12. klassi titaanist ristkülikukujuline plaat ASTM B265 järgi kosmoseteenistuse jaoks

Mis on 12. klassi titaanplaat

Klass 12 (UNS R53400) on peaaegu-alfa-titaani sulam, mille nimikoostis on Ti-0,3Mo-0,8Ni. See kuulub korrosioonikindlate titaaniklasside perekonda, mis paikneb kaubanduslikult puhta titaani ja ülitugevate struktuursete sulamite vahel. Väikesed molübdeeni- ja niklilisandid muudavad pinnakihi elektrokeemilist käitumist nii, et sulam talub kuuma kloriidsoolalahust ja kergelt redutseerivaid happeid palju paremini kui legeerimata titaan, säilitades samal ajal umbes 4,51 g/cm3 tiheduse, madala mooduli ja suurepärase tootmiskäitumise, mis muudavad titaaniga hõlpsasti töötamise.

Lame{0}}tooteperekonnas on sulam standarditud ASTM B265 / ASME SB265 lehtede, ribade ja plaatide jaoks. Ristkülikukujuline plaat valmistatakse kuumvaltsimise teel, seejärel lõõmutatakse ja katlakivi eemaldatakse või marineeritakse; mõõtu lõigatud-ristkülikukujulisi tükke toodetakse ka põhiplaadist veejoa või abrasiivse lõikamise teel, nii et valtsimissuunda saab joondada valmis detaili peamise pingesuunaga.

Koostis ja mehaanilised omadused ASTM B265 järgi

12. klassi keemiat kontrollitakse rangelt, sest nii nikli kui ka hapnikusisaldus määravad korrosioonikindluse ja sitkuse. Tüüpilised piirangud on näidatud allpool.

Minimaalsed ruumitemperatuuri{0}}tõmbetugevusnõuded klassi 12 lamedate toodete puhul on tõmbetugevus 483 MPa (70 ksi), 0,2% nihke voolavuspiir 345 MPa (50 ksi) ja pikenemine 18%. Kuna sulamit tarnitakse tavaliselt lõõmutatult, langevad tegelikud omadused tavaliselt veidi üle nende miinimumide; materjal ei ole ette nähtud kandvateks-konstruktsiooniühendusteks, kus nõutakse 5. klassi 828 MPa.

Ristkülikukujuliste plaatide suurused ja paksuse tolerantsid

ASTM B265 järgi klassifitseeritakse alla 4,76 mm tooted lehtedeks ja ribadeks, plaadid aga algavad 4,76 mm-st ja ulatuvad kuni 101,6 mm-ni. Ristkülikukujulist plaati tellivad ostjad peaksid seetõttu esitama profiili plaadiesemena, kui paksus jõuab plaadi vahemikku, sest lubatud paksuse tolerantsid, tasasuse piirid ja servatingimused on kahe tootevormi vahel erinevad. Tüüpilist kaubanduslikku ristkülikukujulist plaati pakutakse järgmises ümbrikus.

Paksus: 4,76 mm kuni 101,6 mm (lõõmutatud plaat); õhuke 0,5-4,75 mm tarnitakse lehena.

Laius: 1000-2000 mm, soovi korral on saadaval ka kitsamad pilu laiused.

Pikkus: standardsete ristkülikukujuliste tükkide puhul kuni 6000 mm; pikemad pikkused ühendatakse tavaliselt või tarnitakse poolidena.

Pind: kuumvaltsitud ja marineeritud või külmvaltsitud ja poleeritud, olenevalt järgneva protsessi puhtusnõudest.

Servad: pügatud, freesitud või veejoaga lõigatud; freesitud servad on eelistatud, kui plaat keevitatakse survekomponendiks.

Korrosioonikindlus kloriidikeskkonnas

Kaubanduslik põhjus, miks valida 12. klassi 2 asemel, on pragukorrosioon. Legeerimata titaan toimib hästi gaseeritud merevees, kuid temperatuuri tõustes võib tihendite, setete ja vuukide all lokaalselt rünnata, eriti kontsentreeritud soolvees. 12. klassi molübdeen ja nikkel tõstavad temperatuuri, mille juures pragude rünnak algab, mistõttu on sulam levinud soojusvahetites, kloor-leelisseadmetes, magestamisrongides ja avamere mereveesüsteemides. Oksüdeerivates hapetes ja neutraalsetes lahustes on üldine korrosioonikiirus võrreldav kaubanduslikult puhta titaaniga. Hinne 12 ei ole aga vastus tugevalt redutseerivatele ainetele, nagu kuum vesinikkloriid- või väävelhape kõrge kontsentratsiooniga; nende ülesannete jaoks on tavaliselt ette nähtud pallaadiumi -laager, näiteks klass 7 või klass 11, kuna pallaadium on tõhusam katoodpromootor kui nikkel ja molübdeen.

