ASTM B338 Tubo de titânio grau 9 Tubos de titânio com forja e prensagem ou processamento mecânico

ASTM B338 Grau 7 Grau 9 Tubos de titânio Tubos de titânio com forja e prensagem ou processamento mecânico

O titânio e suas ligas tornaram-se materiais indispensáveis em várias indústrias, oferecendo uma combinação de resistência excepcional, propriedades leves e resistência à corrosão excepcional.Para uso em tubos de titânio, oferecem vantagens únicas para uma série de aplicações industriais que exigem durabilidade e resistência a ambientes adversos.Este artigo abordará as principais características e usos dos tubos de titânio puro, tubos de titânio e tubos de liga de titânio nos termos das normas ASTM B338, em especial dos graus Gr5 e Gr7, e explorar como satisfazem as demandas de diversas indústrias.

1. ASTM B338: Visão geral

ASTM B338 descreve as especificações dos tubos de titânio destinados a aplicações resistentes à corrosão em geral e inclui tubos de titânio e liga de titânio utilizados em vários ambientes,incluindo no processamento químico, marinhas e aeroespaciais.

A norma aplica-se a tubos sem costura e soldados, e os tubos são comumente utilizados em aplicações que exigem alta resistência à corrosão, resistência leve e durabilidade.

2Titânio de grau 7 (Ti-0,15Pd)

O titânio de grau 7 é titânio puro (grau 2) ligado com paládio (0,12% a 0,25%).especialmente em ambientes altamente corrosivos, como tanques de aeração ou aplicações de processamento de cloro.

Composição química:

• Titânio (Ti): Balanço
• Paládio (Pd): 0,12% ∼0,25%

Propriedades:

• Resistência à corrosão: extremamente alta resistência à corrosão em ácidos oxidantes e redutores, incluindo ácido fluorídrico, cloro e cloretos.
• Resistência: semelhante ao titânio de grau 2, mas com maior resistência à corrosão.
• Aplicações: aplicações marítimas, químicas e aeroespaciais, bem como trocadores de calor e reatores nas indústrias químicas.

Propriedades mecânicas:

• Resistência à tração: 50-70 ksi (345-485 MPa)
• Resistência ao rendimento: 40-60 ksi (275-415 MPa)
• Duração: ~ 20% min.

3Titânio de grau 9 (Ti-3Al-2.5V)

O titânio de grau 9 é uma liga de titânio e dois outros elementos: alumínio (3%) e vanádio (2,5%).Esta liga oferece uma resistência melhorada em comparação com o titânio puro (Grade 2) mantendo uma excelente resistência à corrosãoÉ uma das ligas de titânio mais populares para utilização em aplicações de equipamento aeroespacial, marítimo e desportivo.

Composição química:

• Titânio (Ti): Balanço
• Alumínio (Al): 3%
• Vanádio (V): 2,5%

Propriedades:

• Resistência: maior resistência à tração e melhor resistência à fadiga do que o titânio puro (Classe 2).
• Resistência à corrosão: Excelente em água do mar e ambientes ricos em cloretos.
• Aplicações: Aeronáutica, dispositivos médicos, equipamentos esportivos e aplicações de alto desempenho que exigem materiais leves e de alta resistência.

Propriedades mecânicas:

• Resistência à tração: 80-100 ksi (550-690 MPa)
• Resistência ao rendimento: 70-90 ksi (485-620 MPa)
• Elongação: ~ 15% min.

4Processo de fabrico de tubos de titânio: forja, prensagem e processamento mecânico

Os tubos de titânio da ASTM B338 Grau 7 e Grau 9 podem ser produzidos através de vários processos, incluindo forja, prensagem e processamento mecânico.Abaixo está um resumo de cada processo e seu papel na fabricação de tubos de titânio:

Forja

Forja de titânio é o processo de moldagem de bilhetes ou lingotes de titânio por aquecimento e pressão.

• Processo:

  • A liga de titânio é aquecida a uma temperatura compreendida entre 800°C e 1200°C (dependendo do grau).
  • O billete aquecido é então colocado em uma prensa de forja, onde é moldado na forma desejada (como um tubo em branco ou um billete sólido para posterior usinagem).
  • O titânio forjado é geralmente feito em bilhetes ou pré-formas que podem mais tarde ser extrudidas ou pilhaged para fazer tubos e tubos sem costura.

• Benefícios:

  • Melhoria das propriedades dos materiais (como resistência e dureza) devido ao refinamento da microestrutura.
  • Maior resistência à tração e resiliência em comparação com outros métodos.

Prensagem (prensagem mecânica)

• A prensagem mecânica é outro método usado na formação inicial de tubos de titânio.

• Processo:

  • A liga de titânio é aquecida a uma temperatura elevada e colocada num molde.
  • A prensa aplica força controlada para formar a forma do tubo, reduzindo o diâmetro e a espessura da parede do tubo.

• Benefícios:

  • Adequado para a produção em massa de tubos de titânio.
  • Ajuda a criar tubos de parede fina com dimensões uniformes.
  • Pode ser utilizado tanto para tubos soldados como para tubos sem costura.

Processamento mecânico (incluindo desenho a frio, pilhagem e tratamento térmico)

Após a formação inicial de tubos, são utilizados processos mecânicos como o desenho a frio e o pilgering para obter as dimensões precisas necessárias para o produto final de tubos de titânio.

