Gr2 לעומת Gr7: איזו דרגת טיטניום שולטת על צורכי רכיבים קריטיים?

במערכת חומרי סגסוגת טיטניום,Gr2 (רמת טיטניום טהור מסחרית)וGr7 (Ti-0.15Pd סגסוגת עמידה בפני קורוזיה)הן שתי דרגות בשימוש נרחב עם מאפיינים ברורים. הראשון שולט בתחומים כלליים-תכליתיים כ"כלי-תעשייתי", בעוד שהאחרון מציג ערך שאין לו תחליף בסביבות קורוזיביות קיצוניות עקב תוספת מדויקת של עקבות פלדיום.

 

I. הבדלי הרכב: שינוי איכותני בביצועים המופעל על ידי תוספות עקבות

Gr2 Core הרכב

טיטניום טהור מסחרי עם תכולת טיטניום גדולה מ-99.2% או שווה ל-99.2% וללא תוספת יסודות סגסוגת. תקני בקרת טומאה: O פחות או שווה ל-0.25%, Fe פחות או שווה ל-0.30%, N פחות או שווה ל-0.03%, C פחות או שווה ל-0.08%, H פחות או שווה ל-0.015%.

 

Gr7 Core הרכב

מבוסס על Gr2 כמטריקס, עם תוספת של 0.12-0.25% פלדיום (Pd). מחווני בקרת הטומאה זהים ל-Gr2, עם מפרט התוכן עבור פלדיום בלבד.

 

 

II. השוואת ביצועים

 

 

ממד ביצועים	גר2	Gr7
מאפיינים מכניים (מצב חישול)	חוזק מתיחה: 345-550MPa, חוזק תפוקה: גדול או שווה ל-275MPa, התארכות: גדולה או שווה ל-20%, קשיות: HV 120-200, פלסטיות ויכולת צורה טובה	כמעט זהה ל-Gr2. הערכים המינימליים של פרמטרים מכאניים הליבה כגון חוזק מתיחה וחוזק תפוקה זהים. ביצועי עבודה וריתוך קרים שומרים גם על היתרונות של Gr2, וניתן להתאים תהליכי עיבוד Gr2 קיימים ללא התאמת פרמטרי עיבוד.
עמידות בפני קורוזיה	עמידות בפני קורוזיה מצוינת, מסוגלת לעמוד בפני חומרים קורוזיביים עדינים כגון חומצה הידרוכלורית מדוללת (פחות או שווה ל-10%), מי ים ותמיסות חומציות חלשות. עמידות בפני קורוזיה טובה בסביבות כלוריד, אך קצב הקורוזיה עולה באופן משמעותי במדיות מפחיתות חזקות כגון חומצה הידרוכלורית מרוכזת ומימן גופרתי.	עמידות בפני קורוזיה משודרגת משמעותית. התוספת של פלדיום מאפשרת לו לעמוד בפני חומרים קורוזיביים חזקים כמו חומצה הידרוכלורית מרוכזת (37%), H₂S ונתרן היפוכלוריט. לדוגמה, בתמיסת נתרן היפוכלוריט 90 מעלות, שיעור הקורוזיה של Gr7 נמוך ב-70% מזה של Gr2, במיוחד מראה יתרונות משמעותיים בהפחתת חומצות וכלור- המכילות סביבות קורוזיביות חזקות.
מאפייני עיבוד	ביצועי עבודה קרים, יצירה חמה וריתוך מצוינים. טמפרטורת חישול: 650-750 מעלות. טיפול כבישה לאחר ריתוך יכול לעמוד בדרישות הביצועים, עם עלות עיבוד נמוכה.	מאפייני העיבוד זהים בעצם ל-Gr2, מלבד שטמפרטורת החישול מעט גבוהה יותר (בסביבות 800 מעלות). עם זאת, אין הבדל מהותי בקושי העיבוד הכולל ובדרישות התהליך, ואין צורך בציוד עיבוד מיוחד.
עֲלוּת	עלות נמוכה. חומר הגלם הוא טיטניום טהור, תהליך ההיתוך פשוט, ומחיר השוק הוא ברמה המקובלת של טיטניום טהור מסחרית.	עלות גבוהה בהרבה מ- Gr2. בשל תוספת פלדיום מתכת יקרה והצורך בשליטה מדויקת על הפיזור האחיד של הפלדיום במהלך ההיתוך, הן עלויות חומרי הגלם והן עלויות התהליך גדלות באופן משמעותי.

