Tubo de titanio de grado 9 (ASTM B338) Tubos de titanio con forja y prensado o procesamiento mecánico

ASTM B338 Grado 7 Grado 9 Tubos de titanio Tubos de titanio con forja y prensado o procesamiento mecánico

El titanio y sus aleaciones se han convertido en materiales indispensables en diversas industrias, ofreciendo una combinación de resistencia excepcional, propiedades de peso ligero y resistencia a la corrosión excepcional.Cuando se utilicen en forma de tubos y tuberías de titanio, ofrecen ventajas únicas para una gama de aplicaciones industriales que requieren durabilidad y resistencia a ambientes hostiles.En este artículo se analizarán las principales características y usos de los tubos de titanio puro, tuberías de titanio y tubos de aleación de titanio según las normas ASTM B338, en particular los grados Gr5 y Gr7, y explorar cómo satisfacen las demandas de diversas industrias.

1. ASTM B338: Resumen

ASTM B338 describe las especificaciones de los tubos de titanio destinados a aplicaciones resistentes a la corrosión en general e incluye los tubos de titanio y aleación de titanio utilizados en diversos entornos,incluido el procesamiento químico, las industrias marítimas y aeroespaciales.

El estándar se aplica a tubos sin costura y soldados, y los tubos se utilizan comúnmente en aplicaciones que requieren una alta resistencia a la corrosión, resistencia ligera y durabilidad.

2Titanio de grado 7 (Ti-0,15Pd)

El titanio de grado 7 es titanio puro (grado 2) aleado con paladio (0,12% a 0,25%).especialmente en ambientes altamente corrosivos como los tanques de aireación o las aplicaciones de procesamiento de cloro.

Composición química:

• Titanio (Ti): Balance
• Palladio (Pd): 0,12% ∼0,25%

Propiedades:

• Resistencia a la corrosión: Resistencia extremadamente alta a la corrosión en ácidos oxidantes y reductores, incluidos el ácido fluorhídrico, el cloro y los cloruros.
• Resistencia: Similar al titanio de grado 2, pero con mayor resistencia a la corrosión.
• Aplicaciones: aplicaciones marinas, químicas y aeroespaciales, así como intercambiadores de calor y reactores en las industrias químicas.

Propiedades mecánicas:

• Resistencia a la tracción: 50-70 ksi (345-485 MPa)
• Fuerza de rendimiento: 40-60 ksi (275-415 MPa)
• El alargamiento: ~ 20% min.

3Titanio de grado 9 (Ti-3Al-2.5V)

El titanio de grado 9 es una aleación de titanio y otros dos elementos: aluminio (3%) y vanadio (2,5%).Esta aleación ofrece una mayor resistencia en comparación con el titanio puro (grado 2) mientras mantiene una excelente resistencia a la corrosiónEs una de las aleaciones de titanio más populares para su uso en aplicaciones aeroespaciales, marinas y de equipos deportivos.

Composición química:

• Titanio (Ti): Balance
• Aluminio (Al): 3%
• Vanadio (V): 2,5%

Propiedades:

• Resistencia: mayor resistencia a la tracción y mejor resistencia a la fatiga que el titanio puro (grado 2).
• Resistencia a la corrosión: Excelente en el agua de mar y en ambientes ricos en cloruro.
• Aplicaciones: Aeronáutica, dispositivos médicos, equipos deportivos y aplicaciones de alto rendimiento que requieren materiales ligeros y de alta resistencia.

Propiedades mecánicas:

• Resistencia a la tracción: 80-100 ksi (550-690 MPa)
• Resistencia al rendimiento: 70-90 ksi (485-620 MPa)
• Elongado: ~ 15% min.

4Proceso de fabricación de tubos de titanio: forja, prensa y procesamiento mecánico

Los tubos de titanio en el grado 7 y 9 de ASTM B338 se pueden producir a través de varios procesos, incluyendo forja, prensado y procesamiento mecánico.A continuación se muestra un resumen de cada proceso y su papel en la fabricación de tubos de titanio:

Forjando

La forja de titanio es el proceso de moldear lingotes de titanio por calentamiento y presión.

• Proceso:

  • La aleación de titanio se calienta a una temperatura entre 800°C y 1200°C (dependiendo del grado).
  • La billeta calentada se coloca luego en una prensa de forja, donde se forma en la forma deseada (como un tubo en blanco o una billeta sólida para un mecanizado adicional).
  • El titanio forjado generalmente se fabrica en billetes o preformas que luego pueden ser extrudidas o saqueadas para hacer tuberías y tubos sin costuras.

• Beneficios:

  • Mejora de las propiedades del material (como resistencia y dureza) debido al refinamiento de la microestructura.
  • Mayor resistencia a la tracción y resistencia en comparación con otros métodos.

Presión (presión mecánica)

• El prensado mecánico es otro método utilizado en la formación inicial de tubos de titanio.

• Proceso:

  • La aleación de titanio se calienta a una temperatura alta y se coloca en un molde.
  • La prensa aplica una fuerza controlada para formar la forma del tubo, reduciendo el diámetro y el grosor de la pared del tubo.

• Beneficios:

  • Apto para la producción en serie de tubos de titanio.
  • Ayuda a crear tubos de paredes delgadas con dimensiones uniformes.
  • Se puede utilizar tanto para tubos soldados como para tubos sin costuras.

Procesamiento mecánico (incluyendo el dibujo en frío, el desbaste y el tratamiento térmico)

Después de la formación inicial del tubo, se utiliza un procesamiento mecánico como el dibujo en frío y el saqueo para lograr las dimensiones precisas requeridas para el producto final de tubería de titanio.

• Dibujo en frío: el tubo de titanio se extrae a través de una serie de matrices a temperatura ambiente, reduciendo su diámetro y aumentando su longitud.Este proceso también ayuda a aumentar la resistencia y mejorar el acabado de la superficie del tubo.

