​‌​​‌​

Ti Grade 2 / UNS R50400 / AMS 4902 / AMS 4941 / AMS 4942 / AMS 4951

​‌​​‌​

Ti Grade 2, titanium alaşımının saf titanyumun bir diğer çeşididir ve titanium unalloyed (alaşımsız) formu olarak bilinir. Ti Grade 1‘e benzer şekilde çok yüksek safiyet sunar, ancak mekanik özellikleri açısından daha yüksek dayanım sağlar. %99.2 titanyum içerir ve korozyon direnci, hafiflik ve biyo uyumluluğu ile öne çıkar.

Ticari saflıktaki titanyum kaliteleri mükemmel dayanç-yoğunluk oranına ve iyi bir korozyon direncine sahiptir. Bu özellikleri, ticari saflıktaki titanyumları, düşük kütle kuvvetleri ile birlikte ağırlık tasarrufu sağlayan yapılardaki bileşenlerin imalatı için ve ayrıca yüksek korozyon direnci gerektiren bileşenler için uygun hale getirmektedir. Buna ek olarak, titanyumun düşük termal genleşmesi nedeniyle, titanyum yapılarındaki termal stresler diğer metalik malzemelerinkinden daha düşüktür. Bu özellik ile birlikte Titanyum komponentler günümüzde her geçen gün farklı sektörlerde tercih sebebi olmaya başlamıştır. Malzemeler, olağanüstü biyo uyumluluklarından dolayı tıp sektöründe de yaygın şekilde kullanılmaktadır.​‌​​‌​

Uygulama Alanları: Kimya Sanayii, Uzay ve Havacılık Sanayii, Medikal Uygulamalar.

İşlenebilirlik: Saf titanyumdan biraz daha yüksek mekanik özelliklere sahip olduğundan, işlenmesi de biraz daha zordur, ancak geleneksel işleme teknikleri ile işlenebilir. İşlenebilirlik, alaşımın sertliği, yüksek erime noktası ve yüksek sıcaklıkta işlenme gereksinimi gibi faktörlere bağlıdır.​‌​​‌​

1. Makine İşleme:
   • Frezeleme, tornalama, delik açma gibi işlemlerle işlenebilir, ancak işleme sırasında düşük hızda işleme yapılması önerilir. Kesici takımlar genellikle sert alaşım ve karbür olmalıdır.
   • Ayrıca, kesme sıvıları ve soğutma sıvıları kullanarak, titanyumun aşırı ısınması önlenmelidir.​‌​​‌​
2. Kaynak:
   • TIG (Tungsten Inert Gas) ve MIG (Metal Inert Gas) kaynak yöntemleriyle kaynak yapılabilir. Kaynak sırasında, koruyucu gazlar (örneğin argon) kullanarak oksitlenmesi engellenmelidir.​‌​​‌​
3. Soğuk Şekillendirme:
   • Soğuk şekillendirme işlemleri, Ti Grade 2 için uygundur ve genellikle plazma kesme ve bükme işlemleri de yapılabilir.​‌​​‌​
4. Sıcak Şekillendirme:
   • Sıcak şekillendirme işlemleri için uygundur, ancak sıcaklıklar çok yüksek olmamalıdır. Titanyum alaşımlarında genellikle aşağı sıcaklıkta işleme önerilir.​‌​​‌​

​‌​​‌​

​‌​​‌​

Titanyum Grade 2 Nedir — ve Neden Endüstriyel Titanyumun Fiilî Standardıdır​‌​​‌​

​‌​​‌​

​‌​​‌​

Titanyum Grade 2 (UNS R50400 / W.Nr. 3.7035 / DIN Ti 2 / ticari adıyla Ti 99,6), alaşımsız (ticari saflıkta, CP) titanyumun iş atıdır. Oda sıcaklığında tek fazlı HSP (α) titanyumdur: ikinci faz yok, çökelti yok, sertleştirici mekanizma yok. Isıl işlemle sertleştirilemez. Mukavemetini yalnızca soğuk deformasyondan ve arayer atomlarından alır.

