ASTM B861 Gr2 ống hợp kim titan chiều dài 500-12000mm ống tròn titan cho hóa chất

Titan cấp 2 tinh khiết về mặt thương mại chiếm một vị trí độc nhất trong hệ thống phân cấp lựa chọn vật liệu để xử lý hóa học. Nó không phải là một loại vật liệu đặc biệt dành riêng cho những điều kiện khắc nghiệt nhất. Đúng hơn, đây là giải pháp thiết thực, đã được chứng minh và ngày càng tiết kiệm chi phí cho nhiều ứng dụng đường ống của nhà máy hóa chất, nơi các vật liệu truyền thống—thép không gỉ, hợp kim hai mặt và thậm chí cả hợp kim gốc niken—không đạt được hiệu quả kinh tế trong vòng đời.

Khả năng chống ăn mòn của titan Gr2 trong môi trường hóa học bắt nguồn từ cùng một màng oxit thụ động bảo vệ tất cả các loại titan. Lớp màng này, bao gồm chủ yếu là titan dioxide, hình thành một cách tự nhiên khi tiếp xúc với không khí hoặc nước và tái tạo ngay lập tức nếu bị hư hỏng về mặt cơ học. Trong môi trường oxy hóa—điều kiện hóa học thường gặp nhất trong các dòng quy trình công nghiệp—màng này ổn định, bám dính và không thấm hiệu quả. Kết quả là tạo ra vật liệu xử lý các môi trường phá hủy thép không gỉ: clorua nóng, axit oxy hóa bao gồm axit nitric ở nồng độ lên tới 65% và nhiệt độ sôi, khí clo và clo dioxide trong tẩy trắng bột giấy và giấy, cũng như môi trường axit-clorua hỗn hợp gặp phải trong hoạt động hoàn thiện và tẩy rửa kim loại.

Trong trường hợp thép không gỉ dựa vào lớp thụ động crom oxit mà clorua xâm nhập và làm mất ổn định, màng thụ động của titan vẫn còn nguyên vẹn. Kết quả thực tế đối với người vận hành nhà máy hóa chất là loại bỏ hiện tượng ăn mòn rỗ, ăn mòn kẽ hở và nứt do ăn mòn do ứng suất clorua khỏi các dạng hư hỏng phải được quản lý. Ống titan Gr2 trong dòng quy trình chứa clorua không yêu cầu giám sát nồng độ clorua, giới hạn nhiệt độ hoặc khoảng thời gian thay thế theo lịch trình mà ống thép không gỉ yêu cầu. Nó chỉ đơn giản là thực hiện.

Các tính chất cơ học của Gr2 hỗ trợ khả năng chống ăn mòn của nó với độ bền phù hợp và độ dẻo tuyệt vời. Cường độ năng suất tối thiểu là 275 MPa cung cấp khả năng chịu áp lực đủ cho phần lớn áp suất của quá trình hóa học khi kết hợp với độ dày thành thích hợp. Độ giãn dài tối thiểu 20% đảm bảo vật liệu có thể được tạo hình, uốn cong và chế tạo mà không bị nứt. Và không giống như các hợp kim titan có độ bền cao hơn, Gr2 hoàn toàn có thể hàn được mà không cần xử lý nhiệt sau hàn để duy trì khả năng chống ăn mòn hoặc độ dẻo trong vùng hàn. Khả năng chống ăn mòn khi hàn của các mối hàn Gr2 được bảo vệ thích hợp tương đương với vật liệu gốc không được hàn—một lợi thế thực tế quan trọng trong đường ống của nhà máy hóa chất, nơi hàng chục hoặc hàng trăm mối hàn hiện trường được thực hiện trong quá trình xây dựng.

ASTM B861 là thông số kỹ thuật quản lý được viết riêng cho ống titan dành cho dịch vụ xử lý công nghiệp và hóa học. Nó khác với ASTM B338, bao gồm các ống titan dành cho bộ trao đổi nhiệt và thiết bị ngưng tụ, đồng thời có dung sai kích thước chặt chẽ hơn và các yêu cầu thử nghiệm không phá hủy rộng hơn phù hợp với ống truyền nhiệt thành mỏng. B861 giải quyết các kích thước đường ống, độ dày thành ống và các yêu cầu kiểm tra phù hợp với thông lệ đường ống chung của nhà máy hóa chất.