 

III. תרחישי יישום: הסטה מדויקת בין תכלית- כללית למטרה מיוחדת-

גר2

מתאים לתרחישים עם סביבות קורוזיביות קלות ורגישות לעלות, כגון מאיידים במפעלי התפלת מי ים, צינורות ספינות, טבעות איטום רגילות של מחליפי חום בתעשייה הכימית, צינורות ריסוס במערכות פירוק גזי פליטה ותרחישים רפואיים הדורשים תאימות ביולוגית כגון שתלים דנטליים.

 

Gr7

מתמקד בסביבות קשות עם קורוזיה חזקה, כגון תאים אלקטרוליטים בתעשיית הכלור-אלקלי, תותבי תסיסה של כורים, אטמי שסתומים עמידים בפני כלור רטוב וציוד כימי שצריך לעמוד בפני קורוזיה H₂S. בתרחישים אלה, חיי השירות של Gr7 יכולים להיות יותר מפי שניים מחומרים רגילים, והוא יכול אפילו להחליף כמה רכיבי Hastelloy במחיר גבוה-.

 

 

IV. בחירת חומרים

1. קח קורוזיביות סביבתית כבסיס הליבה

• Gr2: חומר נייטרלי/מחמצן חלש (מי ים, מים מתוקים, אוויר לח וכו')
• Gr7: חומצות מפחיתות (גדול או שווה ל-5% חומצה הידרוכלורית/חומצה גופרתית), תמיסות המכילות כלור-בטמפרטורה גבוהה, וסביבות חימצון- מתחלפות

 

2. הערכת בשילוב עם דרישות מכניות ועיבוד

שני החומרים ישימים כאשר חוזק המתיחה הוא 345-550MPa ונדרש יצירת ריתוך מורכב.

• Gr2: בחר ב-Gr2 עבור חלקים סטנדרטיים-המוניים (עלות נמוכה)
• Gr7: עבור חלקים קטנים בצורת-אצווה מיוחדת-, ניתן לתעדף את Gr7 בהתאם לדרישות עמידות בפני קורוזיה (תאימות תהליכים טובה, הפחתת השקעה בעובש)

 

3. מבוסס על חשבונאות עלות מחזור החיים הכוללת

• עלות חומר הגלם של Gr7 גבוהה ב-30%-50% מזו של Gr2, אך חיי השירות שלו בסביבות קורוזיביות הם פי 2-5 מזה של Gr2.
• עבור שירות-לטווח קצר (פחות מ-5 שנים או שווה ל-5 שנים) ותרחישים מעט קורוזיביים, ל-Gr2 יש ביצועי עלות טובים יותר.
• עבור שירות-לטווח ארוך (מעל או שווה ל-10 שנים) או ציוד מפתח עם קורוזיה חמורה, Gr7 יכול להשיג חיסכון כולל בעלויות על ידי הארכת חיי השירות והפחתת תחזוקה.

 

4. הצעות משלימות לתרחישים מיוחדים

• תחום רפואי: Gr2 עבור שתלים לטווח קצר-(ציפורניים לקיבוע שבר), Gr7 בראש סדר העדיפויות עבור שתלים לטווח ארוך- (מפרקים מלאכותיים)
• תחום תעופה וחלל: Gr2 עבור חלקים מבניים בסביבות לא-קורוזיביות; יש להעריך צינורות במגע עם דלקים/חומרי חמצון בהתאם לקורוזיביות בינונית, וניתן להשתמש ב-Gr7 במידת הצורך.