Grade 2’yi Grade 1’den ayıran bilinçle eklenmiş hiçbir alaşım elementi yoktur. İkisi de alaşımsız titanyumdur; karbon, azot ve hidrojen tavanları birebir aynıdır. Şartname metninde farklı olan yalnızca iki satır vardır: oksijen (%0,25’e karşı %0,18) ve demir (%0,30’a karşı %0,20). Bu iki satır asgari akmayı 138 MPa’dan 275 MPa’ya, kabaca iki katına çıkarır — ve Grade 2’yi kod hesabı yapılabilen tek pratik CP kalitesi hâline getiren şey budur.​‌​​‌​

Oksijen ne yapıyor — ve Grade 2 neden “tatlı nokta”​‌​​‌​

Oksijen titanyumda bir kirlilik değil, alaşım elementidir. HSP kafesin arayer boşluklarına yerleşir, kafesi çarpıtır ve dislokasyon hareketini engeller — tam anlamıyla katı çözelti sertleşmesi. Akma ve çekme yükselir; uzama, şekillendirilebilirlik ve kırılma tokluğu düşer; β transus yukarı kayar (Grade 1’de ~888 °C, Grade 2’de ~913 °C). Demir ise bir β stabilizörüdür: tane sınırlarında az miktarda β bırakır ve demirce zengin bölgeler indirgeyici asitte ve aralık korozyonunda zayıf noktadır.

Grade 2’nin ticari hâkimiyetinin sebebi tek cümleyle şudur: arayer içeriği, mühendislik açısından anlamlı bir mukavemet (275 MPa akma) ile hâlâ çok iyi bir süneklik (%20 asgari, tipik olarak %25’in üzerinde) arasındaki en iyi dengeyi tutar. Grade 1 kaynak edilebilir ama kod hesabında et kalınlığını şişirir; Grade 3 ve 4 mukavemet verir ama şekillendirilemez ve kaynak sünekliği düşer. Grade 2 hem kaynak edilir, hem şekillendirilir, hem de ASME hesabına girer. Bu üçlüyü aynı anda sağlayan başka bir alaşımsız titanyum kalitesi yoktur.​‌​​‌​

Ürün Formuna Göre Standartlar

Titanyum, nikel alaşımlarının aksine ürün formuna göre ayrı ayrı numaralanmış bir ASTM ailesine sahiptir — ve Grade 2 bu ailenin HER şartnamesinde kapsanır. Aşağıdaki tablo sipariş yazarken doğrudan kullanılabilir.​‌​​‌​

ASME Kod Kabulü ve AZAMİ KOD SICAKLIKLARI​‌​​‌​

Titanyumda tavan, alışkın olduğunuz nikel alaşımlarına göre çarpıcı biçimde düşüktür ve bu bir metalurjik limit değil, bir KOD limitidir. Grade 2 315 °C’de metalurjik olarak gayet iyi durumdadır; kod, sürünme ve uzun süreli oksidasyon verisi olmadığı için orada durur. Ailedeki kod satırlarının çoğu zaten Grade 2 üzerinden yayımlanmıştır — Grade 2, ASME kapsamı en iyi belgelenmiş alaşımsız titanyum kalitesidir.

“H” kalitesi nedir ve Grade 2H almaya değer mi

H kalitesi, kimyası birebir aynı olan ama asgari çekme mukavemeti yükseltilmiş bir kalitedir. Grade 2H, Grade 2 ile tamamen aynı bileşime sahiptir — aynı UNS numarası, aynı O, Fe, C, N, H tavanları. Tek fark asgari çekmenin 345 MPa (50 ksi) yerine 400 MPa (58 ksi) olarak garanti edilmesidir; akma her ikisinde de 275 MPa, uzama her ikisinde de %20‘dir.
Gerekçe istatistikseldir. Malzeme Teknolojisi Enstitüsü ve Uluslararası Titanyum Birliği önce 400’den fazla ticari döküm, sonra 5.200’den fazla ticari test raporu incelemiş ve %99’dan fazlasının 58 ksi asgarisini zaten sağladığını göstermiştir. Yani H kalitesi yeni bir malzeme değil, zaten var olan mukavemetin koda kabul ettirilmesidir. Yayımlanmış bir örnekte Bölüm VIII Div. 2 (Sınıf 2) kuralları altında Grade 2H kullanmak, Div. 1’e göre yaklaşık %14 malzeme tasarrufu sağlamaktadır.
Pratik cevap: kalın cidarlı, büyük çaplı bir kap yapıyorsanız ve tasarım Div. 2’ye geçebiliyorsa 2H sorun: aynı metal, aynı fiyat civarı, daha ince cidar. İnce sac, eşanjör borusu ve genel borulamada fark pratikte kaybolur; orada 2H istemek yalnızca tedarikçi havuzunuzu daraltır.​‌​​‌​

Standardı OLMAYAN Ürün Formları — Ticari Olarak En Değerli Bölüm

Grade 2 kapsamı en geniş titanyum kalitesidir; boşluklar azdır ama pahalıdır. Satış mühendislerinizin ezberlemesi gereken bölüm.​‌​​‌​

Kimyasal Bileşim​‌​​‌​

Alaşımsız titanyumda “bileşim” demek, arayer tavanlarını yazmak demektir. Sertifikada beş satır vardır; ikisi (oksijen, demir) kaliteyi tanımlar.

