ASTM B338 أنابيب التيتانيوم

ASTM B338 هي مواصفات قياسية طورتها الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد (ASTM) لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم الملحومة وغير الملحومة المستخدمة في المكثفات والمبادلات الحرارية. ويغطي 28 درجة من أنابيب التيتانيوم (مثل التيتانيوم النقي تجاريًا من الدرجة 1، والتيتانيوم الصناعي النقي من الدرجة 2، وسبائك البلاديوم والتيتانيوم من الدرجة 7، والدرجة 9 Ti‑3Al‑2.5V، وما إلى ذلك) ويحدد المتطلبات الصارمة للتركيب الكيميائي، وخصائص الشد في درجة حرارة الغرفة، وتفاوتات الأبعاد، والاختبارات غير المدمرة (التيار الدوامي والموجات فوق الصوتية). تم تصميم هذه المواصفة القياسية خصيصًا للمكثفات السطحية والمبخرات والمبادلات الحرارية، لتكون بمثابة الأساس الأساسي لشراء وقبول الجودة لأنابيب المبادلات الحرارية المصنوعة من التيتانيوم في الصناعات الكيميائية والطاقة والهندسة البحرية والتبريد. نظيره الصيني المحلي بشكل عام هو GB/T 3625.

يغطي المعيار الأنابيب المصنعة من خلال ثلاث عمليات: الأنابيب غير الملحومة، والأنابيب الملحومة، والأنابيب الملحومة والمشغولة على البارد. يتم إنتاج الأنابيب غير الملحومة من الخام المجوف من خلال عملية التخفيض البارد أو السحب البارد لضمان بنية مجهرية متجانسة. يتم تصنيع الأنابيب الملحومة من منتجات مدرفلة مسطحة وملدنة باستخدام عملية اللحام القوسي الأوتوماتيكية. تجمع الأنابيب الملحومة والمشغولة على البارد بين الاقتصاد في عملية اللحام ومزايا الأداء للأنابيب غير الملحومة.

يحدد ASTM B338 الانحرافات المسموح بها للأبعاد والمظهر والخواص الميكانيكية لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم. المتطلبات التفصيلية للتحكم في الأبعاد-مثل سمك الجدار والقطر الخارجي والطول-مقدمة في النص الكامل لمواصفة ASTM B338. يجب أن تستوفي أنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم أيضًا متطلبات الخواص الميكانيكية التالية:

• يجب تحديد الخواص الميكانيكية لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم الملحومة وغير الملحومة وفقًا لمتطلبات معايير ASTM بناءً على تركيبها.
• يتم اختبار الخواص الميكانيكية باستخدام المعايير التالية: ASTM B861 (لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم الملحومة) أو ASTM B338 (لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم غير الملحومة).

• تصنيع الأنابيب غير الملحومة

يتم تصنيع الأنابيب غير الملحومة من مادة الخام المجوفة عن طريق أي عملية تخفيض على البارد أو سحب على البارد، مع الحفاظ على محيط مستمر في جميع مراحل التصنيع. تضمن هذه العملية توحيد البنية المجهرية واتساق الخواص الميكانيكية في جميع أنحاء الأنبوب.

• تصنيع الأنابيب الملحومة

يتم تصنيع الأنابيب الملحومة من منتجات مدلفنة مسطحة وملدنة-بواسطة اللحام القوسي الآلي أو طرق اللحام الأخرى. كحد أدنى، يجب إجراء المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط - بعد اللحام. لا يسمح باستخدام مواد الحشو، مما يضمن بقاء تركيبة معدن اللحام متسقة مع المعدن الأساسي.

• تصنيع الأنابيب الملحومة والباردة-الأنابيب المشغولة

تجمع هذه العملية بين اقتصاد إنتاج الأنابيب الملحومة ومزايا أداء الأنابيب غير الملحومة. يتم إخضاع الأنبوب الملحوم للعمل البارد الكافي حتى الحجم النهائي، مما يسمح للبنية المجهرية الملحومة المصبوبة بالتحول إلى بنية مجهرية نموذجية متساوية المحاور أثناء المعالجة الحرارية اللاحقة. المنتج النهائي يلبي متطلبات الأنابيب غير الملحومة.

التسامح الأبعاد

• تحدد المواصفة القياسية الانحرافات المسموح بها للقطر الخارجي للأنبوب وسمك الجدار، وكذلك تحدد متطلبات الاستقامة. تتراوح تفاوتات القطر الخارجي من ±0.004 بوصة (±0.102 مم) إلى ±0.010 بوصة (±0.254 مم)، اعتمادًا على حجم الأنبوب، وتفاوت سمك الجدار هو ±10%.
• بالنسبة للأنابيب الملحومة، يتم إجراء فحص القطر الخارجي باستخدام أجهزة قياس حلقية "go/no‑go". يتم حساب أبعاد المقاييس الحلقية وفقًا لصيغ صارمة:

مقياس الحلقة "Go" القطر الداخلي=قطر الأنبوب الاسمي + التسامح الإيجابي + 0.002 بوصة.

