لوله تیتانیوم GR1 در مقابل GR2: ترکیب، استحکام و انتخاب
May 15, 2026
GR1 و GR2: اسب های کاری تیتانیوم خالص
درجه 1 (GR1) و درجه 2 (GR2) از نظر تجاری تیتانیوم خالص هستند که بر کاربردهای لوله کشی، لوله، مبدل حرارتی و تجهیزات شیمیایی غالب هستند. GR1 مربوط به UNS R50250 و GR2 به UNS R50400 است. هر دو گرید به صورت لوله و لوله بدون درز در ASTM B861، لوله جوشی در ASTM B862، و کندانسور و لوله مبدل حرارتی در ASTM B338، با ورق و صفحه در ASTM B265 تولید می‌شوند. تفاوت عملی بین آنها به تفاوت اندک در محتوای اکسیژن و آهن برمی گردد که به تفاوت قابل اندازه گیری در استحکام و شکل پذیری تبدیل می شود.
مقایسه ترکیب شیمیایی
| عنصر | تیتانیوم GR1 (وزنی %) | GR2 تیتانیوم (وزنی %) |
|---|---|---|
| تیتانیوم (Ti) | 99.5 دقیقه | 99.2 دقیقه |
| اکسیژن (O) | حداکثر 0.18 | حداکثر 0.25 |
| آهن (آهن) | حداکثر 0.20 | حداکثر 0.30 |
| کربن (C) | حداکثر 0.08 | حداکثر 0.08 |
| نیتروژن (N) | حداکثر 0.03 | حداکثر 0.03 |
| هیدروژن (H) | حداکثر 0.015 | حداکثر 0.015 |
اکسیژن عامل اصلی تمایز است: تیتانیوم را با سخت شدن محلول جامد-تقویت می‌کند اما شکل‌پذیری را کاهش می‌دهد. محدودیت کمتر اکسیژن GR1 به این دلیل است که نرم تر، انعطاف پذیرتر و کمی مقاوم تر از GR2{3}}در برابر خوردگی است، در حالی که محدودیت های بالاتر GR2 حدود 40 درصد استحکام بیشتری به آن می دهد.
مقایسه خواص مکانیکی
| اموال | لوله GR1 | لوله GR2 |
|---|---|---|
| چگالی (g/cm3) | 4.51 | 4.51 |
| نقطه ذوب (درجه سانتیگراد) | 1,668 | 1,668 |
| مقاومت کششی (MPa) | 240 دقیقه | 345 دقیقه |
| قدرت تسلیم 0.2٪ (MPa) | 170 دقیقه | 275 دقیقه |
| ازدیاد طول (%) | 24 دقیقه | 20 دقیقه |
| شکل پذیری | بهترین؛ مناسب برای طراحی عمیق | خوب |
| قابلیت جوشکاری | عالی | عالی |
| مقاومت در برابر خوردگی | عالی | عالی |
مقادیر از حداقل الزامات ASTM B861 و B862 برای لوله پیروی می‌کنند که با ویژگی‌های آنیل شده معمولی هر دو درجه مطابقت دارد. برای کاربردهایی که به حداکثر چقرمگی نیاز دارند، مانند آسترهای فلنجی و عملیات کشش عمیق عمیق، GR1 ترجیح داده می شود. برای خطوط انتقال فشار که در آن اندکی استحکام بیشتر باعث صرفه جویی در ضخامت دیوار می شود، GR2 انتخاب اقتصادی است.
ساخت: جوشکاری و شکل دهی
هر دو گرید به راحتی با جوش قوسی تنگستن گاز (GTAW/TIG) با استفاده از پرکننده ERTi-1 برای GR1 و پرکننده ERTi-2 برای GR2 جوش می‌شوند. محافظ آرگون روی سطح و ریشه جوش مورد نیاز است، نیازی به پیش گرما نیست و عملیات حرارتی پس از جوش معمولاً برای این گریدهای بدون آلیاژ لازم نیست. GR1 بهترین تیتانیوم خالص برای کشش عمیق، ریسندگی و شکل‌دهی شدید سرد است زیرا استحکام تسلیم کم و کشیدگی زیاد دارد. GR2 را می توان با کمی بیشتر فنر تشکیل داد، اما هنوز هم بسیار شکل پذیرتر از هر آلیاژ تیتانیوم است.
