1. Q: ASME B348의 "CP"와 "GR" 지정의 근본적인 차이점은 무엇이며, CP2, CP4, GR1 및 GR2는 화학적 조성 및 기계적 특성 측면에서 서로 어떻게 연관되어 있습니까?
A: ASME B348의 "CP"와 "GR" 지정 간의 구분은 다양한 규제 프레임워크에 걸쳐 티타늄 등급 표준의 발전을 반영합니다. 역사적으로 "CP"(상업적 순수) 지정은 오래된 항공우주 및 군사 사양, 특히 AMS 및 MIL{2}}T 표준에서 유래되었습니다. 여기서 CP1~CP4는 증가하는 산소 함량과 해당 강도 수준을 나타냅니다. 최신 ASME B348(ASTM B348의 ASME 버전)에서 표준은 ASTM 및 ASME 코드에서 보다 보편적으로 인식되는 시스템인 "GR"(등급) 명명법을 대부분 채택했습니다.
CP2와 직접적인 상관관계가 있다2등급(GR2). 이는 상업적으로 가장 널리 지정된 순수 티타늄 등급으로 최대 0.25%의 산소 함량, 345MPa(50ksi)의 최소 인장 강도, 우수한 연성 및 용접성과 결합된 탁월한 내식성을 특징으로 합니다.CP4, 반대로,4급(GR4), 산소 함량이 최대 0.40%이고 최소 인장 강도가 550 MPa(80 ksi)인 상업적으로 순수한 등급 중 가장 높은 강도입니다.
GR1(이전 4{0}계층 시스템에는 직접적인 CP와 동등한 것이 없음)은 상업적으로 가장 낮은 강도를 나타내며 최대 산소 함량은 0.18%이고 최소 인장 강도는 240MPa(35ksi)입니다. 이는 딥드로잉 부품이나 복잡한 판금 제조와 같이 최대 성형성과 탁월한 연성이 요구되는 곳에 지정됩니다.
조달 관점에서 이러한 상관관계를 이해하는 것이 중요합니다. "CP2"를 요구하는 사양은 ASME B348 GR2에 의해 충족될 수 있지만 구매자는 해당 재료가 의도한 코드의 특정 산소 제한 및 기계적 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다. 반대로, "CP4"는 현재 ASME B348 표준에서 인식되는 명칭이 아닙니다. 올바른 최신 사양은 ASME B348 Grade 4입니다. 이러한 재료를 지정하는 엔지니어는 조달 모호성을 피하기 위해 현재 ASME 또는 ASTM 등급 지정을 참조해야 합니다.
2. Q: ASME B348 GR1, GR2 및 GR4 간의 성형성, 용접성 및 내식성의 주요 차이점은 무엇이며, 이러한 특성이 압력 용기 및 열 교환기 응용 분야에 대한 재료 선택을 어떻게 안내합니까?
A: 압력 용기 및 열 교환기 응용 분야에 대한 ASME B348 GR1, GR2 및 GR4 중에서 선택하는 것은 강도와 성형성 간의 역관계는 물론 특정 부식 환경에 따라 결정됩니다. 이 세 가지 등급은 상업적으로 순수한 티타늄 특성의 스펙트럼을 나타내며 각각 서로 다른 설계 우선순위에 맞게 최적화되었습니다.
GR1최고의 성형성과 연성을 제공합니다. 최소 인장 강도가 240 MPa이고 최대 산소 함량이 0.18%인 GR1은 탁월한 신율(일반적으로 24% 이상)을 나타내며 냉간-균열 없이 복잡한 형태로 성형될 수 있습니다. 튜브 시트, 복잡한 용기 헤드 및 확장 벨로우즈와 같이 심한 굽힘, 플랜징 또는 딥 드로잉이 필요한 응용 분야에 선호되는 선택입니다. 용접성도 우수하여 열영향부에서 취성 발생 위험이 최소화됩니다-. 그러나 강도가 낮다는 것은 동등한 압력 등급을 달성하기 위해 더 두꺼운 단면이 필요할 수 있음을 의미합니다.
GR2대부분의 압력 용기 응용 분야에 대한 최적의 균형을 나타냅니다. 최소 인장 강도 345MPa와 산소 함량 0.25%로 우수한 성형성과 용접성을 유지하면서 ASME 섹션 VIII, 디비전 1 압력 용기 구조에 적합한 강도를 제공합니다. GR2는 화학 공정, 특히 염화물, 습염소 및 산화성 산과 관련된 서비스의 쉘-및-튜브 열교환기, 반응기 용기 및 배관 시스템에 대한 기본 선택입니다. 내식성은 GR1과 거의 동일합니다. 왜냐하면 수동 산화막은 상업적으로 순수한 모든 등급에서 동일하게 안정적이기 때문입니다.
GR4성형보다는 강도를 우선시합니다. 550 MPa의 최소 인장 강도로 벽 단면을 더 얇게 만들어 무게와 재료 소비를 줄입니다. 그러나 이러한 강도 증가는 연성이 감소하고 냉간 성형이 어려워지는 대가로 발생합니다. GR4는 일반적으로 고압 펌프 샤프트, 패스너 및 압력 경계 시스템 내의 구조 구성 요소와 같이 높은 기계적 부하가 존재하는 응용 분야에 지정됩니다. 용접성은 여전히 허용 가능하지만, 균열을 방지하기 위해 두꺼운 단면의 경우 예열 또는 용접 후 열처리가 필요할 수 있습니다.