مقياس الحلقة "ممنوع الذهاب" القطر الداخلي=قطر الأنبوب الاسمي - التسامح السلبي

متطلبات الاختبار

يفرض ASTM B338 متطلبات اختبار صارمة للغاية لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم. وتشمل هذه ما يلي:

• يجب أن تتوافق عيوب الجودة في أنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم-مثل الشقوق الساخنة وعيوب السطح والمسامية والشوائب- مع متطلبات المعايير ذات الصلة بما في ذلك ASTM E570 وE426 وE539 وE186.
• يجب إجراء اختبار الخصائص الميكانيكية لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم وفقًا للمواصفة ASTM B338، بما في ذلك خصائص الشد وقوة الخضوع والاستطالة.
• يجب تحليل التركيب الكيميائي لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم وفقًا للمواصفة ASTM E1447 ويجب أن يفي بمتطلبات المعايير ذات الصلة.

يحدد المعيار متطلبات الاختبار غير المدمرة الصارمة، بما في ذلك اختبار التيار الدوامي، واختبار الموجات فوق الصوتية، والاختبار الهيدروستاتيكي، والاختبار الهوائي:

• اختبار تيار إيدي: يتم إجراؤه وفقًا للممارسة E426. يجب أن يحتوي أنبوب المعايرة على ثلاث فتحات أو أكثر يبلغ قطرها Φ0.787 مم (0.031 بوصة)، ومتباعدة بشكل محيطي بشكل متساوٍ. تضمن هذه المعايرة الصارمة حساسية اكتشاف العيوب.
• اختبار الموجات فوق الصوتية: بالنسبة للأنابيب الملحومة، يجب ألا يتجاوز عمق الشقوق الطولية 10% من سمك الجدار أو 0.102 مم (0.004 بوصة)، أيهما أصغر. بالنسبة للأنابيب غير الملحومة، يجب ألا يزيد عمق كل من الشقوق الطولية والعرضية عن 10% من سمك الجدار أو 0.102 مم (0.004 بوصة). يضمن هذا الفحص متعدد الاتجاهات مراقبة الجودة الشاملة.
• اختبار الضغط: يتطلب الاختبار الهيدروستاتيكي مستوى ضغط يعادل 50% من الحد الأدنى لقوة الخضوع المحددة، مع فترة تثبيت لا تقل عن 5 ثوانٍ. يتطلب اختبار الهواء المضغوط حدًا أدنى من الضغط يبلغ 100 كيلو باسكال (حوالي 15 رطل لكل بوصة مربعة)، مع فترة انتظار تبلغ 5 ثوانٍ وعدم السماح بالتسرب.

• اختيار الصف 2 / الصف 2H

الدرجة الثانية هي التيتانيوم النقي الأكثر استخدامًا تجاريًا، مما يوفر توازنًا جيدًا بين القوة والقابلية للتشكيل ومقاومة التآكل. يوفر الصف 2H قوة مضمونة أعلى وهو مناسب بشكل خاص لتطبيقات أوعية الضغط. من الناحية العملية، فإن أكثر من 99% من المواد التجارية من الدرجة الثانية تلبي بالفعل متطلبات القوة البالغة 58 كيلو بوصة مربعة.

• اختيار السبائك المقاومة للتآكل

بالنسبة للبيئات شديدة العدوانية، ينبغي اختيار الدرجات المحتوية على البلاديوم أو الروثينيوم. يحتوي الصف 7 والصف 11 على 0.12-0.25% البلاديوم؛ يحتوي الصف 16 والصف 17 على 0.04-0.08% البلاديوم؛ والصف 26 والصف 27 يحتويان على 0.08-0.14% من الروثينيوم. توفر الدرجات المصنوعة من سبائك الروثينيوم خيارًا أكثر اقتصادًا مع توفير أداء ممتاز في العديد من البيئات المسببة للتآكل.

• تطبيقات عالية القوة

توفر الدرجة 9 (Ti‑3Al‑2.5V) والصف 28 (Ti‑3Al‑2.5V‑0.08–0.14Ru) مستويات قوة أعلى مع الحفاظ على قابلية التشغيل الجيدة ومقاومة التآكل. إنها مناسبة لمعدات التبادل الحراري عالية الأداء التي تتطلب تقليل الوزن.

س 1: ما هو ASTM B338 وما الذي يغطيه؟

ج: ASTM B338 هي المواصفات القياسية لأنابيب التيتانيوم وسبائك التيتانيوم الملحومة وغير الملحومة المخصصة للاستخدام في المكثفات السطحية والمبخرات والمبادلات الحرارية. ويغطي 28 درجة من أنابيب التيتانيوم، تتراوح من التيتانيوم النقي تجاريًا (الدرجة 1، الدرجة 2، الدرجة 3) إلى السبائك المختلفة (الدرجة 5، الدرجة 7، الدرجة 9، الدرجة 12، وما إلى ذلك). تحدد المواصفة القياسية متطلبات الأبعاد والخواص الميكانيكية والتركيب الكيميائي والاختبارات غير المدمرة.