Thông số kỹ thuật yêu cầu phân tích hóa học đối với từng nhiệt lượng của titan, xác minh rằng thành phần nằm trong giới hạn xác định cho Cấp 2. Các nguyên tố xen kẽ—oxy, nitơ, hydro và sắt—được kiểm soát cụ thể vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất cơ học. Hàm lượng oxy trong Gr2 được giới hạn tối đa 0,25%; lượng oxy cao hơn sẽ làm tăng độ bền nhưng làm giảm độ dẻo. Nitơ được giới hạn ở mức tối đa 0,03%. Hydro được kiểm soát ở mức tối đa 0,015% để ngăn chặn hiện tượng giòn hydrua. Các giới hạn này, được xác minh ở mọi nhiệt độ, đảm bảo rằng vật liệu được giao có sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo xác định Gr2.

Thử nghiệm cơ học theo B861 bao gồm thử nghiệm độ bền kéo của mẫu đại diện từ mỗi lô, xác minh cường độ chảy, độ bền kéo và độ giãn dài trong phạm vi thông số kỹ thuật Gr2. Thử nghiệm áp suất thủy tĩnh hoặc thử nghiệm điện không phá hủy—dòng điện xoáy hoặc siêu âm—được thực hiện trên mỗi ống để xác minh tính toàn vẹn của ranh giới áp suất. Yêu cầu kiểm tra 100% này có nghĩa là mỗi mét ống được vận chuyển đều đã được kiểm tra riêng lẻ để phát hiện các khuyết tật xuyên thành.

Dung sai kích thước trong B861 đề cập đến đường kính ngoài, độ dày thành, chiều dài và độ thẳng. Dung sai OD thường được chỉ định bằng phần trăm của đường kính danh nghĩa, với sự kiểm soát chặt chẽ hơn đối với đường kính nhỏ hơn khi độ nhạy lắp vừa vặn lớn hơn. Dung sai độ dày của tường được chỉ định theo tỷ lệ phần trăm của tường danh nghĩa, đảm bảo rằng độ dày thành tối thiểu sau khi tính đến dung sai vẫn cung cấp mức áp suất cần thiết. Dung sai chiều dài phù hợp với thực hành nghiền tiêu chuẩn đối với chiều dài thẳng đồng thời cho phép cắt chính xác theo chiều dài khi được chỉ định.

Phạm vi OD từ 3mm đến 200mm được sản phẩm này bao phủ là toàn diện, phản ánh các yêu cầu về kích thước ống đa dạng của nhà máy hóa chất. Một cơ sở xử lý duy nhất chứa các hệ thống đường ống có đường kính bốn bậc và khả năng cung cấp tất cả chúng cho một thông số kỹ thuật duy nhất, từ một nhà cung cấp duy nhất, hợp lý hóa việc mua sắm, đảm bảo chất lượng ổn định và đơn giản hóa việc quản lý chứng nhận vật liệu.

Ở cấp độ thấp hơn, ống OD 3 mm đến 12 mm đóng vai trò là đường xung cho thiết bị đo áp suất, đường vận chuyển mẫu cung cấp chất lỏng xử lý đến máy phân tích, ống phun hóa chất và đường ống xử lý quy mô phòng thí nghiệm và nhà máy thí điểm. Những ống có lỗ khoan nhỏ này thường liền mạch, được cung cấp ở dạng cuộn hoặc đoạn thẳng và được nối bằng phụ kiện nén hoặc hàn quỹ đạo. Cấu trúc titan đảm bảo rằng mẫu đến máy phân tích hoặc áp suất tới máy phát không bị ô nhiễm bởi các sản phẩm ăn mòn từ thành ống.