3. 질문: ASME 섹션 VIII 압력 용기 건설용 ASME B348 환봉에 대한 중요한 제조 및 품질 관리 요구 사항은 무엇입니까?
A: ASME 섹션 VIII 압력 용기 건설에 사용하기 위해 ASME B348 환봉을 조달하는 경우-플랜지 볼트, 노즐 또는 내부 지지대용-품질 관리 및 인증 요구 사항은 기본 재료 사양을 훨씬 뛰어넘습니다. 재료는 추적성, 테스트 및 문서화에 대한 추가 요구 사항을 부과하는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드를 준수해야 합니다.
첫째, 재료는 다음을 보유한 공장에서 제조되어야 합니다.ASME 인증 인증서다음을 준수하는 품질 시스템을 유지합니다.ASME 섹션 II, 파트 A(철 재료 사양). 재료는 다음을 견뎌야합니다.ASME "N" 스탬프또는 코드 구성을 위한 재료를 생산하도록 승인된 시설을 추적할 수 있습니다. 각 바에는 인증된 바가 동반되어야 합니다.재료 시험 보고서(MTR)여기에는 ASME B348에 따른 화학적 분석 및 기계적 특성뿐 아니라 특정 ASME 섹션 II 사양 준수에 대한 설명도 포함됩니다.
두번째,비-파괴 검사(NDT)요구 사항이 더 엄격한 경우가 많습니다. 중요한 압력 유지 애플리케이션의 경우{1}}공극, 함유물 또는 적층과 같은 내부 결함이 없는지 확인하기 위해 100% 초음파 검사(UT)가 필수입니다. 승인 기준은 일반적으로 다음을 참조합니다.ASME 섹션 V(비파괴 검사), 지정된 직경의 평평한-바닥 구멍과 같은 교정 표준을 사용합니다.
제삼,열처리 검증필수적입니다. 상업적으로 순수한 등급은 일반적으로 어닐링된 상태로 공급되지만, 어닐링 공정은 일관된 미세 구조를 보장하기 위해 문서화되고 제어되어야 합니다. 볼트 체결 용도에 사용되는 바의 경우 추가 요구 사항에는 경도 테스트(균일성 보장)와 고온 서비스의 경우 응력 파열 테스트가 포함될 수 있습니다.
마지막으로,PMI(양성 물질 식별)배송된 자료가 인증과 일치하는지 확인하기 위해 수령 단계에서 종종 요구됩니다. 이는 시각적 외관이 동일하고 화학적 분석만으로 GR1을 GR2 또는 GR4와 구별할 수 있는 상업적으로 순수한 등급의 경우 특히 중요합니다.
4. 질문: ASME B348 상업용 순수 티타늄 바의 내식성은 바닷물, 습염소, 환원산과 같은 특정 화학 환경에서 어떤 성능을 발휘하며 한계는 무엇입니까?
답변: ASME B348 상업용 순수 티타늄 등급(GR1, GR2, GR4)은 탁월한 내식성으로 유명합니다. 이는 안정적이고 접착력이 있으며 자가 치유되는-이산화티타늄(TiO2) 부동태 피막의 형성에서 비롯됩니다. 그러나 성능은 특정 화학적 환경에 따라 크게 달라집니다.
바닷물 및 해양 환경에서, 모든 CP 티타늄 등급은 사실상 완전한 부식 내성을 나타냅니다. 이 제품은 최대 약 120도(250도 F)의 해수에서 공식, 틈새 부식 및 응력 부식 균열(SCC)에 대한 내성을 갖습니다. 이로 인해 해양 플랫폼, 담수화 플랜트 및 해양 열교환기에 적합한 소재가 되었습니다. 오스테나이트계 스테인리스강과 달리 염화물의 존재는 부동태 피막을 파괴하지 않습니다.
습식 염소 가스 및 산화성 산에서(질산 등) 티타늄은 뛰어난 저항성을 발휘합니다. 이러한 환경의 산화 특성은 실제로 수동 산화막을 촉진하고 안정화합니다. GR2는 펄프 및 제지 공장의 이산화염소 표백탑과 질산 처리 장비에 널리 사용됩니다.
CP 티타늄의 한계는 산성 환경을 감소시키는 데 발생합니다., 염산(HCl) 또는 황산(H2SO₄)과 같은 산화제는 특히 고온에서 산화제가 없을 때 발생합니다. 이러한 조건에서는 부동태 피막이 파괴되어 급속하고 균일한 부식이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 상온의 5% 염산에서 CP 티타늄은 허용 가능한 부식 속도를 나타낼 수 있지만 60도 이상에서는 부식 속도가 허용할 수 없을 정도로 높아집니다. 마찬가지로 탈기된 황산에서는 티타늄을 사용하지 않는 것이 좋습니다.
이러한 제한 사항을 해결하기 위해 설계자는 다음과 같은 몇 가지 전략을 사용합니다.
합금화- 내산성 감소를 강화하기 위해 등급 7(Ti-Pd) 또는 등급 12(Ti-Mo-Ni)와 같은 티타늄 합금으로 업그레이드
프로세스 제어- 산화종(예: 용존산소, 철)의 존재를 보장합니다.
