O que é um tubo de titânio GR1?
Tubo de titânio GR1é opadrão da indústriapara aplicações de trocadores de calor que exigemresistência superior à corrosão, alta eficiência térmica, elonga vida útil. Também conhecido comoASTM B338 Grau 1tubulação, este material é amplamente utilizado emsistemas de resfriamento de água do mar, usinas de dessalinização, processamento químico, egeração de energia.
Padrões para tubos trocadores de calor
Ao adquirirtubo de titânio gr1para trocadores de calor, você deve especificar o padrão correto.
| Padrão | Formulário de Produto | Adequado para trocador de calor? |
|---|---|---|
| ASTM B338 Grau 1 | Tubo sem costura ou soldado | SIM – Especificação primária |
| ASME SB338 Grau 1 | Tubo sem costura ou soldado | SIM – Código do vaso de pressão |
| ASTM B861 Grau 1 | Tubo sem costura (paredes mais grossas) | NÃO – Para tubulação geral, não para expansão de tubo |
| ASTM B862 Gr1 | Tubulação soldada | SIM – Para aplicações menos críticas |
Sempre especifiqueASTM B338 grau 1em seu pedido de compra de tubos trocadores de calor. Esta norma inclui requisitos específicos parateste de achatamento, teste de queima, eteste de achatamento reversoque são críticos para a expansão do tubo.
Formas de tubo trocador de calor de titânio
| Forma | Descrição | Tipo de trocador de calor |
|---|---|---|
| Tubo reto | Formato cilíndrico padrão | Mais comum– casco e tubo |
| Tubo-dobrado em U | Dobrado em formato de U- | Trocador de calor-tubo em U– permite expansão térmica |
| Tubo com aletas | Aletas externas extrudadas da parede do tubo | Trocadores de calor-refrigerados a ar |
| Tubo Corrugado Helicoidal | Cumes espirais em ID ou OD | Transferência de calor aprimorada– fluxo turbulento |
| Tubo Cônico | DE variável ao longo do comprimento | Serviço químico especializado |
Composição Química do Titânio GR1 para Trocador de Calor
| Elemento | Composição (máx.%) | Por que é importante |
|---|---|---|
| Nitrogênio (N) | 0.03 | Evita fragilização |
| Carbono (C) | 0.08 | Mantém a integridade estrutural |
| Hidrogênio (H) | 0.015 | Evita a fragilização por hidrogênio |
| Ferro (Fe) | 0.20 | Impureza controlada |
| Oxigênio (O) | 0.18 | Chave para ductilidade – inferior a GR2 |
| Titânio (Ti) | Equilíbrio | Metal básico |
O0,18% de oxigênio máximoemtitânio grau 1é o que fazmacio e dúctil. GR2 tem 0,25% de oxigênio, o que aumenta a força, masreduz o alongamento de 24% para 20%– uma diferença crítica para a expansão do tubo.
Propriedades mecânicas do tubo de titânio GR1
| Propriedade | Valor | Importância |
|---|---|---|
| Resistência à tração (min) | 240 MPa | Adequado para classificação de pressão |
| Força de rendimento do titânio Gr1(min) | 138 MPa | Baixa – fácil expansão do tubo |
| Alongamento (min) | 24% | Alto – sem rachaduras durante a queima |
| Dureza de titânio grau 1 | 70-80 HRB | Suave – resiste ao desgaste durante a laminação |
| Densidade de titânio grau 1 | 4,51g/cm³ | Leve – 40% menos que o cobre-níquel |
| Módulo de Elasticidade | 103 GPa | Flexível – absorve a expansão térmica |
| Condutividade Térmica | 16 W/m·K | Adequado para a maioria das tarefas de transferência de calor |
Dimensões e tolerâncias para tubos trocadores de calor
ASTM B338 grau 1especifica dimensões padrão paratubo de titânio gr1no serviço de trocador de calor.
