Tubo de pared delgada-sin costura ASME B861 titanio Gr12: propiedades y usos

Comprensión de ASME B861 y titanio de grado 12

ASME B861 es el equivalente ASME de ASTM B861 y cubre tuberías de titanio y de aleación de titanio-sin costura destinadas a servicios a presión. El grado 12, también denominado Ti-0,3Mo-0,8Ni (UNS R53400), es una aleación casi alfa que contiene nominalmente 0,3 % de molibdeno y 0,8 % de níquel. Esas dos adiciones transforman el comportamiento de corrosión del titanio comercialmente puro: suprimen la corrosión por grietas en cloruro caliente y ambientes reductores y aumentan la resistencia a temperaturas elevadas, al tiempo que conservan la soldabilidad y la formabilidad por las que es conocido el titanio CP. Por lo tanto, el grado 12 es la especificación predeterminada para las tuberías de titanio para intercambiadores de calor y condensadores en servicios de procesos agresivos, y ASME B861 proporciona la forma de tubería sin costura de la misma familia de materiales que cubre ASTM B338 como tubos para condensadores e intercambiadores de calor.

Composición química y propiedades mecánicas.

Según ASTM B861/ASME B861, el grado 12 debe cumplir con los siguientes límites de composición (saldo de titanio): molibdeno 0,2-0,4%, níquel 0,6-0,9%, hierro inferior o igual a 0,30%, oxígeno inferior o igual a 0,25%, carbono inferior o igual a 0,08%, nitrógeno inferior o igual a 0,03%, hidrógeno Menor o igual a 0,015%. Las propiedades mecánicas mínimas correspondientes para tubos recocidos son 483 MPa de resistencia máxima a la tracción, 345 MPa de límite elástico (0,2% de compensación) y 18% de alargamiento en 50 mm. Estas cifras se sitúan entre los grados CP y las aleaciones alfa-beta, que es exactamente el nicho que ocupa el Grado 12: más fuerte y resistente a las grietas que el Grado 2, pero mucho más fácil de formar y soldar que el Grado 5.

Resistencia a la corrosión en servicio de proceso

El grado 12 se desarrolló para superar las dos debilidades clásicas del CP-titanio: la corrosión por grietas en salmueras de cloruro concentradas y calientes y el ataque de ácidos reductores. La adición de molibdeno-níquel estabiliza la película pasiva de modo que se evita o retrasa en gran medida la corrosión en grietas a temperaturas en las que el Grado 2 sufriría un ataque, y la aleación tolera ácidos reductores diluidos, cloro húmedo, agua de refrigeración salobre y agua de mar a temperaturas elevadas. En la práctica, esto significa que los evaporadores de desalinización, los enfriadores de procesos-químicos, los circuitos de agua de mar en alta mar y los calentadores de salmuera pueden usar tubos de grado 12 de pared delgada-con confianza, a menudo con espesores de pared de 0,5 a 1,2 mm, donde el margen de corrosión de metales menos nobles requeriría secciones mucho más pesadas.

Fabricación de tubos de pared delgada-sin costuras

El tubo de titanio de pared delgada-sin costura se produce mediante extrusión en caliente o perforación rotatoria seguida de peregrinación en frío y estirado en frío hasta alcanzar el tamaño final. Luego, el tubo trabajado en frío-se recoce en un horno al vacío o en atmósfera-inerte para restaurar la ductilidad y recristalizar la estructura del grano, y finalmente se decapa o recoce brillante-para eliminar la capa de óxido de caja alfa-formada durante el trabajo en caliente. Los tubos de pared delgada- (espesor de pared típicamente 0,5-3,0 mm, con diámetro exterior desde aproximadamente 3 mm hasta 101,6 mm y más) exigen un control estricto de la excentricidad de la pared, la ovalidad y el acabado de la superficie, razón por la cual los proveedores certificados combinan molinos de peregrino, bancos de extracción y líneas ultrasónicas o de corrientes parásitas en un flujo de proceso integrado.