Rakendused ja valmistamispraktika

Lennundus ja kaitse: kloriid-laagrivedelikega kokku puutunud-testimisseadmestiku kinnitused, hüdroklambrid, seibid, kinnitusdetailid ja maandus-tugiriistvara.

Keemiline töötlemine: soojusvaheti torude lehed, kolonni siseosad, reaktori vooderdised ja torustiku poolid.

Mere- ja avamere: mereveetorustiku komponendid, tõusutoru klambrid ja prits{0}}tsooni liitmikud.

Töötlemisel tuleks kasutada teravat, positiivset-karbiidist tööriistu, väikest lõikekiirust, suurt etteannet ja rohket kloorivaba-jahutusvedelikku; titaan juhib soojust halvasti, seega peab soojus koos kiibiga lahkuma. Toatemperatuuril vormimine on praktiline suurte painderaadiuste korral, kusjuures paindejoon on eelistatavalt risti valtsimissuunaga. Keevitamine toimub gaas-volframkaarkeevitusega sobiva ERTi-12 täiteainega või mittekriitiliste vuukide puhul kaubanduslikult puhta titaantäiteainega; keevisvann ja kuum tagumine pool peavad olema varjestatud kõrge -puhtusastmega argooniga, kuni metall jahtub alla ligikaudu 400 C, ja läbipääsudevaheline temperatuur tuleks hoida madalal. Osasid puhastatakse tavaliselt enne keevitamist nitri{10}}vesinikfluoriidhappega või mehaanilise abrasiooniga, kuna raua saastumine põhjustab tuttava sinakasmusta pinnakile ja võib põhjustada haprust.

Levinud väärarusaamad

12. klass ei ole ülitugev{1}}sulam. Minimaalse tõmbetugevusega 483 MPa on see korrosiooniklass, mitte 5. klassi (Ti-6Al-4V) struktuurne asendaja.

12. klass ja 7. klass on erinevad sulamid. 7. klass kasutab umbes 0,15% pallaadiumi ja on eelistatud hapete redutseerimiseks.

Korrosioonikindlus sõltub passiivsest oksiidkilest, mitte pinna värvist. Värvitu keevisõmblus, mida uuesti ei-puhasta, võib olla halvem kui valtsitud pind.

Seina ja plaadi paksuse klassifikatsioon on oluline: 1 mm ristkülikukujuline toode on leht ja sellele plaadi tolerantside rakendamine lükatakse kontrollimisel tagasi.

KKK

K: Mis vahe on 12. klassi ja 2. klassi titaanil?
12. klass sisaldab umbes 0,3% Mo ja 0,8% Ni, mis tõstab pragu-korrosiooniläve kuumades kloriidides; 2. klass on legeerimata ja seda kasutatakse seal, kus puuduvad tihedad praod või kuumad soolveed.

K: Mis on 12. klassi plaadi minimaalne tõmbetugevus?
ASTM B265 nõuab vähemalt 483 MPa (70 ksi) tõmbejõudu, 345 MPa (50 ksi) saagist ja 18% venivust lõõmutatud 12. klassi lametoote jaoks.

K: Kas 12. klassi plaati saab keevitada?
Jah. See keevitatakse GTAW-ga ERTi-12 täiteainega täieliku argoonvarjestuse all, madala läbipääsutemperatuuriga ja valmis vuugi peitsimisega.

K: Miks on spetsifikatsioonis plaadi alguseks märgitud paksus 4,76 mm?
ASTM B265 määratleb lehed ja ribad alla 4,76 mm ja plaadid alates 4,76 mm ülespoole ning tolerantside tabelid erinevad kahe vormi puhul.

K: Kas klass 12 sobib merevee soojusvahetitele?
Seda kasutatakse laialdaselt selle ülesande täitmiseks selle pragude{0}}korrosioonikindluse tõttu, eeldusel, et kavandatud temperatuur ja kloriiditase jäävad avaldatud teenuse ümbrikusse.

K: Kuidas tuleks ristkülikukujulist plaati hoida?
Hoidke seda kuivas, süsinikterasest ja rauatolmust eemal ning kloriididest eraldi; raua saastumine on kõige levinum roosteplekkimise põhjus titaanil.