Tubo ERW secondo ASTM B338
ASTM B338 copre tubi in titanio saldati e senza saldatura per condensatori e scambiatori di calore e il percorso saldato a resistenza elettrica appartiene alla categoria saldata. Una striscia di Ti-6Al-4V viene rullata fino a formare un cilindro, i bordi vengono riscaldati mediante resistenza e forgiati insieme sotto pressione, quindi la giuntura viene ricotta, dimensionata e testata. Il processo è rapido e produce una parete uniforme, ma la giuntura è una caratteristica metallurgica definita che deve essere qualificata e protetta, pertanto la specifica tratta il tubo saldato come un prodotto a sé stante con i propri requisiti di prova. Il grado 5, UNS R56400, è la lega standard ad alta resistenza per impieghi idraulici.
Requisiti di proprietà e chimica
Il tubo saldato di grado 5 deve soddisfare una resistenza alla trazione minima di 895 MPa (130 ksi), una resistenza allo snervamento compensata minima di 828 MPa (120 ksi) e un allungamento minimo del 10% in 50 mm. L'analisi è controllata su 5,5-6,75% di alluminio, 3,5-4,5% di vanadio, 0,20% di ossigeno massimo, 0,05% di azoto massimo, 0,08% di carbonio massimo, 0,015% di idrogeno massimo e 0,30% di ferro massimo. La lega è di grado alfa-beta con un transus beta vicino a 995 C e il cordone saldato viene ricotto al di sotto di tale temperatura in modo che il giunto riacquisti duttilità senza irruvidire la struttura.
| Proprietà | Requisito ASTM B338 Grado 5 |
|---|---|
| Resistenza alla trazione, min | 895 MPa (130 ksi) |
| Limite di snervamento, compensazione dello 0,2%, min | 828 MPa (120 ksi) |
| Allungamento in 50 mm, min | 10% |
| Ossigeno, massimo | 0.20% |
| Densità | 4,43 g/cm3 |
| Modulo di elasticità | circa. 114 GPa |
Applicazioni idrauliche e di processo
I circuiti idraulici traggono il massimo vantaggio dal rapporto resistenza/peso: un tubo più sottile e leggero mantiene la stessa pressione di esercizio, riducendo il carico della pompa, le staffe di supporto e la massa del sistema. Gli usi tipici includono linee di pressione e ritorno idrauliche di aerei e veicoli terrestri, tubazioni per attuatori di valvole offshore, circuiti di raffreddamento di acqua dolce e di mare a bordo di navi, linee di alimentazione di desalinizzazione e gruppi di scambiatori di calore. Il titanio elimina inoltre la necessità di un rivestimento interno nel servizio con acqua di mare, poiché la pellicola di ossido passivo si riforma immediatamente se la superficie viene graffiata.
Saldatura, ricottura e qualificazione della pressione
La qualità del prodotto dipende dal fatto che l'operazione ERW venga eseguita in un'atmosfera inerte con bordi puliti del nastro. Dopo la saldatura, il cordone viene ricotto per ripristinare una duttilità uniforme ed il tubo viene raddrizzato e dimensionato. I test sul tubo finito includono l'esame delle correnti parassite sull'intera lunghezza, il test della pressione idrostatica con un fattore pari alla pressione di progetto, un test di appiattimento che apre la giuntura per dimostrare la duttilità della saldatura e i valori di durezza attraverso la saldatura. Laddove il tubo verrà saldato in un sistema, la procedura sul campo utilizza TIG con uno spurgo interno completo, argon al 99,99% e schermatura fino a quando la temperatura del giunto non scende al di sotto di circa 400 C. I gruppi saldati di Grado 5 sono generalmente limitati a circa 315 C in servizio a pressione e la temperatura operativa continua per la lega è normalmente mantenuta al di sotto di circa 400 C.
Dimensioni, Finiture e Certificazione
Il tubo è disponibile con diametro esterno da circa 6 mm a 50 mm con spessore della parete da 0,5 mm a 3 mm, in lunghezze diritte, lunghezze casuali o bobine per dimensioni più piccole. Le condizioni di consegna includono ricotto, ricotto brillante, decapato e lucidato, con estremità lisce, smussate, filettate o espanse. Ogni lotto viene verificato mediante analisi chimica spettrografica, prove di trazione, spianatura, durezza ed eventuali esami non distruttivi concordati, e viene rilasciato con certificato di mill test EN 10204 3.1. L'identificazione positiva del materiale, i test di corrosione intergranulare, l'esame con coloranti penetranti e la testimonianza di terzi sono disponibili per ordini basati su specifiche e il materiale può essere fornito a fronte di un piano di qualità documentato che copre la tracciabilità del calore dalla billetta al tubo finito.
Domande frequenti
D: I tubi in titanio ERW sono adatti per l'idraulica ad alta pressione?
R: Sì, quando la cucitura è adeguatamente saldata, ricotta e testata idrostaticamente. La valutazione della pressione dipende dallo spessore e dal diametro della parete, che vengono calcolati dalla resistenza allo snervamento minima di 828 MPa.
D: Come si confronta il tubo ERW con quello senza soluzione di continuità in termini di costi e disponibilità?
R: Il tubo ERW è generalmente meno costoso e disponibile in lunghezze maggiori per pareti sottili, mentre il tubo senza saldatura è preferito per diametri molto piccoli e per le applicazioni di fatica più impegnative.
D: La saldatura necessita di protezione durante il servizio?
R: No. Una volta che il tubo è stato correttamente saldato, ricotto e disincrostato, la giunzione si comporta come il metallo base e il suo comportamento alla corrosione è essenzialmente lo stesso.
D: Qual è la temperatura massima di lavoro?
R: Circa 315 C per gruppi a pressione saldati e fino a circa 400 C per servizio continuo generale. Al di sopra di tale intervallo l'ossidazione e il creep diventano fattori limitanti.
D: Il tubo può essere piegato sul campo?
R: Sì, con attrezzature di piegatura a freddo e un raggio di curvatura pari a circa tre volte il diametro esterno o superiore. Il grado 5 si indurisce rapidamente, quindi i raggi stretti richiedono una formatura a caldo o un raggio più ampio.