• Pillaje: Proceso utilizado para reducir el diámetro y el grosor de un tubo de titanio.

• Tratamiento térmico: después del procesamiento mecánico, el tubo de titanio a menudo se somete a un tratamiento térmico (como recocido) para aliviar las tensiones internas, mejorar la ductilidad,y mejorar sus propiedades mecánicas.

• Finalización superficial: El tubo también puede ser pulido, pasivado u otros tratamientos superficiales para mejorar la resistencia a la corrosión y el aspecto estético.

5Los beneficios de los tubos y tuberías de titanio:

Los tubos y tuberías de titanio, especialmente los fabricados con Gr2, Gr5 y Gr7, ofrecen varias ventajas clave sobre los materiales tradicionales como el acero inoxidable, el acero al carbono y otras aleaciones.Estos beneficios incluyen::

Resistencia a la corrosión:

• El titanio exhibe una resistencia excepcional a la corrosión en los ambientes más agresivos, incluido el agua de mar, soluciones ácidas y compuestos que contienen cloruro.Esta propiedad lo hace ideal para industrias como el procesamiento químico, marino y de perforación en alta mar.

Relación fuerza-peso:

• El titanio tiene una relación superior de resistencia-peso, lo que lo convierte en una alternativa más ligera a otros metales, especialmente en aplicaciones como la ingeniería aeroespacial y automotriz.Esto se traduce en ahorros de costes debido a la reducción del peso y la mejora de la eficiencia del combustible.

Rendimiento a altas temperaturas:

• Las aleaciones de titanio como Gr5 y Gr20 ofrecen un excelente rendimiento a altas temperaturas, proporcionando resistencia al arrastramiento y la capacidad de funcionar en intercambiadores de calor, componentes de turbinas,y aplicaciones de alta presión.

Biocompatibilidad:

• El titanio puro (Gr2) y ciertas aleaciones de titanio (Gr7) son biocompatibles, lo que los hace ideales para implantes médicos como dispositivos ortopédicos, implantes dentales y herramientas quirúrgicas.El cuerpo no rechaza el titanio, lo que permite la implantación a largo plazo.

Durabilidad y longevidad:

• El titanio es resistente al desgaste, la fatiga y la corrosión, lo que garantiza que las tuberías y tubos de titanio tengan una larga vida útil, incluso en entornos extremos.Esto hace que el titanio sea una solución rentable con el tiempo., reduciendo la necesidad de reemplazos y reparaciones.

6- Aplicaciones de las tuberías de titanio:

Los tubos y tubos de titanio se utilizan ampliamente en una variedad de industrias.

Aeroespacial:

• Las propiedades ligeras y de alta resistencia del titanio lo hacen perfecto para su uso en componentes de aeronaves y naves espaciales, incluidos los fuselajes, alas y motores.Gr5 se utiliza ampliamente para piezas de aeronaves que necesitan soportar altas tensiones y temperaturas.

Procesamiento químico:

• La resistencia a la corrosión del titanio es muy beneficiosa en plantas químicas que procesan sustancias agresivas como el ácido sulfúrico, cloruros y ácido clorhídrico.Las tuberías de titanio Gr7 se utilizan en intercambiadores de calor, reactores y sistemas de tuberías que requieren una alta resistencia a los productos químicos agresivos.

Industria marítima:

• Los ambientes marinos son muy corrosivos, y la exposición al agua de mar y a la sal ejerce una inmensa presión sobre los materiales.ofrecen resistencia a la corrosión en agua salada y se utilizan en la construcción naval, componentes submarinos y plataformas petroleras en alta mar.

Medicina:

• La biocompatibilidad del titanio lo convierte en una opción ideal para implantes médicos como reemplazos de cadera, implantes de rodilla e implantes dentales.Su peso ligero y fuerte naturaleza lo hacen cómodo y funcional en el cuerpo humano.

Industria del petróleo y del gas:

• La capacidad del titanio para resistir ambientes de alta presión y alta temperatura lo convierte en crucial para las aplicaciones de perforación en alta mar y extracción de petróleo.Las tuberías de titanio Gr5 y Gr7 se utilizan en tuberías submarinas, cabezas de pozo, y intercambiadores de calor.

7Composición química de las tuberías sin costura ASME SB338 Ti Gr 2

8Resumen del proceso de fabricación de tuberías de titanio

1. Preparación de la materia prima: La esponja de titanio se transforma en lingotes o lingotes.
2. Extrusión o perforación: La pila se extruye o perforada para formar un tubo hueco.
3. Saqueo (dibujo en frío): El tubo se reduce en tamaño y grosor mediante el dibujo en frío.
4. Tratamiento térmico: El tubo es recocido o recocido en solución para mejorar sus propiedades.
5. Tamaño y enderezamiento: El tubo se mide y endereza para cumplir con las especificaciones.
6. Finalización: El pulido, el biselado y los tratamientos superficiales mejoran la calidad de la superficie.
7. Control de calidad y pruebas: Las tuberías se someten a pruebas rigurosas para asegurarse de que cumplen con las normas.
8. Embalaje y envío: Las tuberías están preparadas para su entrega a los clientes.

La fabricación de tuberías de titanio implica una combinación de mecanizado de precisión, tratamiento térmico,y técnicas de acabado superficial que garanticen que las tuberías cumplan con los altos estándares requeridos para aplicaciones críticasEste proceso da como resultado tuberías de titanio que ofrecen una resistencia excepcional, propiedades de peso ligero y resistencia a la corrosión, convirtiéndolas en componentes esenciales para industrias como la aeroespacial,Procesamiento químico, y ingeniería marina.

9. Tamaños del tubo de titanio: