Tube et tube en zirconium

Zirconium les tubes et tubes sont spécifiés lorsqu'un flux de procédé attaque le titane et l'acier inoxydable, ainsi que certains alliages de nickel, mais que le service n'atteint pas le point où le tantale est requis. Beiyu Titanium fournit des tubes en zirconium selon trois modes de production sous ASTM B658 et ASTM B523, dans les nuances UNS R60702 (Zr 702) et UNS R60705 (Zr 705). Indiquez le mode de production, le diamètre extérieur, l'épaisseur de paroi et la longueur dans la demande afin que le parcours usine et le périmètre du certificat corrects soient proposés.

Nuances et normes

Deux nuances couvrent la gamme industrielle. Zr 702 est un zirconium non allié et assure la résistance à la corrosion. Zr 705 ajoute du niobium et est commandé lorsque la résistance régit le calcul de l'épaisseur de paroi plutôt que la corrosion seule.

Les limites chimiques sont fixées par la norme plutôt que par l'usine. ASTM B658 les indique dans son tableau des exigences chimiques, et les deux nuances proposées par Beiyu Titanium diffèrent principalement par le niobium et par le minimum de zirconium plus hafnium.

Les valeurs sont les limites indiquées dans le tableau des exigences chimiques d'ASTM B658/B658M-11e1. La norme permet également à l'acheteur et au fabricant de convenir de limites pour les éléments qu'elle ne répertorie pas, de sorte qu'un plan comportant une limite supplémentaire pour un élément peut faire l'objet d'une offre plutôt que d'être hors périmètre.

L'écart de résistance entre les deux nuances est ce qui motive habituellement une spécification Zr 705.

Les minimums proviennent du tableau des exigences de traction d'ASTM B658/B658M-11e1, la limite d'élasticité étant déterminée par la méthode de décalage à 0,2 pour cent selon les méthodes d'essai E8/E8M, comme cette norme l'exige. Zr 705 présente environ 45 pour cent de résistance à la traction supplémentaire et 85 pour cent de limite d'élasticité supplémentaire au même allongement minimal, ce qui permet de réduire le calcul de l'épaisseur de paroi.

Le matériau est fourni à l'état recuit ou détensionné, les deux états permis par ASTM B658. Indiquez celui requis par la commande, car l'état fait partie des informations enregistrées sur le certificat plutôt que d'être déterminé à partir de la nuance.

Les deux nuances relèvent des mêmes deux normes pour les tubes. ASTM B658 est la norme pour tube et ASTM B523 est la norme pour tube. La fiche usine indique ces deux normes ensemble pour la forme tube plutôt que de les répartir par nuance, de sorte que la nuance et la norme sont confirmées comme lignes distinctes sur la commande.

Plage dimensionnelle typique

Trois modes de production sont proposés, et ils ne sont pas interchangeables. Le mode de production détermine le diamètre réalisable, la plage d'épaisseurs de paroi et la longueur maximale en une seule pièce.

Il s'agit de plages de production examinées pour chaque commande, et non d'une déclaration de stock, et la combinaison commandée est confirmée dans l'offre.

La route dont le plan a réellement besoin parmi les trois

La plupart des demandes de tubes en zirconium indiquent un diamètre et une épaisseur de paroi tout en laissant la route ouverte, alors qu'il s'agit du paramètre qui modifie le parcours de fabrication en usine. Seules deux routes se chevauchent sur une plage : les tubes sans soudure et soudés atteignent tous deux un diamètre extérieur de 6,35 mm à 152 mm, et dans cette plage, le choix se fait selon le plan plutôt que selon la dimension. Les tubes capillaires et sans soudure se rejoignent à un seul diamètre, 5 mm, et nulle part ailleurs.

La longueur dépend de la route plutôt que du diamètre : 6000 mm pour le capillaire, 9000 mm pour le sans soudure, 12000 mm pour le soudé. Une exigence de pièce unique plus longue que ce que la route permet devient une soudure sur site, ce qui modifie le périmètre de contrôle, elle doit donc figurer dans la demande plutôt que dans une révision ultérieure.

Lorsque le plan est muet, l'offre est établie selon la route que la géométrie permet et l'hypothèse est indiquée dans l'offre pour confirmation par l'acheteur.

Applications

Le tube en zirconium est acheté pour des services dans lesquels le film d'oxyde reste stable dans des conditions qui attaquent le titane. Les cas courants sont le service en acide sulfurique et chlorhydrique dans les installations de procédés chimiques, les installations d'urée et d'acides organiques, ainsi que le service de réacteurs et de condenseurs pharmaceutiques où la pureté du produit dépend du fait que le métal en contact avec le produit ne libère pas d'ions. Les faisceaux d'échangeurs de chaleur et les internes de colonne sont les ensembles habituels.

Notes sur la corrosion

Le zirconium est sélectionné pour un acide spécifique, à une concentration et une température données, plutôt que comme amélioration générale par rapport au titane. ASTM B658 définit les exigences de composition chimique et mécaniques et ne classe pas les deux nuances l'une par rapport à l'autre en matière de corrosion, une sélection pour la corrosion doit donc provenir des conditions de service plutôt que du numéro de nuance. Envoyez les conditions de service avec la demande, y compris toute espèce oxydante ou tout halogénure présent, et le choix du matériau est examiné par rapport à ces éléments plutôt que supposé à partir de la nuance.

Les tolérances définies par la norme, et le seul cas où elles ne s'appliquent pas

Les tolérances de diamètre extérieur selon ASTM B658 sont définies par rapport à la dimension nominale de tube et s'appliquent aux tubes sans soudure. Les tolérances des tubes soudés sont convenues entre le fabricant et l'acheteur, une commande de tubes soudés doit donc comporter la tolérance indiquée plutôt que supposée à partir de la norme.

Deux limites figurent à côté de ce tableau et sont faciles à manquer. L'épaisseur de paroi peut varier jusqu'à 12,5 pour cent de l'épaisseur de paroi nominale en tout point, et la longueur peut dépasser de 6,4 mm la longueur commandée, mais ne peut jamais lui être inférieure. Les deux proviennent de la section relative aux variations admissibles d'ASTM B658/B658M-11e1.

L'exception est importante pour les produits à faible épaisseur de paroi. Lorsque l'épaisseur de paroi représente 3 pour cent du diamètre extérieur ou moins, la norme classe le tube comme à faible épaisseur de paroi et le tableau de diamètre ci-dessus ne s'applique plus tel quel : il s'applique à la moyenne des relevés le plus grand et le plus petit dans une section transversale, et le défaut de circularité dans cette section est limité à 1,5 pour cent du diamètre extérieur spécifié. La norme en donne la raison dans la même clause : les tubes à faible épaisseur de paroi développent généralement une ovalisation importante lors du recuit final, du redressage, ou des deux.

Pourquoi une soudure Zr 705 est soumise à un délai

Cette exigence est régulièrement omise dans les commandes de tubes en zirconium soudés. ASTM B658, la norme relative aux tubes, exige que les soudures de nuance R60705 soient soumises à un recuit de détente dans les 14 days suivant le soudage, afin d'éviter la fissuration différée par hydrures. Le traitement consiste en un maintien à 600 C (1100 F) minimum pendant au moins 30 minutes par 25 mm d'épaisseur maximale dans une atmosphère non réductrice, avec un minimum de 15 minutes à température, suivi d'un nettoyage afin que la pièce soit exempte de contamination par calamine d'oxyde conformément à la pratique B614.

Zr 702 n'est pas soumis à cette exigence. Lisez attentivement le domaine d'application de la clause avant de planifier en conséquence : ASTM B658 impose cette obligation aux soudures des tubes tels que fournis, et non aux soudures qu'un fabricant réalise ultérieurement. Les soudures réalisées en aval sont régies par le code de fabrication plutôt que par B658, et c'est le même mécanisme de fissuration différée par hydrures que la clause vise à prévenir. Par conséquent, si le tube doit être soudé de nouveau après livraison, indiquez-le dans la demande de prix et confirmez l'exigence après soudage pour cette étape par rapport au code de fabrication. Lorsque la commande concerne un tube selon ASTM B523 plutôt qu'un tube selon B658, confirmez l'exigence après soudage par rapport à cette norme plutôt que de supposer qu'elle s'applique également.

Informations nécessaires pour la demande de prix

Contrôle, documentation et emballage

La fréquence des essais selon ASTM B658 est définie par lot plutôt que par pièce : un essai de traction longitudinal par lot, et une analyse de l'hydrogène et de l'azote par lot de produit fini. Le fabricant atteste que le matériau a été fabriqué, échantillonné, essayé et contrôlé conformément à la spécification et rapporte les résultats, lesquels sont liés au numéro de coulée afin que les documents et le matériau marqué correspondent. Un examen radiographique des soudures bout à bout est fourni lorsque la commande le spécifie. Beiyu Titanium peut fournir des tubes en zirconium produits dans le cadre d'un système qualité ISO 9001:2015 lorsque la commande l'exige.

Le marquage est une exigence par défaut plutôt qu'un élément négocié. Sauf indication contraire dans la commande, ASTM B658 exige que chaque longueur de 9,5 mm de diamètre nominal et plus soit marquée de l'identification du fabricant, de la désignation ASTM, de la nuance et du numéro de coulée, et que les dimensions plus petites soient regroupées et étiquetées avec les mêmes informations. Les tubes sont obturés et mis en caisse pour le fret maritime, et tout marquage au-delà de l'ensemble standard est convenu avant expédition.

Produits associés et alternatives

Lorsque le service ne nécessite pas de zirconium, la comparaison se fait généralement avec tube en titane selon ASTM B338 en premier lieu et avec tube en tantale lorsque l'acide est plus agressif que ce que le zirconium peut supporter. Barre et plaque en zirconium pour les mêmes projets sont proposés dans les mêmes deux nuances, selon leurs propres plages dimensionnelles et leurs propres normes.

FAQ

ASTM B658 ou ASTM B523 s'applique-t-elle à ma commande ?
Les deux sont indiquées pour la forme tube sur la fiche usine plutôt que séparées par nuance, de sorte que la norme est confirmée sur sa propre ligne dans la commande à côté de la nuance.

Un tube en zirconium peut-il être fourni avec une épaisseur de paroi inférieure à 1 mm ?
Oui, pour deux des trois procédés. Le procédé capillaire couvre une épaisseur de paroi de 0.5 à 2 mm pour un diamètre extérieur de 3 à 5 mm, et le procédé soudé commence à 0.5 mm pour un diamètre extérieur de 6.35 mm et plus. Le procédé sans soudure commence à 1 mm, donc une épaisseur de paroi inférieure au millimètre entre 5 mm et 6.35 mm de diamètre extérieur est la seule combinaison qu'aucun des trois ne permet d'atteindre.

Quel est le plus grand diamètre disponible ?
1219 mm de diamètre extérieur, avec le procédé soudé.

Devrais-je commander Zr 705 pour une meilleure résistance à la corrosion ?
Zr 705 est commandé lorsque la résistance régit le calcul de l'épaisseur de paroi, et non comme amélioration de la résistance à la corrosion. ASTM B658 définit les limites de composition chimique et de résistance pour les deux nuances et ne les classe pas l'une par rapport à l'autre en matière de corrosion, de sorte que le choix pour la corrosion est confirmé par rapport à vos conditions de service plutôt que déduit du numéro de nuance.

Quelle densité dois-je utiliser pour estimer le poids ?
Utilisez 6,51 g/cm3 pour Zr 702 et 6,64 g/cm3 pour Zr 705. Il s'agit de constantes de référence pour les deux nuances, et ce sont les valeurs utilisées par Beiyu Titanium pour estimer le poids dans les offres. La fiche usine elle-même n'indique pas de densité du zirconium, de sorte que le poids indiqué dans l'offre est confirmé par rapport à la dimension commandée plutôt que déduit de la seule constante.

Les tubes en zirconium sont-ils soumis à un essai de pression ?
ASTM B658 exige un essai de résistance hydrostatique sur chaque longueur de tube de 3,2 mm (1/8 in.) ou plus de diamètre extérieur, avec une épaisseur de paroi de 0,4 mm (0,015 in.) ou plus, en prenant la contrainte de fibre aux trois quarts de la limite d'élasticité minimale et en plafonnant la pression d'essai à 35 MPa (5000 psi). Ce seuil est défini par ASTM B658 pour les tubes commandés selon cette norme. Lorsque la commande concerne des tubes selon ASTM B523, et notamment les plus petites dimensions capillaires, le périmètre d'essai est confirmé dans la commande plutôt que transposé depuis la norme des tubes.

Détails des spécifications avec sources

Le tube en zirconium est proposé selon trois voies sur la fiche usine Beiyu Titanium : capillaire de 3 à 5 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 0.5 à 2 mm jusqu'à 6000 mm, sans soudure de 5 à 152 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 1 à 12 mm jusqu'à 9000 mm, et soudé de 6.35 à 1219 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 0.5 à 25.4 mm jusqu'à 12000 mm (fiche usine Beiyu Titanium, section tubes en zirconium). La forme tube est indiquée par rapport à ASTM B658 et ASTM B523 ensemble sur cette fiche, plutôt que par rapport aux nuances individuelles, raison pour laquelle la norme et la nuance sont confirmées ici comme lignes de commande distinctes.

Les désignations de nuance sont UNS R60702 pour Zr 702 et UNS R60705 pour Zr 705 (fiche usine Beiyu Titanium, colonne des nuances de zirconium). La fiche usine n'indique pas la densité ni le point de fusion du zirconium, contrairement à ses pages consacrées au tungstène, au molybdène, au tantale et au niobium. Les valeurs de densité utilisées sur cette page, 6,51 g/cm3 pour Zr 702 et 6,64 g/cm3 pour Zr 705, sont des constantes de référence et les valeurs utilisées par Beiyu Titanium dans les estimations de poids, et non des valeurs de la fiche usine ; le point de fusion n'est pas indiqué ici car aucune valeur de ce type n'est fournie. En 15 ans d'activité d'exportation de titane et de métaux réfractaires, le champ le plus souvent absent d'une demande concernant un tube en zirconium est la voie de production, et c'est elle qui détermine si la dimension peut être obtenue.