1. ถาม: อะไรคือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการกำหนด "CP" และ "GR" ใน ASME B348 และ CP2, CP4, GR1 และ GR2 มีความสัมพันธ์กันอย่างไรในแง่ขององค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกล
ตอบ: ความแตกต่างระหว่างการกำหนด "CP" และ "GR" ใน ASME B348 สะท้อนถึงวิวัฒนาการของมาตรฐานการให้เกรดไทเทเนียมในกรอบการทำงานด้านกฎระเบียบที่แตกต่างกัน ในอดีต การกำหนด "CP" (เชิงพาณิชย์บริสุทธิ์) มีต้นกำเนิดมาจากข้อกำหนดด้านการบินและอวกาศและการทหารที่เก่ากว่า โดยเฉพาะมาตรฐาน AMS และ MIL-T โดยที่ CP1 ถึง CP4 แสดงถึงปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นและระดับความแรงที่สอดคล้องกัน ใน ASME B348 สมัยใหม่ (เวอร์ชัน ASME ของ ASTM B348) มาตรฐานได้นำระบบการตั้งชื่อ "GR" (เกรด) มาใช้เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นระบบที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลมากขึ้นภายใต้รหัส ASTM และ ASME
ซีพี2มีความสัมพันธ์โดยตรงกับชั้นประถมศึกษาปีที่ 2 (GR2). เป็นเกรดไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ที่ระบุกันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยมีปริมาณออกซิเจนสูงสุด 0.25% ความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 345 MPa (50 ksi) และความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ผสมผสานกับความเหนียวและการเชื่อมที่ดีซีพี4ในทางกลับกันมีความสัมพันธ์กับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 (GR4)ซึ่งเป็นความแข็งแกร่งสูงสุดในบรรดาเกรดบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ โดยมีปริมาณออกซิเจนสูงถึง 0.40% และความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 550 MPa (80 ksi)
GR1(ซึ่งไม่มี CP โดยตรงที่เทียบเท่าในระบบสี่-ระดับเก่า) แสดงถึงเกรดบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ที่มีกำลังต่ำที่สุด โดยมีปริมาณออกซิเจนสูงสุด 0.18% และความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 240 MPa (35 ksi) มีการระบุไว้ในกรณีที่จำเป็นต้องมีความสามารถในการขึ้นรูปสูงสุดและความเหนียวเป็นพิเศษ เช่น ในส่วนประกอบที่ดึงออกมาลึก- หรือการผลิตแผ่นโลหะที่ซับซ้อน
จากมุมมองของการจัดซื้อ การทำความเข้าใจความสัมพันธ์นี้เป็นสิ่งสำคัญ ข้อมูลจำเพาะที่เรียก "CP2" อาจเป็นไปตาม ASME B348 GR2 แต่ผู้ซื้อจะต้องตรวจสอบว่าวัสดุมีคุณสมบัติตรงตามขีดจำกัดออกซิเจนเฉพาะและข้อกำหนดทางกลของรหัสที่ต้องการ ในทางกลับกัน "CP4" ไม่ใช่ชื่อที่ได้รับการยอมรับในมาตรฐาน ASME B348 ในปัจจุบัน ข้อกำหนดที่ทันสมัยที่ถูกต้องคือ ASME B348 เกรด 4 วิศวกรที่ระบุวัสดุเหล่านี้ควรอ้างอิงการกำหนดเกรด ASME หรือ ASTM ในปัจจุบันเพื่อหลีกเลี่ยงความคลุมเครือในการจัดซื้อ
2. ถาม: อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญในด้านความสามารถในการขึ้นรูป ความสามารถในการเชื่อม และความต้านทานการกัดกร่อนระหว่าง ASME B348 GR1, GR2 และ GR4 และคุณสมบัติเหล่านี้เป็นแนวทางในการเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานภาชนะรับความดันและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างไร
ตอบ: การเลือกระหว่าง ASME B348 GR1, GR2 และ GR4 สำหรับการใช้งานภาชนะรับความดันและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนั้นขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างความแข็งแรงและความสามารถในการขึ้นรูป รวมถึงสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนที่เฉพาะเจาะจง เกรดทั้งสามนี้แสดงถึงคุณสมบัติของไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ โดยแต่ละเกรดได้รับการปรับให้เหมาะกับลำดับความสำคัญในการออกแบบที่แตกต่างกัน
