Търговски чист клас 1 и клас 2 титан срещу клас 5 Ti-6Al-4V: Основни разлики

Титанът се доставя в широко семейство от класове и разликата между тях решава как ще се държи готовият компонент, след като е в експлоатация. Трите класа, които най-често се сравняват по време на прегледите на спецификациите, са клас 1 и клас 2, търговски чист (CP) титан и клас 5, сплавта Ti-6Al-4V. И трите са устойчиви на вода, съдържаща хлорид и окислителни среди, много по-добре от въглеродна стомана или неръждаема стомана, но въпреки това се различават по чистота, съдържание на сплав, здравина, формоспособност и цена. Съответствието на степента с митото, вместо да се избира най-силната опция, е това, което поддържа оборудването под налягане, топлообменниците и структурните части едновременно безопасни и икономични.

Химическият състав с един поглед

Търговски чистите класове са нелегиран титан, държан в тесни граници на интерстициалните елементи, докато клас 5 добавя алуминий и ванадий като умишлени легиращи добавки. Таблицата по-долу обобщава ограниченията, които разделят трите степени.

Кислородът е единственият най-влиятелен интерстициален елемент в търговските чисти класове: той повишава якостта, като същевременно намалява пластичността. Ето защо степен 1 ​​и степен 2 се различават главно по съдържанието на кислород, а не по добавките на сплав.

Сравнение на механичните свойства

Клас 5 осигурява приблизително три пъти по-голяма граница на провлачане от клас 2, като същевременно остава с около 40 % по-лек от еквивалентна стоманена секция, поради което доминира в космическото и високо-производителното инженерство. Степен 1 ​​и степен 2 се избират вместо това, когато детайлът трябва да бъде оформен, огънат, разширен или заварен широко и където механичното натоварване е умерено.

Устойчивост на корозия, формоспособност и заваряемост

Оксидиращи и неутрални хлоридни среди:Степен 1 ​​и степен 2 образуват стабилен пасивен оксиден филм и са предпочитаният избор при работа с морска вода, саламура, хипохлорит и мокър хлор.

Степен 5 при корозионно натоварване:производителността е близка до търговски чистите класове в повечето среди, но легиращите добавки намаляват пластичността и леко намаляват устойчивостта в някои агресивни редуциращи среди.

Горещи редуциращи киселини:където CP титанът е атакуван, молибден-съдържащи клас 12 или паладий-стабилизирани класове са посочени вместо клас 5.

Формоспособност:Клас 1 е най-формируемият и заваряем, следван от клас 2. Степен 5 изисква по-високи сили на формоване, по-строг контрол на пружинното връщане и облекчаване на напрежението след заваряване.

Поведение при изработка:и трите степени провеждат топлина лошо, така че са необходими ниски скорости на рязане, обилен поток на охлаждаща течност и остри инструменти, за да се избегне втвърдяване и надраскване.

Типични промишлени приложения

1 клас:съдове за химически процеси, топлообменна тръба, тръбопроводи за морска вода, инсталация за обезсоляване, стелажи за галванопластика и аноди.

2 степен:класът CP с общо- предназначение за съдове под налягане, резервоари за съхранение, тръби, фланци, фитинги и тръби на кондензатора. Това е най-разпространеният клас титан в индустрията.

5 клас:аерокосмически структурни части, компоненти на колесника, хардуер на двигателя, хирургически импланти, хидравлични фитинги за високо-налягане, подводно оборудване и крепежни елементи за-високо натоварване.

Клас 5 ELI (ASTM F136):изключително{0}}ниският-интерстициален вариант, използван там, където устойчивостта на счупване и издръжливостта на умора са от значение, като импланти и критични изковки.

Ръководство за избор на инженери по проекти

Започнете с околната среда, а не със силата. Ако средата е морска вода, саламура, хипохлорит или мокър хлор и компонентът е формован или заварен, клас 2 обикновено удовлетворява задължението при най-ниска цена, като клас 1 е запазен за тежко формоване, като например дълбоко-изтеглена или разширена тръба. Ако компонентът носи високо механично натоварване, вижда повишена температура или трябва да спести тегло, степен 5 е подходящият избор и производството трябва да се планира около неговата по-ниска пластичност, включително пълно екраниране с аргон, квалифицирани процедури за заваряване и облекчаване на напрежението след заваряване. Когато средата е гореща редуцираща киселина, нито степен 2, нито степен 5 са ​​подходящи и трябва да се оцени степен, съдържаща-молибден. Документирайте класа, управляващия стандарт и условията за доставка в спецификацията за покупка, тъй като свойства като минимална граница на провлачване са гарантирани от стандарта за материала, а не само от сертификата на завода.

Често задавани въпроси

В: Каква е основната разлика между титан клас 1 и клас 2?
И двата са нелегиран търговски чист титан. Клас 1 е ограничен до 0,18 % кислород, а клас 2 до 0,25 % кислород, така че клас 1 е по-мек, по-пластичен и по-лесен за формоване, докато клас 2 предлага по-висока якост с малко по-ниско удължение. Степен 2 е по-често срещаният индустриален избор.

Въпрос: Степен 5 титан толкова устойчив ли е на корозия, колкото степен 2?
В морска вода, саламура и повечето окислителни среди двете се държат по подобен начин, а пасивният филм защитава степен 5 също толкова ефективно. В горещи редуциращи киселини класовете с търговска чистота вече са неподходящи и клас, съдържащ молибден-, като степен 12, трябва да се използва за всяко приложение.

В: Могат ли трите степени да бъдат заварени един към друг?
да Степен 1, степен 2 и степен 5 са ​​алфа или алфа{4}}бета титанови сплави и могат да бъдат съединени със съответстващи добавъчни метали като ERTi-1, ERTi-2 и ERTi-5, при условие че съединението е защитено с аргон от двете страни и процедурата е квалифицирана. Различните съединения трябва да се квалифицират отделно, тъй като химията на заваръчната вана се различава от двата основни метала.

Въпрос: Коя степен трябва да се използва за тръбопроводи за морска вода?
Клас 2 е стандартният избор за тръба за морска вода, фитинги и кондензаторна тръба. Степен 1 ​​се използва, когато тръбата е разширена или силно огъната, а степен 5 само когато високи механични натоварвания или високо налягане изключват търговски чистите класове.

В: Колко горещо може да се използва всеки клас?
Търговски чистите класове обикновено са ограничени до около 300 C при непрекъсната експлоатация, тъй като якостта пада и окисляването се ускорява над това ниво. Клас 5 запазва полезна якост до около 400 C, а екстра-ниският-интерстициален вариант разменя малко количество якост за подобрена якост.

Въпрос: Кои стандарти покриват тези степени?
ASTM B265 обхваща плочи, листове и ленти, ASTM B338 обхваща безшевни и заварени тръби, ASTM B348 обхваща пръти и заготовки, ASTM B381 обхваща изковки, а ASTM F136 обхваща изключително-ниска-интерстициална степен 5 медицински клас. За оборудване под налягане се прилагат еквивалентни ASME SB номера.