Tamanhos comuns de diâmetro externo para trocadores de calor:
| DE (mm) | DE (polegada) | Espessura típica da parede (mm) |
|---|---|---|
| 12.7 | 0.500 | 0.5 – 1.2 |
| 15.9 | 0.625 | 0.7 – 1.2 |
| 19.05 | 0.750 | 0,9 – 1,6 (mais comum) |
| 25.4 | 1.000 | 1.0 – 2.0 |
| 31.8 | 1.250 | 1.2 – 2.5 |
Tolerâncias de diâmetro externo (ASTM B338):
| Faixa de diâmetro externo (mm) | Tolerância (±mm) |
|---|---|
| 3 – 25 | ± 0.10 |
| 25 – 50 | ± 0.13 |
| 50 – 100 | ± 0.20 |
Tolerâncias de espessura de parede:
| Faixa de Peso (mm) | Tolerância (±%) |
|---|---|
| 0.5 – 1.0 | ± 15% |
| 1.0 – 2.0 | ± 12% |
| 2.0 – 3.0 | ± 10% |
Expansão do tubo
A expansão do tubo (também chamada de laminação de tubos ou estampagem de tubos) é o processo deexpandir mecanicamente o tubo no espelhopara criar uma vedação-à prova de vazamentos.
Por que o titânio GR1 é superior para expansão de tubos:
| Propriedade | GR1 Titânio | GR2 Titânio | Cobre-Níquel | Inox 316L |
|---|---|---|---|---|
| Força de rendimento (MPa) | 138 (baixo) | 275 | 105 | 205 |
| Alongamento (%) | 24 (alto) | 20 | 30 | 40 |
| Força de expansão necessária | Baixo | Alto | Baixo | Médio |
| Risco de rachaduras | Muito baixo | Moderado | Baixo | Baixo |
| Desgaste da ferramenta de rolamento | Baixo | Alto | Médio | Alto |
Odiferença entre titânio puro gr1 e gr2para expansão do tubo ésignificativo. GR1menor resistência ao escoamentoemaior alongamentofaça issomuito mais fácilexpandir sem rachar. Muitos fabricantes de trocadores de calorrecusar-se a usar GR2para expansão do tubo.
Tabela de parâmetros de soldagem para tubo de titânio GR1
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Processo | GTAW (TIG) |
| Gás de Proteção | Argônio (99,995% puro) |
| Taxa de fluxo de gás (tocha) | 10 – 15 L/min |
| Taxa de fluxo de gás (purga traseira) | 5 – 10 L/min |
| Tensão | 10 – 14 V |
| Amperagem | 40 – 100 A |
| Eletrodo de tungstênio | 1,6 mm (2% ceriado) |
| Metal de adição | ERTi-1 |
| Temperatura entre passagens | Menor ou igual a 150 graus |
| Oxigênio máximo (purga traseira) | < 100 ppm |
Resistência à corrosão do titânio GR1 no trocador de calor
Trocador de calor de titânio Gr1oferta de tubosexcepcional resistência à corrosãoem ambientes agressivos:
| Ambiente | Desempenho GR1 | Desempenho do Concorrente |
|---|---|---|
| Água do mar (ambiente) | Imune a corrosão | Cobre-níquel: corrosão após 5 a 10 anos |
| Cloretos (até 200 graus) | Sem SCC | 316L: SCC a 60 graus + |
| Água salobra | Excelente | Cobre: erosão-corrosão |
| Ácido nítrico (diluído) | Excelente | Inoxidável: aceitável |
| Ácido acético | Excelente | Cobre: não adequado |
| Ácido sulfúrico (diluído) | Bom (até 10%) | Inoxidável: pobre |
| Ácido clorídrico | Limitado (evitar) | Titânio não recomendado |
Trocador de calor de titânio Gr1os tubos são osescolha padrãopara usinas de dessalinização de-flash multiestágio (MSF) e de destilação-de múltiplos efeitos (MED). Vida útilultrapassa os 30 anoscomsem tolerância à corrosão.