GR1มีความสามารถในการขึ้นรูปและความเหนียวสูงสุด ด้วยความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 240 MPa และปริมาณออกซิเจนสูงสุด 0.18% GR1 จึงมีการยืดตัวเป็นพิเศษ (โดยทั่วไปคือ 24% หรือสูงกว่า) และอาจเย็น-ก่อตัวเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนโดยไม่แตกร้าว เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่ต้องการการโค้งงอ การจับแหนบ หรือการดึงลึก เช่น แผ่นท่อ หัวถังที่ซับซ้อน และเครื่องเป่าลมแบบขยาย ความสามารถในการเชื่อมยังเหนือกว่า โดยมีความเสี่ยงน้อยที่สุดที่จะเกิดการเปราะในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน- อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงที่ต่ำกว่าหมายความว่าอาจต้องใช้ส่วนที่หนาขึ้นเพื่อให้ได้พิกัดแรงดันที่เท่ากัน
GR2แสดงถึงความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานภาชนะรับความดันส่วนใหญ่ ด้วยความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 345 MPa และปริมาณออกซิเจน 0.25% ทำให้มีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับการก่อสร้างภาชนะรับความดัน ASME Section VIII, Division 1 ในขณะที่ยังคงความสามารถในการขึ้นรูปและการเชื่อมได้ดีเยี่ยม GR2 เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือก-และ-แบบท่อ ถังปฏิกรณ์ และระบบท่อในกระบวนการทางเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบริการที่เกี่ยวข้องกับคลอไรด์ คลอรีนเปียก และกรดออกซิไดซ์ ความต้านทานการกัดกร่อนเกือบจะเหมือนกับ GR1 เนื่องจากฟิล์มพาสซีฟออกไซด์มีความเสถียรเท่ากันในเกรดบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ทั้งหมด
GR4ให้ความสำคัญกับความแข็งแกร่งมากกว่าการขึ้นรูป ด้วยความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 550 MPa ช่วยให้ส่วนของผนังบางลง ซึ่งช่วยลดน้ำหนักและการใช้วัสดุ อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นนี้มาพร้อมกับต้นทุนของความเหนียวที่ลดลง และความยากลำบากในการขึ้นรูปเย็นที่เพิ่มขึ้น โดยทั่วไปแล้ว GR4 จะระบุไว้สำหรับการใช้งานที่มีภาระทางกลสูง เช่น-เพลาปั๊มแรงดันสูง ตัวยึด และส่วนประกอบโครงสร้างภายในระบบขอบเขตแรงดัน ความสามารถในการเชื่อมยังคงยอมรับได้ แต่การให้ความร้อนก่อนหรือหลังการเชื่อม-อาจจำเป็นสำหรับส่วนที่หนากว่าเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว
3. ถาม: ข้อกำหนดด้านการผลิตและการควบคุมคุณภาพที่สำคัญสำหรับเหล็กเส้นกลม ASME B348 ที่มีไว้สำหรับการก่อสร้างภาชนะรับความดัน ASME Section VIII คืออะไร
ตอบ: เมื่อมีการจัดหาเหล็กเส้นกลม ASME B348 เพื่อใช้ในการสร้างภาชนะรับความดัน ASME Section VIII-เช่น สลักเกลียวหน้าแปลน หัวฉีด หรือส่วนรองรับภายใน- ข้อกำหนดในการควบคุมคุณภาพและการรับรองจะขยายไปไกลกว่าข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุพื้นฐานอย่างมาก วัสดุต้องเป็นไปตาม ASME Boiler และ Pressure Vessel Code ซึ่งกำหนดข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับการตรวจสอบย้อนกลับ การทดสอบ และการจัดทำเอกสาร
ขั้นแรก วัสดุจะต้องผลิตโดยโรงงานที่มีหนังสือรับรองการอนุญาต ASMEและรักษาระบบคุณภาพให้สอดคล้องกับASME ส่วนที่ 2 ส่วน A(ข้อมูลจำเพาะของวัสดุเหล็ก) วัสดุจะต้องรองรับแสตมป์ ASME "N"หรือตรวจสอบย้อนกลับไปยังโรงงานที่ได้รับอนุญาตให้ผลิตวัสดุก่อสร้างสำหรับการก่อสร้างรหัส แต่ละแท่งจะต้องมีใบรับรองกำกับด้วยรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR)ที่ไม่เพียงแต่รวมถึงการวิเคราะห์ทางเคมีและคุณสมบัติทางกลตาม ASME B348 เท่านั้น แต่ยังรวมถึงคำชี้แจงการปฏิบัติตามข้อกำหนดเฉพาะของ ASME ส่วนที่ II ด้วย
ที่สอง,การทดสอบแบบไม่ทำลาย- (NDT)ข้อกำหนดมักจะเข้มงวดมากขึ้น สำหรับการใช้งานเพื่อรักษาแรงดันวิกฤต- การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) 100% ได้รับคำสั่งเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อบกพร่องภายใน เช่น ช่องว่าง สิ่งเจือปน หรือการเคลือบ โดยทั่วไปเกณฑ์การยอมรับจะอ้างอิงถึงASME มาตรา V(การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย) ด้วยมาตรฐานการสอบเทียบ เช่น รูก้นแบน-ของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุ
ที่สาม,การตรวจสอบการรักษาความร้อนเป็นสิ่งจำเป็น แม้ว่าเกรดบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์โดยทั่วไปจะอยู่ในสภาพอบอ่อน แต่กระบวนการอบอ่อนจะต้องได้รับการจัดทำเป็นเอกสารและควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างจุลภาคมีความสม่ำเสมอ สำหรับแท่งที่ใช้ในการโบลต์ ข้อกำหนดเพิ่มเติมอาจรวมถึงการทดสอบความแข็ง (เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอ) และสำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิสูง การทดสอบการแตกร้าวโดยความเค้น
ในที่สุด,การระบุวัสดุเชิงบวก (PMI)มักจำเป็นในขั้นตอนการรับเพื่อตรวจสอบว่าวัสดุที่จัดส่งตรงกับใบรับรองหรือไม่ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเกรดบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ ซึ่งมีลักษณะที่เหมือนกัน และมีเพียงการวิเคราะห์ทางเคมีเท่านั้นที่สามารถแยกแยะ GR1 จาก GR2 หรือ GR4 ได้
4. ถาม: แท่งไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ ASME B348 ต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางเคมีเฉพาะ เช่น น้ำทะเล คลอรีนเปียก และกรดรีดิวซ์อย่างไร และมีข้อจำกัดอะไรบ้าง
ตอบ: เกรดไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ ASME B348 (GR1, GR2, GR4) มีชื่อเสียงในด้านความต้านทานการกัดกร่อนเป็นพิเศษ ซึ่งได้มาจากการก่อตัวของฟิล์มแพสซีฟไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO₂) ที่มีความเสถียร การยึดเกาะ และการรักษาตัวเอง-ได้เอง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพจะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง
ในน้ำทะเลและสภาพแวดล้อมทางทะเลเกรดไทเทเนียม CP ทั้งหมดมีภูมิคุ้มกันต่อการกัดกร่อนได้อย่างสมบูรณ์ มีความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดกร่อนตามรอยแยก และการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ในน้ำทะเลจนถึงอุณหภูมิประมาณ 120 องศา (250 องศา F) ทำให้เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง โรงกลั่นน้ำทะเล และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทางทะเล การมีอยู่ของคลอไรด์ไม่ทำลายฟิล์มพาสซีฟ ไม่เหมือนในสเตนเลสออสเทนนิติก
ในก๊าซคลอรีนเปียกและกรดออกซิไดซ์(เช่นกรดไนตริก) ไทเทเนียมมีความต้านทานที่โดดเด่น ธรรมชาติของการออกซิไดซ์ของสภาพแวดล้อมเหล่านี้ส่งเสริมและทำให้ฟิล์มพาสซีฟออกไซด์มีความเสถียรอย่างแท้จริง GR2 ใช้กันอย่างแพร่หลายในหอฟอกคลอรีนไดออกไซด์ในโรงงานเยื่อกระดาษและกระดาษ รวมถึงในอุปกรณ์แปรรูปกรดไนตริก
ข้อจำกัดของไทเทเนียม CP เกิดขึ้นในการลดสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเช่น กรดไฮโดรคลอริก (HCl) หรือกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูงและไม่มีสารออกซิไดเซอร์ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ฟิล์มเฉื่อยอาจพังทลาย ทำให้เกิดการกัดกร่อนสม่ำเสมออย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ในกรดไฮโดรคลอริก 5% ที่อุณหภูมิห้อง CP ไทเทเนียมอาจมีอัตราการกัดกร่อนที่ยอมรับได้ แต่ที่ 60 องศาหรือสูงกว่า อัตราการกัดกร่อนจะสูงจนไม่อาจยอมรับได้ ในทำนองเดียวกัน ไม่แนะนำให้ใช้ไทเทเนียมในกรดซัลฟิวริกที่มีออกซิเจนต่ำ
เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ นักออกแบบจึงใช้กลยุทธ์หลายประการ:
การผสม- อัปเกรดเป็นโลหะผสมไทเทเนียม เช่น เกรด 7 (Ti-Pd) หรือเกรด 12 (Ti-Mo-Ni) เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อกรด
การควบคุมกระบวนการ- ทำให้มั่นใจว่ามีชนิดออกซิไดซ์อยู่ (เช่น ออกซิเจนละลายน้ำ เฟอร์ริก