Phạm vi trung gian từ khoảng 15mm đến 50mm bao gồm các kết nối quy trình, đường ống tiện ích và ống trao đổi nhiệt tạo thành phần lớn kho ống của nhà máy hóa chất theo chiều dài. Các đường kính này xử lý tốc độ dòng chảy của các kết nối thiết bị riêng lẻ, đường hút và xả của bơm cũng như đường ống kết nối giữa các bình chứa, bộ trao đổi nhiệt và cột trong một đơn vị xử lý. Độ dày thành trong phạm vi kích thước này thường được chọn để phù hợp với lịch trình đường ống tiêu chuẩn—Bảng 10, Bảng 40 hoặc Bảng 80—cung cấp xếp hạng áp suất phù hợp với thông số kỹ thuật của lớp đường ống.

Phạm vi trên từ 80mm đến 200mm giải quyết các tiêu đề quy trình chính, đường trên và dưới của cột chưng cất, đường truyền lò phản ứng, đường ống nước làm mát và đường ống tiện ích lớn hơn kết nối các bộ phận xử lý với các hệ thống tiện ích toàn nhà máy. Ở những đường kính này, lợi thế về trọng lượng của titan so với thép trở thành một yếu tố quan trọng cần cân nhắc về việc lắp đặt và hỗ trợ kết cấu. Ống titan 200mm có trọng lượng nhẹ hơn khoảng 45% so với ống thép có cùng đường kính có mức áp suất tương đương, giúp giảm tải trọng tĩnh trên giá đỡ ống và các kết cấu đỡ.

Phạm vi độ dày thành từ 0,5 mm đến 10 mm đảm bảo rằng mọi đường kính trong phạm vi OD có thể được cung cấp độ dày thành phù hợp với các yêu cầu về áp suất và cơ học. Đầu thành mỏng hỗ trợ các ứng dụng áp suất thấp, dòng chảy cao, trong đó áp suất giảm thay vì ngăn áp suất chi phối việc lựa chọn đường kính. Đầu thành nặng hỗ trợ đường ống xử lý áp suất cao, đường cấp liệu cho lò phản ứng hoạt động ở áp suất cao và các ứng dụng trong đó thành ống góp phần tạo nên độ bền cơ học của hệ thống đường ống tổng thể.

Phạm vi chiều dài 500mm đến 12000mm hỗ trợ đầy đủ các yêu cầu xây dựng đường ống của nhà máy hóa chất. Chiều dài ngắn từ 500mm phục vụ các đoạn ống cuộn, các đoạn uốn được chế tạo, các kết nối ngắn giữa các thiết bị có khoảng cách gần nhau và chiều dài cắt cần thiết để xây dựng các cụm ống trong xưởng chế tạo. Chiều dài dài hơn làm giảm số lượng mối hàn ngoài hiện trường trong đường ống thẳng, ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và tiến độ xây dựng.

Trong một nhà máy hóa chất điển hình, hàn giáp mép tại hiện trường là phương pháp kết nối đường ống đắt nhất khi tính đến tổng chi phí chuẩn bị mối hàn, nhân công hàn, vật tư tiêu hao, kiểm tra và tài liệu. Mọi mối hàn ngoài hiện trường có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng đoạn ống dài hơn sẽ tiết kiệm tiền và rút ngắn tiến độ thi công. Sự sẵn có của ống titan Gr2 với chiều dài lên tới 12 mét—trong số những chiều dài tiêu chuẩn dài nhất hiện có—cho phép nhà thiết kế đường ống chỉ định các lần chạy liên tục giữa các phụ kiện nhằm giảm thiểu số lượng mối nối tại hiện trường.

Đối với các đoạn ống chỉ được chế tạo tại xưởng, ống trong phạm vi 3000mm đến 6000mm cung cấp chiều dài cần thiết để chế tạo các tổ hợp phức tạp với nhiều điểm uốn, kết nối nhánh và đầu có mặt bích, trong khi vẫn có thể quản lý được để xử lý, thao tác định vị hàn và vận chuyển đến địa điểm. Khả năng đặt hàng các sản phẩm cắt theo chiều dài từ nhà máy giúp loại bỏ sự lãng phí và công sức khi cắt các sản phẩm có chiều dài dài hơn trong xưởng chế tạo.