راهنمای کاربرد بر اساس صنعت
| صنعت | برنامه معمولی | درجه توصیه شده |
|---|---|---|
| پردازش شیمیایی | لوله‌های{0}مقاوم در برابر خوردگی، پوشش‌های راکتور، لوله‌های مبدل حرارتی | GR1 یا GR2 |
| دستگاه های پزشکی | ایمپلنت بر اساس ASTM F67، ابزار جراحی | GR1 (خلوص / شکل پذیری بالاتر) |
| هوافضا | کانال کشی سبک، آسترهای محافظ | هر دو |
| نمک زدایی و دریایی | لوله کشی آب دریا، لوله های کندانسور | GR2 (استحکام) با GR1 برای آستر |
| الکترونیک | اجزای دقیق در جوهای خورنده | هر دو |
GR1 در زمینه پزشکی به تیتانیوم خالص تجاری منطبق با ASTM F67 اشاره دارد که برای ایمپلنت های دندانی و صفحات شکستگی که در آن شکل پذیری و زیست سازگاری در اولویت هستند، استفاده می شود. GR2 درجه پیش‌فرض برای لوله‌کشی صنعتی است، زیرا بیشترین نیازهای فشار و خوردگی را با کمترین هزینه در هر متر برآورده می‌کند.
نحوه انتخاب بین GR1 و GR2
Start from the design pressure and temperature: if the required wall thickness at 345 MPa allowable stress is acceptable and the fabrication involves mostly welding, GR2 is the standard answer. If the component is deep-drawn, spun, or bent to tight radii, or if maximum corrosion margin in hot chlorides is needed, GR1 avoids cracking and simplifies forming. When in doubt, specify GR2 for piping and GR1 for liners and complex-formed parts; both are stocked by titanium suppliers in seamless and welded forms with full mill certificates per EN 10204 type 3.1.
سوالات متداول
تفاوت اصلی لوله تیتانیوم GR1 و GR2 چیست؟
تفاوت در محتوای اکسیژن و حداقل خلوص است: GR1 دارای حداکثر اکسیژن 0.18 درصد و دقیقه تیتانیوم 99.5 درصد است که شکل پذیری بالاتری را ارائه می دهد. GR2 دارای حداکثر اکسیژن 0.25 درصد و دقیقه تیتانیوم 99.2 درصد است که حدود 40 درصد استحکام بالاتری دارد.
اعداد UNS برای لوله تیتانیوم GR1 و GR2 چیست؟
GR1 UNS R50250 و GR2 UNS R50400 است. هر دو توسط ASTM B861 برای لوله های بدون درز، ASTM B862 برای لوله های جوش داده شده، و ASTM B338 برای لوله مبدل حرارتی پوشش داده شده اند.
کدام درجه برای طراحی عمیق بهتر است؟
GR1 بهتر است زیرا استحکام تسلیم کم و ازدیاد طول آن باعث تغییر شکل شدید بدون ترک می شود. GR2 قابل اجرا است اما برگشت فنری بیشتری را نشان می دهد و به نیروی شکل دهی بیشتری نیاز دارد.
آیا لوله تیتانیوم GR1 را می توان با پرکننده ERTi-2 جوش داد؟
بله، پرکننده ERTi-2 ممکن است برای اتصالات GR1 زمانی که استحکام جوش بالاتری مورد نظر است استفاده شود. پرکننده ERTi-1 حداکثر انعطاف پذیری را حفظ می کند و برای آسترها و مجموعه های درجه پزشکی ترجیح داده می شود.
آیا تیتانیوم GR2 برای ایمپلنت های پزشکی مناسب است؟
تیتانیوم خالص تجاری برای ایمپلنت تحت ASTM F67 مشخص شده است که شامل هر دو درجه می شود. GR2 در جایی استفاده می شود که استحکام کمی بالاتر مفید است، در حالی که GR1 برای حداکثر شکل پذیری انتخاب می شود.
کدام گرید مقاومت به خوردگی بهتری دارد؟
هر دو در اکثر رسانه ها عالی و تقریباً برابر هستند. خلوص کمی بالاتر GR1 یک مزیت حاشیه ای در کلریدهای احیا کننده گرم می دهد، در حالی که در عمل هر دو از فولاد ضد زنگ در خدمات آب دریا و سفید کننده بهتر عمل می کنند.
