ASTM B338 Gr2 nahtloses Titanrohr mit einer Wandstärke von 0,3-5 mm für Wärmetauscheranwendungen

ASTM B338 Grad 2 nahtlose Titanrohre (UNS R50400) werden aus kommerziell reinem Titan für Wärmetauscher und Kondensatoren hergestellt, die in korrosiven Umgebungen, insbesondere Meerwasser und chloridhaltigen Kühlsystemen, betrieben werden. Die durch Kaltwalzen oder Kaltziehen ohne Längsnaht hergestellten Rohre bieten Korrosionsbeständigkeit, Maßhaltigkeit und zuverlässige mechanische Eigenschaften.

Titan Grad 2 bietet eine minimale Zugfestigkeit von 345 MPa, eine minimale Streckgrenze von 275 MPa und eine minimale Bruchdehnung von 20 % im geglühten Zustand. Erhältlich in Außendurchmessern von 6 bis 65 mm und Wandstärken von 0,3 bis 5 mm, können nahtlose Titanrohre in kundenspezifischen Längen und Oberflächenausführungen geliefert werden, um die Anforderungen der Wärmetauscherherstellung zu erfüllen.

Gängige Abmessungen sind 19 × 1,2 mm und 19 × 1,5 mm, zusammen mit kundenspezifischen Rohrgrößen mit Außendurchmessern von 25,4 mm, 32 mm und 38 mm. Verfügbare Kombinationen von Durchmesser und Wandstärke hängen von der Herstellbarkeit ab.

ASTM B338 legt je nach Rohrgröße unterschiedliche Außendurchmesstoleranzen fest:

Dies sind Standard-Toleranzen für Walzoberflächen. Für Rohre mit minimaler Wandstärke erlaubt die Norm eine andere Wandstärkenregelung. Engere Toleranzen können anhand der Zeichnungen und Fertigungsanforderungen des Kunden geprüft werden.

Titan Grad 2 bildet eine stabile Titanoxid-Schicht, die eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion und Lochfraß in Meerwasser bietet. Dies macht es für Wärmetauscherrohre geeignet, die chloridreichem Kühlwasser ausgesetzt sind.

Seine Korrosionsleistung hängt von der Betriebsumgebung ab. Erhöhte Temperaturen, sauerstoffarme Spalten und bestimmte reduzierende Säuren erfordern eine zusätzliche Bewertung der Materialverträglichkeit. Die Grade 7 und 12 können unter strengeren Bedingungen eine verbesserte Beständigkeit bieten.

ASTM B338 Grad 2 Titanrohre haben eine spezifizierte Mindestzugfestigkeit von 345 MPa und eine Mindestbruchdehnung von 20 % im geglühten Zustand.

Für die Qualifizierung von Rohrdimensionen legt ASTM B338 auch eine Mindestdehnung von 20 % des Innendurchmessers während des Bördeltests fest. Diese Eigenschaft ist relevant bei der Bewertung von Rohrenden-Aufweitungen und mechanischen Fügeoperationen.

Titan Grad 2 hat eine Dichte von etwa 4,51 g/cm³, etwa 44 % niedriger als typischer Edelstahl.

Repräsentative physikalische Eigenschaften umfassen einen Elastizitätsmodul von etwa 103–105 GPa und eine Wärmeleitfähigkeit, die bei Raumtemperatur üblicherweise mit etwa 16–22 W/(m·K) angegeben wird, abhängig von der Materialdatenquelle. Diese Werte sind indikative Ingenieurseigenschaften und keine Akzeptanzgrenzen nach ASTM B338.

Die Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und geringer Dichte macht Titan für dünnwandige Wärmeübertragungsrohre geeignet, bei denen Materialhaltbarkeit und Gewicht der Ausrüstung wichtig sind.

Ein häufiges Problem bei der Herstellung von Wärmetauschern ist, ob die gelieferten Rohre konsistent in die Rohrbodenlöcher passen.

Übermäßige Schwankungen des Außendurchmessers, Ovalität oder inkonsistente Wandstärke können Schwierigkeiten beim Einsetzen der Rohre und bei der mechanischen Aufweitung verursachen.

TORICH unterstützt die Maßprüfung von Außendurchmesser, Wandstärke und Geradheit gemäß ASTM B338 und vereinbarten Zeichnungsanforderungen. Kundenspezifische Maßtoleranzen können vor der Produktion geprüft werden, um Risiken bei der Montage und der Rohrenden-Aufweitung zu reduzieren.

