pés / s).
Limite superior extremo: os materiais demonstraram tolerar 30–40 m/s, mas você também deve verificar a potência da bomba, ruído, vibração e suporte do feixe de tubos.
Soldagem e expansão de tubos
O titânio de grau 2 é melhor soldado por GTAW (TIG) / PATA com blindagem inerte estrita para evitar a captação de O / N.
Para tubos de Ti para chapas de tubos revestidas de Ti ou Ti, a soldagem automática de vedação GTAW com várias tochas é comum para minimizar os locais de fendas. O Nickel Institute relata compatibilidade galvânica positiva para tubos de Ti + caixas d'água / folhas de tubo de aço inoxidável de alta liga.
Por que o Grade 2 Ti é a primeira escolha
Perto de "projetar e esquecer" a vida útil da corrosão
Na água do mar natural, meios de cloreto e muitos sistemas ácidos/alcalinos, o titânio forma um filme passivo denso de TiO₂. Os dados de campo e laboratório geralmente mostram taxas de corrosão "próximas de zero / não mensuráveis"; Os valores típicos são ≤ 5 mPy (0,127 mm/ano).
Nenhum MIC (corrosão microbiologicamente influenciada) relatado
Este é um diferencial importante em relação aos aços inoxidáveis e ligas de Ni.
Maior velocidade permitida → maior coeficiente de transferência de calor local e menos incrustação
Na água do mar, 40 m/s (~130 pés/s) ainda causa danos insignificantes à liga; A literatura também relata tolerâncias >30 m/s. Os projetos de engenharia típicos são muito mais conservadores, por exemplo, 6 a 8 pés/s e 12 a 15 pés/s quando é necessário um desempenho mais alto.
Se a velocidade for < 2 m/s due to design or operation, apply ~0.5 ppm chlorination to maintain antifouling capability.
Boa soldabilidade e capacidade de fabricação, com cobertura total ASME / ASTM
A ASTM B338 estipula testes químicos, propriedades mecânicas, dimensões, NDE e hidrostática para tubos de titânio sem costura/soldados usados em trocadores de calor.
A Seção II D da ASME fornece tensões admissíveis de projeto; As Seções VIII / I da ASME permitem seu uso em vasos de pressão e caldeiras.
Modos de Corrosão / Falha e Mitigação
Ambientes de água do mar / cloreto
A corrosão uniforme está quase ausente. O serviço de longo prazo geralmente mostra "nenhuma corrosão mensurável". Mas quando T > 82 °C e existem fendas apertadas, o Grau 2 pode sofrer corrosão em frestas. Nesse caso, selecione a liga Pd Graus 7/16 ou Mo modificado Grau 12.
Controle de bioincrustação
Mantenha a velocidade do lado do tubo ≥ 2 m/s. Se não puder, use cloração de ~ 0.5 ppm para suprimir a incrustação.
Corrosão sob tensão (SCC)
Imune ao cloreto SCC na água do mar, uma vantagem importante sobre os aços inoxidáveis austeníticos.
Erosão / corrosão por impacto
Na água do mar, 40 m / s (~ 130 pés / s) ainda tem efeito insignificante. Mesmo com areia, o impacto é pequeno. Isso permite que você aumente a velocidade para a área de comércio no design.
Corrosão galvânica
O titânio em si não é sacrificado, mas pode acelerar a corrosão de metais mais ativos (por exemplo, aço carbono, Ni) quando acoplado. Boas práticas: Tubos de Ti + tubos de aço inoxidável ou revestidos de Ti de alta liga e ânodos de sacrifício em peças de aço carbono.
FAQ (Traduzido)
Q1: Por que não usar-Ni ou inoxidável?
-Ni e aço inoxidável austenítico sofrem erosão, SCC ou MIC na água do mar. A manutenção é cara, então a Ti ganha no custo do ciclo de vida.
Q2: O baixo λ tornará o trocador enorme?
Não. Paredes finas e alta velocidade compensam. O tamanho real do HX não é dimensionado linearmente com λ.
Q3: Posso usar o Grau 2 acima de 82 °C de água do mar?
Existe risco de corrosão em frestas; mude para liga Pd G7 ou Mo-liga G12.
Q4: Como escolher o estresse permitido ASME?
Use os valores S na Tabela ASME II-D 1A/1B. Para paredes mais finas, considere 2H / 7H / 12H.