س2: ما الفرق بين ASTM B338 وASTM B861؟

B: تم تصميم ASTM B338 خصيصًا للأنابيب المستخدمة في المبادلات الحرارية والمكثفات، بينما يغطي ASTM B861 أنابيب التيتانيوم غير الملحومة لأنظمة الأنابيب العامة. ويختلف المعياران في نطاقهما والصناعات المطبقة ومتطلبات اختبار معينة.

س 3: ما هي الخصائص الميكانيكية الرئيسية لـ ASTM B338 Grade 5 (Ti‑6Al‑4V)؟

ج: توفر سبائك التيتانيوم من الدرجة 5 (Ti‑6Al‑4V) قوة استثنائية: قوة خضوع أكبر من أو تساوي 880 ميجا باسكال، وقوة شد أكبر من أو تساوي 960 ميجا باسكال. تبلغ الليونة حوالي 8% - 10% استطالة، مع تقليل المساحة بما يتجاوز 20%. فهو يحافظ على صلابة جيدة في البيئات المبردة ويظهر مقاومة ممتازة للإجهاد-عدة مرات مقارنة بالفولاذ العادي-إلى جانب مقاومة الزحف المتميزة في بيئات العمل التي تقل عن 500 درجة.

س 4: ما هو الفرق بين أنابيب التيتانيوم الملحومة وغير الملحومة بموجب ASTM B338؟

ج: يتم تصنيع الأنابيب غير الملحومة من مادة التيتانيوم الصلبة التي يتم تسخينها وثقبها لإنشاء أنبوب مجوف بدون أي طبقات، مما يؤدي إلى بنية متجانسة مع تدفق موحد للحبوب. تصنع الأنابيب الملحومة من شريط مسطح من التيتانيوم يتم تشكيله على البارد في شكل أسطواني، مع دمج الحواف باستخدام لحام TIG أو قوس البلازما. توفر الأنابيب غير الملحومة قوة أعلى ومقاومة موحدة للتآكل ولكنها أكثر تكلفة. تعتبر الأنابيب الملحومة أكثر اقتصادية وتوفر تناسقًا أفضل للأبعاد، على الرغم من أن منطقة اللحام تتطلب تحكمًا دقيقًا لضمان الأداء المكافئ.

س 5: ما هي عملية التصنيع النموذجية لأنابيب التيتانيوم غير الملحومة ASTM B338؟

ج: يتم تصنيع أنابيب التيتانيوم غير الملحومة من الخام المجوف باستخدام عمليات التخفيض على البارد أو السحب على البارد. يتم تسخين البليت، ثم يتم ثقبه من خلال المركز باستخدام شياق لإنشاء أنبوب مجوف بدون أي طبقات، يليه البثق والحفر (الدرفلة على البارد) لتحقيق الأبعاد النهائية. تحافظ عملية التصنيع على محيط مستمر في جميع المراحل، مما يضمن السلامة الهيكلية مع تدفق الحبوب الموحد.

س 6: لماذا يعتبر الصف 2 هو الصف الأكثر استخدامًا لتطبيقات المبادلات الحرارية؟

ج: يوفر التيتانيوم النقي تجاريًا من الدرجة 2 التوازن الأمثل للخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل لمعظم تطبيقات التبريد الصناعية ومياه البحر. إنه يوفر قوة كافية (شد 480 ميجاباسكال) لاحتواء الضغط، ومقاومة ممتازة للتآكل للكلوريدات ومياه البحر، وقابلية تشكيل جيدة لثني الأنابيب وتوسيعها، وفعالية من حيث التكلفة مقارنة بالدرجات الأعلى من السبائك. بالنسبة لمعظم المبادلات الحرارية لمياه البحر، فإن الدرجة الثانية هي الاختيار القياسي.

س7: ما هي اختبارات مراقبة الجودة التي يجب إجراؤها على كل دفعة؟

ج: يجب أن تخضع كل دفعة لاختبار غير مدمر بنسبة 100% (تيار إيدي و/أو بالموجات فوق الصوتية)، وفحص الأبعاد، واختبار التسطيح (للأنابيب الملحومة، والتسطيح العكسي أيضًا)، واختبار الضغط (الهيدروستاتيكي أو الهوائي)، وفحص السطح بحثًا عن عيوب مثل الشقوق الساخنة، وعيوب السطح، والمسامية، والشوائب.

الوسم : ASTM B338 مورد أنابيب التيتانيوم، ASTM B338 الشركة المصنعة للأنابيب غير الملحومة، أنابيب التيتانيوم الصف 2، أنابيب التيتانيوم الصف 7، أنبوب التيتانيوم الصف 12، أنبوب التيتانيوم الملحومة، أنابيب التيتانيوم مبادل حراري، أنابيب التيتانيوم المكثف، أنابيب التيتانيوم ASTM B338 (سلس وملحوم