Rango dimensional y tolerancias

ASME B861 define el diámetro exterior, el espesor de la pared y las tolerancias de longitud que se ajustan con paredes más delgadas y diámetros más pequeños. Los tubos sin costura estándar están disponibles desde aproximadamente 3 mm de diámetro exterior hacia arriba, con calidades de pared delgada-de hasta 0,5 mm de pared; El tubo intercambiador de calor-se suele pedir con un diámetro exterior de 6,35-50,8 mm y paredes de 0,6-2,0 mm. Los extremos se suministran lisos, biselados o roscados, y las longitudes son aleatorias simples, aleatorias dobles, fijas o cortadas a medida. Los compradores deben especificar el diámetro exterior, la pared, la longitud, la condición (recocido), la superficie (decapada, recocida brillante o pulida) y el estándar aplicable juntos, por ejemplo: tubo sin costura de 19,05 mm de diámetro exterior x 1,24 mm de pared x 6 m, recocido y decapado, según ASME B861 Grado 12.

Aplicaciones

El tubo de pared delgada-sin costura de grado 12 se utiliza dondequiera que fluidos calientes y corrosivos se encuentren con secciones metálicas delgadas: intercambiadores de calor de carcasa-y-tubos y condensadores en plantas químicas, calentadores y evaporadores de salmuera en desalinización, enfriadores de agua de mar y sistemas de extinción de incendios en alta mar, circuitos de enfriamiento de plantas geotérmicas y de energía-y serpentines de calentamiento en líneas de galvanoplastia y decapado. La aleación también se selecciona para líneas de instrumentación e hidráulicas de alta-presión donde se necesita resistencia por encima de los grados CP sin perder capacidad de flexión.

Pruebas y Certificación

Los tubos sin costura según ASME B861 se prueban en cuanto a composición química y propiedades mecánicas, además de pruebas hidrostáticas (o neumáticas cuando se acuerde), inspección por corrientes parásitas y/o ultrasónicas, y pruebas mecánicas que incluyen pruebas de aplanamiento, abocinamiento y curvatura, cuando corresponda. Se verifica que la condición de la superficie esté libre de grietas y defectos dañinos, y cada longitud se marca con el estándar, el grado, el diámetro exterior, la pared, la longitud y el número de calor. La documentación de entrega sigue la práctica EN 10204 Tipo 3.1, con certificados de prueba de materiales que informan la química completa, los resultados de tracción y la trazabilidad del calor, y la inspección de terceros-está disponible cuando el proyecto lo requiere.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre ASME B861 y ASTM B861?

Cubren el mismo tubo de titanio sin costura. ASME B861 es la edición del código ASME a la que se hace referencia para la construcción de tuberías y recipientes a presión-según el Código ASME para calderas y recipientes a presión; ASTM B861 es el documento base idéntico que se utiliza para adquisiciones generales.

¿Por qué elegir el Grado 12 en lugar del Grado 2 para los tubos del intercambiador de calor-?

El grado 12 agrega molibdeno y níquel, que suprimen la corrosión en grietas en cloruros calientes y mejoran la resistencia a los ácidos reductores. Cuando el Grado 2 es seguro, sigue siendo la opción económica; donde se espera corrosión en grietas o temperaturas superiores a 80 grados en salmuera, el Grado 12 es la especificación más segura.

¿Es soldable el titanio de grado 12?

Sí. El grado 12 tiene una excelente soldabilidad con GTAW (TIG), utilizando alambre de relleno coincidente y protección de gas-inerte en ambos lados de la junta. Es más fácil de soldar y formar que las aleaciones alfa-beta como las de grado 5.

¿Qué espesores de pared se consideran tubos de pared-delgados?

En la práctica, los espesores de pared de 0,5-3,0 mm en diámetros exteriores de hasta aproximadamente 100 mm se consideran tubos de titanio de pared delgada-. Para el servicio de intercambiador de calor, las paredes de 0,6 a 2,0 mm son el rango más común.

¿Qué certificados deben acompañar a los tubos de grado 12?

Un certificado de prueba de material según EN 10204 Tipo 3.1 que contiene el análisis químico, los resultados de tracción, los informes de las pruebas (hidrostáticas, de corrientes parásitas o ultrasónicas) y el número de calor. Los proyectos bajo el código ASME requieren además trazabilidad al número P-y requisitos de especificación de ASME B861.

¿Se puede suministrar el tubo de grado 12 en forma de U-doblado o en forma de bobina?

Sí. Los tubos de pared delgada-de grado 12 se pueden doblar en frío en forma de tubos en U-para intercambiadores de calor o se pueden suministrar en forma de bobina para tiradas largas y continuas, siempre que el doblado se realice con mandriles adecuados y se mantenga la condición de recocido para evitar grietas por endurecimiento por trabajo.