Titan loại 2 là loại titan dễ chế tạo và hàn nhất trong tất cả các loại titan, đây là một trong những lý do chính khiến nó được áp dụng rộng rãi trong đường ống của nhà máy hóa chất. Vật liệu này có thể được uốn nguội đến bán kính tương đối chặt, cắt, đục lỗ và gia công bằng cách sử dụng dụng cụ và phương pháp phù hợp với các đặc tính cụ thể của titan.

Ống hàn Gr2 tuân theo các nguyên tắc tương tự chi phối tất cả các loại hàn titan: độ sạch tuyệt đối và che chắn khí trơ toàn diện. Mối hàn và vật liệu lân cận phải được tẩy dầu mỡ hoàn toàn và làm sạch ngay trước khi hàn. Tấm chắn argon phải bao phủ vũng hàn, kim loại mối hàn nguội và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt ở cả phía mỏ hàn và phía chân của mối nối cho đến khi nhiệt độ giảm xuống dưới khoảng 425°C. Với sự che chắn thích hợp, mối hàn Gr2 có màu bạc sáng hoặc màu rơm nhạt. Bất kỳ oxit màu xanh, xám hoặc trắng nào trên mối hàn hoặc vùng chịu ảnh hưởng nhiệt cho thấy sự che chắn không đủ và phải được loại bỏ bằng cách mài và hàn lại.

Đối với hàn tại hiện trường nhà máy hóa chất, GTAW (TIG) với kim loại phụ ERTi-2 phù hợp với vật liệu cơ bản Gr2 là quy trình tiêu chuẩn. Đường gốc được lắng đọng bằng chất tẩy argon bên trong để ngăn chặn quá trình oxy hóa rễ. Các đường nạp và nắp được đặt bằng tấm chắn bảo vệ phía sau ở phía mỏ hàn. Không cần xử lý nhiệt sau hàn đối với Gr2; mối nối được hàn có khả năng chống ăn mòn tương đương với kim loại gốc không được hàn với điều kiện lớp che chắn được duy trì trong suốt chu trình nhiệt hàn.

Mỗi lô hàng ống titan ASTM B861 Gr2 đều được kèm theo chứng nhận vật liệu theo EN 10204 3.1. Giấy chứng nhận ghi lại số nhiệt, phân tích hóa học đầy đủ bao gồm hàm lượng nguyên tố kẽ, kết quả kiểm tra độ bền kéo và kết quả kiểm tra điện thủy tĩnh hoặc không phá hủy được thực hiện trên mỗi ống. Tài liệu này cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc và xác minh cần thiết cho hệ thống đảm bảo chất lượng của nhà máy hóa chất và để tuân thủ các quy định quản lý an toàn quy trình.

Các ống được đánh dấu bằng loại vật liệu, thông số kỹ thuật, số nhiệt và nhận dạng kích thước theo yêu cầu của ASTM B861. Bao bì bảo vệ bề mặt ống khỏi hư hỏng và nhiễm bẩn trong quá trình vận chuyển, với các ống được tách riêng để tránh tiếp xúc kim loại với kim loại, lắp nắp cuối để bảo vệ các góc xiên chuẩn bị mối hàn và bọc chống chịu thời tiết để bảo quản ngoài trời tại công trường.

Nếu bạn có môi trường xử lý hóa học cụ thể, áp suất và nhiệt độ thiết kế hoặc hóa đơn vật liệu dự án để thảo luận, tôi có thể xác nhận rằng ống titan ASTM B861 Gr2 là vật liệu chính xác cho điều kiện dịch vụ của bạn, cung cấp kích thước sẵn có cho kích thước yêu cầu của bạn, tư vấn về lựa chọn độ dày thành cho áp suất thiết kế của bạn và chuẩn bị báo giá cho số lượng, đường kính và độ dài bạn yêu cầu.