• Desenho a frio: o tubo de titânio é desenhado através de uma série de matrizes à temperatura ambiente, reduzindo o seu diâmetro e aumentando o seu comprimento.Este processo também ajuda a aumentar a resistência e melhorar o acabamento da superfície do tubo.

• Pilgering: Um processo usado para reduzir o diâmetro e espessura de um tubo de titânio.

• Tratamento térmico: Após o processamento mecânico, o tubo de titânio é frequentemente submetido a tratamento térmico (como recozimento) para aliviar as tensões internas, melhorar a ductilidade,e melhorar as suas propriedades mecânicas.

• Finalização superficial: O tubo também pode ser polido, passivado ou submetido a outros tratamentos de superfície para melhorar a resistência à corrosão e a aparência estética.

5Benefícios dos tubos e tubos de titânio:

Os tubos e tubos de titânio, especialmente os fabricados a partir de Gr2, Gr5 e Gr7, oferecem várias vantagens principais em relação aos materiais tradicionais, como aço inoxidável, aço carbono e outras ligas.Estes benefícios incluem::

Resistência à corrosão:

• O titânio apresenta uma resistência excepcional à corrosão na maioria dos ambientes agressivos, incluindo água do mar, soluções ácidas e compostos que contêm cloreto.Esta propriedade torna-o ideal para indústrias como processamento químico, de drenagem marítima e offshore.

Relação força/peso:

• O titânio tem uma relação superior de resistência/peso, tornando-se uma alternativa mais leve a outros metais, especialmente em aplicações como a aeroespacial e a engenharia automotiva.Isto resulta em poupanças de custos devido à redução do peso e à melhoria da eficiência do combustível.

Desempenho a altas temperaturas:

• As ligas de titânio como Gr5 e Gr20 oferecem excelente desempenho em altas temperaturas, proporcionando resistência ao arrasto e capacidade de funcionar em trocadores de calor, componentes de turbinas,e aplicações de alta pressão.

Biocompatibilidade:

• O titânio puro (Gr2) e certas ligas de titânio (Gr7) são biocompativeis, tornando-os ideais para implantes médicos, como dispositivos ortopédicos, implantes dentários e ferramentas cirúrgicas.O corpo não rejeita o titânio., permitindo a implantação a longo prazo.

Durabilidade e longevidade:

• O titânio é resistente ao desgaste, à fadiga e à corrosão, garantindo que os tubos e tubos de titânio tenham uma longa vida útil, mesmo em ambientes extremos.Isto torna o titânio uma solução rentável ao longo do tempo., reduzindo a necessidade de substituições e reparações.

6- Aplicações dos tubos de titânio:

Os tubos e tubos de titânio encontram amplo uso em uma variedade de indústrias.

Aeronáutica:

• As propriedades leves e de alta resistência do titânio o tornam perfeito para uso em componentes de aeronaves e naves espaciais, incluindo fuselagens, asas e motores.Gr5 é amplamente utilizado para peças de aeronaves que precisam suportar altas tensões e temperaturas.

Processamento químico:

• A resistência à corrosão do titânio é altamente benéfica em plantas químicas que processam substâncias agressivas como ácido sulfúrico, cloretos e ácido clorídrico.Os tubos de titânio Gr7 são utilizados em trocadores de calor, reatores e sistemas de tubulação que exigem alta resistência a produtos químicos agressivos.

Indústria marítima:

• Os ambientes marinhos são altamente corrosivos, sendo que a exposição à água do mar e ao sal exerce uma pressão imensa sobre os materiais.oferecem resistência à corrosão em água salgada e são utilizadas na construção naval, componentes submarinos e plataformas petrolíferas offshore.

Médico:

• A biocompatibilidade do titânio torna-o uma escolha ideal para implantes médicos, como próteses de quadril, implantes de joelho e implantes dentários.Sua natureza leve e forte tornam-no confortável e funcional no corpo humano.

Indústria do petróleo e do gás:

• A capacidade do titânio de resistir a ambientes de alta pressão e alta temperatura torna-o crucial para aplicações de perfuração offshore e extração de petróleo.Os tubos de titânio Gr5 e Gr7 são utilizados em tubulações submarinas, cabeças de poço e trocadores de calor.

7Composição química do tubo sem costura ASME SB338 Ti Gr 2

8Resumo do processo de fabricação de tubos de titânio

1. Preparação de matérias-primas: a esponja de titânio é transformada em lingotes.
2. Extrusão ou perfuração: a bacia é extrudida ou perfurada para formar um tubo oco.
3. Ploragem (Cold Drawing): O tubo é reduzido em tamanho e espessura através do cold drawing.
4. Tratamento térmico: o tubo é aquecido ou aquecido por solução para melhorar as propriedades.
5. Dimensão e endireitação: O tubo é dimensionado e endireitado para atender às especificações.
6. Finalização: Polir, dobrar e tratar a superfície melhoram a qualidade da superfície.
7. Controle de qualidade e testes: Os tubos são submetidos a testes rigorosos para garantir que cumprem os padrões.
8. Embalagem e transporte: Os tubos são preparados para entrega aos clientes.

A fabricação de tubos de titânio envolve uma combinação de usinagem de precisão, tratamento térmico,e técnicas de acabamento de superfície que garantam que os tubos cumprem os elevados padrões exigidos para aplicações críticasEste processo resulta em tubos de titânio que oferecem uma resistência excepcional, propriedades de peso leve e resistência à corrosão, tornando-os componentes essenciais para indústrias como a aeroespacial,processamento químico, e engenharia marítima.

9. Tubos de titânio: