Il titanio Grade 2 è titanio commercialmente puro (non legato), UNS R50400, Werkstoffnummer 3.7035. ASTM B265 e B348 prevedono una resistenza minima a trazione di 345 MPa (50 ksi) con un allungamento minimo del 20 per cento. È il più utilizzato dei quattro gradi commercialmente puri, poiché mantiene resistenza in esercizio e resistenza alla corrosione in acqua di mare, rimanendo formabile e saldabile.
Composizione chimica del titanio Grade 2
Questi limiti sono identici in ASTM B265 (nastro, lamiera sottile, lamiera spessa) e ASTM B348 (barra e billetta). Ogni valore è un massimo e il titanio non viene mai analizzato direttamente: le norme lo determinano per differenza. L'ossigeno distingue i gradi commercialmente puri, quindi 0,25 per cento è il valore caratterizzante.
| Elemento | Limite, percentuale in peso | Ruolo |
|---|---|---|
| Azoto (N) | 0.03 max | Riduce la duttilità |
| Carbonio (C) | 0.08 max | Limita la formabilità |
| Idrogeno (H) | 0.015 max | Controllo dell'infragilimento |
| Ferro (Fe) | 0.30 max | Stabilizzante beta |
| Ossigeno (O) | 0.25 max | Determina la resistenza del grado CP |
| Residui, ciascuno | 0.10 max | Non intenzionale |
| Residui, totale | 0.40 max | Non intenzionale |
| Titanio (Ti) | Resto | Per differenza |
Norma citata: ASTM B348 Tabella 1 e B265 Tabella 2, pubblicate in ASME SB-348 e SB-265. L'idrogeno viene riportato sul prodotto finito, non sul lingotto, e un limite più restrittivo di 0,015 per cento può essere concordato con lo stabilimento produttore.
Proprietà meccaniche del titanio Grade 2
Grade 2 prevede un intervallo specificato di carico di snervamento anziché un solo limite minimo, e soltanto per i prodotti piani. ASTM B265 impone un massimo per ogni grado commercialmente puro; ASTM B348 non lo prevede. ASTM B265 stabilisce un carico di snervamento allo 0,2 per cento da 275 a 450 MPa (40 a 65 ksi), con un limite superiore che il certificato del materiale deve rispettare. ASTM B348 per barre e billette mantiene il minimo di 275 MPa, non pubblica alcun massimo e aggiunge una strizione minima del 30 per cento che B265 non richiede. Anche la lunghezza di riferimento cambia: 2 in. (50 mm) in B265, 4D in B348.
| Proprietà | ASTM B265 (nastro, lamiera sottile, lamiera spessa) | ASTM B348 (barra, billetta) |
|---|---|---|
| Resistenza a trazione, min | 345 MPa / 50 ksi | 345 MPa / 50 ksi |
| Carico di snervamento, allo 0,2% | da 275 a 450 MPa / 40 a 65 ksi (intervallo) | 275 MPa / 40 ksi min (nessun massimo) |
| Allungamento, min | 20% su 2 in. (50 mm) | 20% su 4D |
| Strizione, min | Non specificato | 30% |
| Prova di piegatura, raggio del mandrino | 2T sotto 1.8 mm; 2.5T per 1.8 a 4.75 mm | Non applicabile |
| Limite della tabella | Condizione non ricotta o lamiera spessa oltre 25 mm previo accordo | Sezioni longitudinali fino a 76 mm e 64,5 cm²; maggiori previo accordo |
Grade 2H è lo stesso materiale certificato con una resistenza minima a trazione garantita superiore, pari a 400 MPa (58 ksi), per recipienti a pressione. Oltre le dimensioni di sezione della tabella, le proprietà sono oggetto di accordo tra stabilimento produttore e acquirente, quindi una billetta forgiata massiccia viene quotata diversamente da una barra da 20 mm. I dettagli sono nella guida alle barre e billette ASTM B348 e Guida alle lamiere sottili e alle lamiere spesse ASTM B265.
I minimi specificati non corrispondono a ciò che uno stabilimento produttore fornisce. I valori riportati a temperatura ambiente per Grade 2 ricotto sono prossimi a 483 MPa (70 ksi) di resistenza a trazione, 352 MPa (51 ksi) di carico di snervamento e 28 per cento di allungamento. La resistenza cala nettamente con il calore: Rolled Alloys pubblica una resistenza a trazione di 283 MPa a 200 degrees C e 186 MPa a 400 degrees C.
Proprietà fisiche del titanio Grade 2
| Proprietà | Metrico | Imperiale |
|---|---|---|
| Densità | 4,51 g/cm³ | 0.163 lb/in³ |
| Punto di fusione | circa 1660 C (le fonti indicano da 1649 a 1671 C) | circa 3020 F (3000 a 3040 F) |
| Modulo di elasticità | 105 GPa | 15.2 x 10&sup6; psi |
| Coefficiente di Poisson | 0.32 | 0.32 |
| Conducibilità termica a 20 C | da 20 a 22 W/m·K | da 11.6 a 12.7 BTU/hr·ft·F |
| Capacità termica specifica | 520 J/kg·K | 0.124 BTU/lb·F |
| Coefficiente di dilatazione termica | 8.6 x 10⁻&sup6; /K (0 a 100 C) | 4.8 µin/in·F (68 a 212 F) |
| Resistività elettrica | da 0.48 a 0.53 µΩ·m | da 19 a 21 µΩ·in |
| Durezza | Non è un requisito di B265 o B348. I valori tipici pubblicati sono prossimi a 150 HB o 160 a 200 HV. | |
Due voci richiedono una cautela, non un numero ordinato. La conducibilità termica pubblicata si distribuisce da circa 16 a 22 W/m·K a seconda della fonte e della base di temperatura, e la resistività elettrica mostra la stessa dispersione, quindi il dimensionamento deve usare il valore che il codice di progetto adottato sostiene. La durezza è la trappola più comune: né la B265 né la B348 hanno una colonna per la durezza, quindi un valore di durezza non può essere respinto in base a quelle norme e richiede una prova supplementare nell’ordine. I valori per ogni qualità si trovano su durezza del titanio per qualità.
Per approfondire: Il titanio è magnetico? presenta i valori di permeabilità per grado e spiega perché ASTM B265 e B348 non li verificano.
Resistenza alla corrosione del titanio Grade 2
Grade 2 deve il proprio comportamento a una pellicola di biossido di titanio che si riforma quasi istantaneamente ovunque sia presente una traccia di umidità o ossigeno, offrendo un'immunità quasi totale nei cloruri e nei mezzi ossidanti e prestazioni soltanto moderate negli acidi riducenti. I valori seguenti provengono dal manuale di corrosione TIMET, che elenca il titanio non legato come TIMETAL 50A.
| Mezzo e condizione | Comportamento di Grade 2 | Commento |
|---|---|---|
| Acqua di mare a temperatura ambiente, a bassa profondità | 3.15 x 10⁻⁵ mpy (0.8 x 10⁻⁶ mm/y) | Inferiore a qualsiasi sovraspessore di corrosione |
| Acqua di mare profonda, 720 a 2070 m | inferiore a 0.010 mpy (0.00025 mm/y) | Nessun attacco misurabile |
| Limite di temperatura dell'acqua di mare | Resiste fino a 260 C (500 F) | Riferito alla corrosione generalizzata |
| Velocità dell'acqua di mare | Nulla fino a 7.6 m/s; 0.3 mpy a 36.6 m/s | Impiego in condensatori e circuiti di acqua di servizio |
| Acido nitrico al 90% in ebollizione, superficie metallica a 116 C | da 1.1 a 6.6 mpy (0.03 a 0.17 mm/y) | Type 304L nella stessa prova: 150 a 518 mpy |
| Cloro umido, 10 a 88 C | Da nulla a 0.02 mpy (0.001 mm/y) | Il contenuto d'acqua protegge la pellicola |
| Cloro secco, 30 C | Attacco rapido e ignizione | Esclusione assoluta |
| Salamoia satura di NaCl, da 21 C all'ebollizione | Nulla | Solo corrosione generalizzata |
| Acido cloridrico, temperatura ambiente | Utilizzabile fino a circa 7% HCl | Grade 12 circa 9%, Grade 7 circa 27% |
| Acido solforico, temperatura ambiente | Utilizzabile fino a circa 5% (circa 20% a 0 C) | Grade 7 circa 45% |
| Acido solforico in ebollizione | Velocità elevate già a partire da 0,5% | Grade 12 circa 1%, Grade 7 circa 7% |
| Acido fluoridrico | Attacca la pellicola di ossido | Non idoneo |
Questi limiti per gli acidi si collocano sulle curve di isocorrosione a 5 mpy (0,127 mm/y). Gli ioni disciolti ferrici, rameici, di nichel e di molibdeno passivano il titanio nei confronti dell'acido cloridrico, quindi i fluidi di processo reali sono spesso meno aggressivi di quanto suggeriscano i dati sull'acido puro.
Quando passare da Grade 2 a Grade 7 o Grade 12
Il punto di passaggio è la corrosione interstiziale, non quella generalizzata. In salamoia quasi neutra, l'attacco interstiziale sul titanio non legato diventa possibile a circa 93 degrees C (200 F) ed è improbabile sotto 70 degrees C (158 F); in acqua di mare la soglia è superiore a 82 degrees C (180 F). Un pH inferiore e concentrazioni elevate di calcio o magnesio abbassano la temperatura di innesco.
- Grade 12 (UNS R53400, 0,3% Mo, 0,8% Ni): nessun attacco in salamoie sature neutre sopra 316 degrees C (600 F) nelle prove di laboratorio, resistenza alla corrosione interstiziale fino a circa pH 3. La scelta per salamoie calde e impieghi geotermici.
- Grade 7 (UNS R52400, Grade 2 con aggiunta di 0.12 a 0.25% Pd): migliore di Grade 12 sotto pH 3 e soluzione per gli acidi riducenti a circa 27% HCl e 45% di acido solforico a temperatura ambiente.
- Mantenere Grade 2 per l'impiego in acqua di mare e negli scambiatori di calore al di sotto delle soglie di corrosione interstiziale, per acidi ossidanti come il nitrico e il cromico e per cloro umido e cloruri neutri.
Grade 1 e Grade 2 sono sostanzialmente immuni alla tensocorrosione in acqua di mare, anche se i gradi non legati con ossigeno superiore a 0,2 per cento possono esserne suscettibili. Non è stato segnalato alcun caso di attacco microbiologicamente influenzato sul titanio, eliminando una modalità di cedimento alla base di molte scelte relative alle tubazioni inossidabili.
Norme e forme di prodotto
Grade 2 viene specificato in base alla forma del prodotto, non al materiale. Indicare una norma ASTM errata è una causa comune di rifiuto del certificato del materiale: le prove di accettazione differiscono tra le norme per lamiere spesse e barre anche quando la composizione chimica è identica.
| Forma del prodotto | ASTM | ASME | Altro |
|---|---|---|---|
| Nastro, lamiera sottile, lamiera spessa | B265 | SB-265 | AMS 4902 |
| Barra e billetta | B348 | SB-348 | – |
| Tubo, senza saldatura e saldato | B338 | SB-338 | AMS 4941 saldato, AMS 4942 senza saldatura |
| Tubo senza saldatura | B861 | SB-861 | – |
| Tubo saldato | B862 | SB-862 | – |
| Pezzi forgiati | B381 | SB-381 | – |
| Filo | B863 | – | AMS 4951, filo per saldatura AWS A5.16 ERTi-2 |
| Raccordi | B363 | SB-363 | – |
| Getti | B367 | SB-367 | – |
| Materiale per impianti chirurgici | F67 | – | ISO 5832-2 |
| Designazione europea | Werkstoffnummer 3.7035, indicato come Ti2 o Titan Grade 2 | ||
Designazione francese: Un disegno francese può indicare questo grado come T40, il codice francese del grado scritto UNS R50400 in ASTM e Werkstoffnummer 3.7035 in EN e DIN.
I numeri ASME SB contano quando il componente rientra in un codice per apparecchi a pressione: SB-265, SB-338, SB-348, SB-363, SB-367, SB-381, SB-861 e SB-862 sono le versioni della Section II Part B delle corrispondenti specifiche ASTM, mentre il filo B863 non ha un equivalente SB e un recipiente con marcatura del codice richiede il numero SB.