Titan-Grade unterscheiden sich in Bezug auf Sauerstoffgehalt, Legierungselemente und mechanische Eigenschaften. Eine falsche Materialidentifizierung kann die Korrosionsleistung und die Qualifizierung der Ausrüstung beeinträchtigen.

TORICH unterstützt die Rückverfolgbarkeit der Chargennummer und Materialprüfdokumente, die chemische Zusammensetzung und mechanische Prüfergebnisse abdecken.

Für Titan Grad 2 wird besonderes Augenmerk auf die Grenzwerte für Sauerstoff, Eisen, Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff gelegt. EN 10204 Typ 3.1 Prüfdokumentation kann bei Projektanforderung spezifiziert werden.

Kleine Oberflächenfehler oder Unregelmäßigkeiten können die Zuverlässigkeit von dünnwandigen Wärmetauscherrohren beeinträchtigen.

ASTM B338 schreibt eine Ultraschallprüfung von nahtlosen Rohren vor, zusammen mit einer anwendbaren elektromagnetischen, hydrostatischen oder pneumatischen Prüfmethode.

TORICH kann die erforderlichen Prüfmethoden und Abnahmekriterien während der Auftragsabwicklung koordinieren. Die Oberflächenbeschaffenheit der Rohre, Entgratung, Handhabung und Schutzverpackung werden ebenfalls gemäß vereinbarten Anforderungen kontrolliert, um Transportschäden und Kontaminationen vor der Montage zu minimieren.

• ASTM B338-17(2026): Nahtlose und geschweißte Rohre aus Titan und Titanlegierungen für Kondensatoren, Verdampfer und Wärmetauscher. Dies ist der primäre Produktstandard.
• ASME SB-338: Entsprechende ASME-Materialspezifikation für Titan-Wärmetauscherrohre, die in anwendbaren Druckgeräteprojekten verwendet werden.
• EN 10204: Anforderungen an Prüfdokumente für metallische Produkte, einschließlich Typ 3.1 Zertifikaten. Dies ist ein Dokumentationsstandard, keine Titanrohr-Produktspezifikation.
• GOST 22897-2023: Nahtlose kaltverformte Rohre aus Titan und Titanlegierungen für allgemeine industrielle Anwendungen.
• JIS H 4632:2018: Nahtlose Rohre aus Titan und Titanlegierungen für Wärmetauscher.
• GB/T 3625-2007: Rohre aus Titan und Titanlegierungen für Kondensatoren und Wärmetauscher.

Unterschiedliche regionale Spezifikationen haben separate Anforderungen an Materialgrade, Abmessungen und Prüfungen. Die Einhaltung einer Norm stellt nicht automatisch die Einhaltung einer anderen Norm dar.

ASTM B338 Grad 2 nahtlose Titanrohre werden in Meerwasser-gekühlten Rohrbündel-Oberflächenkondensatoren in Küstenkraftwerken eingesetzt.

In dieser Ausrüstung fließt Meerwasser durch die Titanrohre, während Abdampf auf den Außenflächen kondensiert. Die Rohrwand überträgt Wärme zwischen den beiden Fluiden und hält sie getrennt.

Titan Grad 2 bietet Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion und reduziert das Risiko von Wandverschleiß während des Langzeitbetriebs.

Für Kondensatorhersteller sind die Hauptanforderungen konsistente Rohrdimensionen für die Rohrbodenmontage, korrosionsbeständige Innen- und Außenflächen sowie eine verifizierte Rohrintegrität vor der Installation.

Die endgültige Rohrgröße, Wandstärke und Materialgrad sollten gemäß dem Betriebsdruck, der Temperatur, der Meerwasserchemie, dem Konstruktionscode und der erwarteten Lebensdauer des Kondensators ausgewählt werden.

Die folgenden Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung umfassen fünf Titan-Grade, die in ASTM B338 enthalten sind. Die chemische Zusammensetzung wird in Gewichtsprozent (%) angegeben.

Grad 2 ist kommerziell reines Titan mit kontrollierten Gehalten an interstitiellen Elementen. Im Vergleich zu Grad 1 trägt sein höherer zulässiger Sauerstoffgehalt zu einer erhöhten Festigkeit bei.

Grad 7 enthält Palladium, während Grad 12 Molybdän und Nickel enthält, um die Korrosionsbeständigkeit in ausgewählten aggressiven Umgebungen zu verbessern.

Die folgenden Werte sind die spezifizierten Mindestmechanischen Eigenschaften für Titan-Grade im geglühten Zustand gemäß ASTM B338.