GR1 Titanium vs GR2 para tubos trocadores de calor
| Propriedade | GR1 Titânio | GR2 Titânio | Veredicto |
|---|---|---|---|
| Conteúdo de oxigênio | 0,18% no máximo | 0,25% no máximo | GR1 mais puro |
| Força de rendimento | 138 MPa (baixo) | 275 MPa (alto) | GR1 para expansão |
| Alongamento | 24% (alto) | 20% (inferior) | GR1 para queima |
| Resistência à corrosão | Excelente | Excelente | Mesmo |
| Adequação para Expansão de Tubo | Excelente | Pobre a razoável | Somente GR1 |
| Classificação de pressão (mesma parede) | Mais baixo | Mais alto | GR2 para casca, não para tubos |
| Preço por kg | US$ 25-40 | US$ 22-35 | GR2 mais barato |
Diferença entre titânio puro gr1 e gr2 para trocadores de calor:UsarGR1 para tubos(precisa de expansão). UsarGR2 para tubos e carcaças(precisa de força).Nunca substitua GR2 por GR1 nos tubos do trocador de calor.
Aplicações de tubos trocadores de calor de titânio GR1
Trocador de calor de titânio Gr1os tubos são usados nas seguintes indústrias:
| Indústria | Aplicação Específica |
|---|---|
| Dessalinização | Aquecedores de salmoura MSF (flash de múltiplos-estágios), evaporadores MED (destilação de múltiplos-efeitos) |
| Geração de energia | Condensadores-resfriados com água do mar, trocadores de calor de água de resfriamento |
| Processamento Químico | Refrigeradores ácidos, aquecedores, refervedores |
| Marinho | Resfriadores de água da camisa do motor, resfriadores de óleo hidráulico |
| AVAC | Chillers-resfriados com água do mar, condensadores de refrigeração |
| Farmacêutico | Aquecimento/resfriamento de água pura (não{0}}contaminante) |
| Celulose e Papel | Trocadores de calor para instalações de branqueamento |
Inspeção
| Teste | Padrão | Freqüência | Propósito |
|---|---|---|---|
| Análise química | ASTM E2371 | Por bateria | Verificarcomposição química do titânio gr1 |
| Teste de tração | ASTM E8 | Por bateria | Verificarresistência ao escoamento do titânio gr1 |
| Teste de dureza | ASTM E18 | Por bateria | Verificardureza de titânio grau 1 |
| Teste Hidrostático | ASTM B338 | 100% | Detecção de vazamento |
| Teste de Correntes Parasitas (ECT) | ASTM E215 | 100% | Defeitos superficiais e subterrâneos |
| Teste de achatamento | ASTM B338 | Por lote | Verifique a ductilidade |
| Teste de queima | ASTM B338 | Por lote | Verifique a capacidade de expansão |
| Teste de achatamento reverso | ASTM B338 | Por lote | Integridade da costura do tubo soldado |
| Inspeção Dimensional | Micrômetro a laser | 100% | DE, WT, comprimento |
| Inspeção Visual | Ampliação de 10x | 100% | Defeitos superficiais |
Embalagem
| Etapa | Método | Propósito |
|---|---|---|
| 1 | Tampas de plásticoem ambas as extremidades | Evite danos nas bordas e detritos |
| 2 | Saco poli individualpor tubo | Evite arranhões superficiais |
| 3 | Embrulho em papel Kraft | Proteção adicional contra arranhões |
| 4 | Caixas de madeira(ISPM-15 fumigado) | Proteção estrutural |
| 5 | Cintas de açodentro da caixa | Impedir o movimento do tubo |
| 6 | Rótulos codificados por cores-(azul para GR1) | Grau, número de calor, tamanho, quantidade |
| 7 | Forro plástico impermeável | Proteção contra umidade |
Fábrica e Equipamentos
| Equipamento | Quantidade | Função |
|---|---|---|
| Moinhos Pilger a Frio | 8 unidades | Redução precisa do tubo – tolerâncias estreitas de DE/WT |
| Fornos de recozimento(vácuo) | 4 unidades | Alívio do estresse –sem contaminação de oxigênio |
| Máquinas de endireitamento | 5 unidades | Retidão dentro0,5mm/m |
| Linha de testes ultrassônicos | 2 unidades | Detecção automatizada de falhas |
| Testadores de correntes parasitas | 3 unidades | Detecção de defeitos de superfície (ECT) |
| Máquinas de corte CNC | 6 unidades | Corte de comprimento de precisão ± 1 mm |
| Linhas de Polimento e Decapagem | 2 linhas | Acabamento de superfície Ra menor ou igual a 0,8 μm |
| Espectrômetro de emissão óptica | 2 unidades | Verificação-química interna |
| Máquina de teste universal | 2 unidades | Resistência ao escoamento do titânio Gr1testando |
| Testador de dureza | 2 unidades | Dureza de titânio grau 1verificação |
| Testadores hidrostáticos | 4 unidades | Teste de vazamento 100% |
Perguntas frequentes
Q1: Qual é a diferença entre ASTM B338 Grau 1 e ASTM B861 Grau 1 para aplicações de trocadores de calor?