Grade 2 rispetto a Grade 5 e Grade 1
| Proprietà (riferimento ASTM B265) | Grade 1 (R50250) | Grade 2 (R50400) | Grade 5 (R56400) |
|---|---|---|---|
| Resistenza a trazione, min | 240 MPa / 35 ksi | 345 MPa / 50 ksi | 895 MPa / 130 ksi |
| Carico di snervamento allo 0,2% | 138 a 310 MPa | da 275 a 450 MPa | 828 MPa min |
| Allungamento, min | 24% | 20% | 10% |
| Ossigeno, max | 0.18% | 0.25% | 0.20% |
| Ferro, max | 0.20% | 0.30% | 0.40% |
| Elementi di lega | Nessuno | Nessuno | 5.5 a 6.75% Al, 3.5 a 4.5% V |
| Densità | 4,51 g/cm³ | 4,51 g/cm³ | 4,43 g/cm³ |
Grade 1 ottiene duttilità con meno ossigeno, 24 per cento di allungamento rispetto a 20, a fronte di 105 MPa in meno di resistenza minima a trazione. È adatto all'imbutitura profonda e alla placcatura per esplosione, non alle sezioni strutturali. Grade 5 appartiene a una classe di materiali diversa: Ti-6Al-4V offre circa 2.6 volte la resistenza minima a trazione, ma scende al 10 per cento di allungamento, è più difficile da saldare e non migliora la resistenza alla corrosione negli acidi riducenti, dove TIMET lo colloca al di sotto del titanio non legato. Vedere Titanio Grade 2 e Grade 5 a confronto e la guida al confronto dei gradi di titanio. Regola pratica: i componenti sotto carico passano a Grade 5, quelli a contatto con il fluido restano in Grade 2, passando se necessario a Grade 7 o 12.
Applicazioni
Grade 2 è la scelta predefinita quando l'esigenza riguarda la corrosione anziché il carico: scambiatori di calore a fascio tubiero, rivestimenti di reattori, colonne, tubazioni e corpi valvola negli impianti chimici; tubi per condensatori, tubazioni per acqua di servizio e componenti interni di dissalazione per linee flash multistadio e a osmosi inversa; piastre tubiere per centrali elettriche, spesso come lamiera spessa placcata su acciaio al carbonio. Altri impieghi comprendono lo sbiancamento con biossido di cloro nell'industria della cellulosa e della carta, cestelli anodici e telai galvanici, componenti offshore per idrocarburi e superfici di processo farmaceutico. Grade 2 viene utilizzato anche per strumenti chirurgici e parti implantari non portanti secondo ASTM F67 e ISO 5832-2.
Per serbatoi, tubazioni, valvole e ugelli a contatto con il prodotto, la guida alle parti in titanio a contatto con il fluido mostra come liquido, ciclo di lavaggio, geometria degli interstizi e giunti tra metalli diversi delimitano la scelta del materiale.
Come specificare il titanio Grade 2 in un ordine
Una richiesta contenente questi otto elementi consente di formulare l'offerta e la certificazione in un unico passaggio. Una voce che riporti soltanto “barra di titanio Grade 2” non lo consente: lo stabilimento produttore non sa quale norma il certificato debba soddisfare.
- Grado e numero UNS. Grade 2, UNS R50400. Aggiungere 3.7035 su un disegno europeo e indicare Grade 2H se un componente a pressione richiede il minimo garantito di 400 MPa.
- Norma. Il numero ASTM o ASME corrispondente alla forma, ad esempio ASTM B348 per la barra o ASME SB-265 per la lamiera spessa conforme al codice. Questo determina se si applicano il limite superiore di snervamento di 450 MPa e la strizione del 30 per cento.
- Forma del prodotto. Barra tonda, blocco forgiato, lamiera spessa, lamiera sottile, tubo senza saldatura, tubo saldato, filo o anello.
- Dimensioni. Diametro o spessore, larghezza, lunghezza a misura. Per il tubo indicare diametro esterno e spessore di parete, non la dimensione nominale del tubo.
- Tolleranza. Tolleranza ordinaria dello stabilimento produttore secondo la tabella ASTM, oppure un valore più restrittivo come h9 o con scostamento superiore nullo.
- Condizione. Ricotto è la normale condizione di fornitura. Indicarla e aggiungere la distensione per i componenti ricavati mediante lavorazione meccanica da sezioni massicce.
- Superficie. Laminata a caldo e disossidata, decapata, rettificata, tornita, rettificata senza centri o lucidata.
- Certificato. EN 10204 3.1 con tracciabilità tramite il numero di colata, oltre agli eventuali requisiti supplementari non previsti dalla norma di base: durezza, controllo a ultrasuoni, limite più restrittivo dell'idrogeno.
Beiyu Titanium fornisce Grade 2 secondo specifiche ASTM e AMS. Quando sono richieste documentazione EN 10204 3.1 e tracciabilità della colata o del lotto, indicare nella richiesta di offerta i risultati richiesti e i campi di tracciabilità; Beiyu conferma quanto disponibile nell'offerta e nell'ordine d'acquisto. Le dimensioni e il formato della richiesta sono nella Barra di titanio Grade 2 pagina.
Il titanio Grade 2 arrugginisce?
No. La ruggine è ossido di ferro e Grade 2 contiene al massimo 0,30 per cento di ferro. Si forma invece una pellicola di biossido di titanio che si ripristina quasi istantaneamente ovunque sia presente una traccia di umidità o ossigeno, quindi un graffio non diventa un punto di corrosione. La pellicola ha dei limiti: l'acido fluoridrico la attacca direttamente, il cloro secco provoca attacco rapido e ignizione a 30 degrees C e gli interstizi in acqua di mare sopra circa 82 degrees C ne causano la degradazione locale.
Il titanio Grade 2 è magnetico?
Il titanio Grade 2 è paramagnetico, con permeabilità magnetica relativa solo marginalmente superiore a 1.0, quindi la prassi ingegneristica lo considera non magnetico. Non trattiene un magnete e non altera i campi vicini in misura rilevante per strumentazione, ambienti MRI o alloggiamenti di sensori. La permeabilità non viene verificata da B265 o B348, quindi un limite dichiarato richiede una prova supplementare nell'ordine.
Il titanio Grade 2 è titanio puro?
È commercialmente puro, non chimicamente puro. Le norme non analizzano mai direttamente il titanio: limitano gli elementi interstiziali e il ferro, quindi determinano il titanio per differenza, collocandolo sopra 98,9 per cento secondo i limiti ASTM B265. L'ossigeno svolge il ruolo principale nella progressione dei gradi: Grade 1 è limitato a 0,18 per cento, Grade 2 a 0,25 per cento e Grade 3 a 0,35 per cento, motivo per cui i minimi di resistenza a trazione salgono da 240 a 345 a 450 MPa.
Come si confronta il titanio Grade 2 con l'acciaio inossidabile 316L?
Grade 2 è circa il 44 per cento più leggero, con 4,51 g/cm³ rispetto a circa 7,98 g/cm³, e parte da un carico di snervamento specificato superiore, 275 MPa minimo rispetto a 170 MPa per la lamiera spessa 316L secondo ASTM A240. La differenza decisiva è il comportamento nei cloruri: Grade 2 non mostra sostanzialmente corrosione misurabile in acqua di mare a temperatura ambiente, mentre l'inossidabile austenitico è soggetto a corrosione per vaiolatura e tensocorrosione da cloruri. Negli acidi riducenti l'ordine si inverte, poiché Grade 2 si ferma a circa il 7 per cento di acido cloridrico e la soluzione in titanio in tale caso è Grade 7.
Dettagli delle specifiche con fonti
In condizione ricotta, Grade 2 (UNS R50400) deve soddisfare una resistenza a trazione minima di 345 MPa (50 ksi), un carico di snervamento tra 275 e 450 MPa e un allungamento minimo del 20%, secondo ASTM B265, Table 2; ASTM B348 applica lo stesso minimo di trazione di 345 MPa a barra e billetta.
I limiti degli interstiziali definiscono il grado: l'ossigeno è limitato a 0,25% e il ferro a 0,30% secondo ASTM B265, Tabella 1. La densità è 4,51 g/cm³ (ASM Handbook, Vol. 2), e la designazione europea Werkstoff 3.7035 nella DIN 17850 comprende la composizione non legata equivalente.