A: ASTM B338 Grau 1é projetado especificamente paratrocador de calor e tubulação do condensador. Incluitestes de achatamento, alargamento e achatamento reversoque verificam a ductilidade para expansão do tubo.ASTM B861 Grau 1é paratubo sem costurausado em serviços gerais-resistentes à corrosão – não inclui esses testes de ductilidade.Sempre especifique ASTM B338 Grau 1paratrocador de calor de titânio gr1tubos.
Q2: O tubo soldado ASTM B862 Gr1 pode ser usado para um trocador de calor de titânio GR1?
R: Sim,ASTM B862 Gr1tubo soldado pode ser usado paraaplicações menos críticas de trocadores de caloronde está o tubonão expandido(por exemplo, evaporadores de filme descendente, alguns resfriadores químicos). No entanto, paraexpansão do tubo em tubos, sem costura ASTM B338 Grau 1é preferido porque os tubos soldados podem tercostura rachadadurante a expansão. Para condensadores-resfriados com água do mar,sempre use sem costura.
Q3: Por que a resistência ao escoamento do titânio gr1 é importante para a expansão do tubo em tubos tubulares?
A: Resistência ao escoamento do titânio Gr1(138 MPa min) ébaixo o suficientepara permitir a deformação plástica durante a expansão do tubo semsobrecarregando o tubo. Materiais com maior resistência ao escoamento (como GR2 a 275 MPa) requeremmais força de rolamento, que podedistorcer os furos do tuboouquebrar o tubo. Baixa resistência ao escoamento também significamenos elasticidade– o tubo permanece expandido.
Q4: Como o titânio grau 1 versus grau 2 afeta a seleção do tubo do trocador de calor?
A: Titânio grau 1 vs grau 2para tubos trocadores de calor:GR1 é correto para tubosporque temmaior alongamento (24% vs 20%)emenor resistência ao escoamento (138 MPa vs 275 MPa)– ambos críticos para a expansão do tubo.GR2 é usado para tubos e carcaçasonde é necessária maior resistência.Diferença entre titânio puro gr1 e gr2é o conteúdo de oxigênio (0,18% vs 0,25%), o que cria essa diferença de propriedade mecânica.
Q5: Qual é a temperatura máxima de operação para um trocador de calor de titânio GR1?
A: Trocador de calor de titânio Gr1pode operar continuamente em temperaturas de até150 graussem degradação das propriedades mecânicas. Entre150 graus e 200 graus, a força começa a diminuir. Acima200 graus, a exposição-de longo prazo pode causaroxidaçãoeabsorção de hidrogênio. Para serviços acima de 200 graus, useGR2 ou GR7titânio. Para serviço com água do mar, limite a temperatura a120 grauspara evitar corrosão em frestas.
Q6: O tubo de titânio gr1 pode ser usado em condensadores-resfriados com água do mar?
A: Absolutamente. Tubo de titânio Gr1é omaterial preferidopara condensadores-resfriados com água do mar em usinas de energia e instalações de dessalinização. Ao contrário do cobre-níquel (que sofre corrosão após 5 a 10 anos) ou do aço inoxidável (que sofre corrosão em fendas),tubo de titânio gr1ofertas>Vida útil de 30 anoscomsem tolerância à corrosão. Dezenas de milhares de toneladas deASTM B338 Grau 1tubos estão em serviço em todo o mundo.