Mekanik Değerler​‌​​‌​

Şartname asgarileri ile fabrika tipiklerini asla karıştırmayın. Satın alma asgariler üzerinden yapılır; tipikler hiçbir şeyin garantisi değildir.​‌​​‌​

Fiziksel Özellikler

Isıl İşlem ve Isıl Kararlılık

​‌​​‌​

​‌​​‌​

Önce en önemli cümle: Grade 2 ısıl işlemle sertleştirilemez. Tek fazlı α titanyumda çözelti alma + yaşlandırma yoktur, martenzit yoktur, çökelti yoktur. Isıl işlemin amacı yumuşatmak, gerilim almak ve boyut kararlılığı sağlamaktır.

Kaynak​‌​​‌​

Titanyum kaynağı zor değildir; TEMİZ kaynak zordur. Grade 2 metalurjik olarak kolay kaynaklanır — tek faz, sertleşme yok, ön ısıtma yok, çatlama yok. Bütün risk tek yerdedir: sıvı ve sıcak titanyumun oksijeni, azotu ve hidrojeni açgözlülükle emmesi.

Talaşlı İmalat​‌​​‌​

Grade 2 ailenin en kolay talaşlı imalat edilen alaşımsız kalitesidir — ama “kolay” burada göreceli bir kelimedir. Grade 1’e göre daha yüksek oksijeni sayesinde daha temiz talaş kırar; buna karşılık Grade 2 de sürtündüğü anda peklesir, ısıyı kesme kenarında biriktirir ve keskin olmayan takımı hızla bitirir.

Korozyon — Neden İyi Olduğu ve NEREDE BAŞARISIZ OLDUĞU​‌​​‌​

Titanyumun korozyon direncinin tamamı tek bir şeye bağlıdır: kendiliğinden oluşan TiO₂ pasif filmi. Bu film son derece kararlı, sıkı yapışkandır ve kendini onarır — ama yalnızca ortamda oksijen ya da su varsa. Ortam filmi besliyorsa titanyum neredeyse dokunulmazdır; besleyemiyorsa sıradan bir aktif metaldir. Grade 1 ile Grade 2’nin korozyon davranışı pratikte aynıdır; kalite seçimi korozyona değil, mukavemete ve koda göre yapılır.

Sık Sorulan Sorular​‌​​‌​

Müşteri Grade 2H istiyor. Elimizde Grade 2 stoğu var. Sertifikayı 2H olarak verebilir miyiz?

Kimya bakımından evet, mekanik bakımından ise ancak o dökümün çekme değeri gerçekten sağlıyorsa. Grade 2H, Grade 2 ile birebir aynı kimyaya ve aynı UNS numarasına (R50400) sahiptir; ayrı bir malzeme değildir. Fark tek bir satırdadır: asgari çekme 345 MPa yerine 400 MPa (58 ksi) olarak garanti edilir. Akma (275 MPa) ve uzama (%20) değişmez.
İyi haber: pratikte çoğu Grade 2 dökümü bu değeri zaten aşar. Yayımlanmış istatistik nettir — 5.200’den fazla ticari test raporunun %99’dan fazlası 58 ksi asgarisini sağlamıştır; H kalitesinin var olma sebebi de zaten budur. Tipik fabrika değeri 20 °C’de ~483 MPa (70 ksi) mertebesindedir.
Ama prosedür önemlidir. Dökümün orijinal sertifikasındaki gerçek çekme değeri 400 MPa’yı sağlıyorsa ve fabrika bunu 2H olarak çift işaretlemişse sorun yoktur. Sağlamıyorsa — ya da sertifika yalnızca “≥345 MPa” yazıp gerçek değeri vermiyorsa — malzemeyi 2H diye satamazsınız; tedarikçiden gerçek çekme değerini ya da 2H olarak çift işaretlenmiş yeni bir sertifika isteyin.
Ve bir de şunu sorun: 2H gerçekten gerekli mi? Tek faydası daha yüksek kod emniyet gerilmesi, dolayısıyla daha ince cidardır. Kalın cidarlı, büyük çaplı bir Div. 2 kabında bu anlamlıdır — yayımlanmış bir örnekte Div. 1’e göre ~%14 malzeme tasarrufu. İnce sac, eşanjör borusu ve genel borulamada fark kaybolur; orada 2H şartı yalnızca tedarikçi havuzunu daraltır.​‌​​‌​

Şartname “Titanyum Grade 2, ASME Bölüm VIII, 400 °C tasarım sıcaklığı” diyor. Verebilir miyiz?

Basınç taşıyan eleman olarak hayır — ve sebep metalurjik değil, bir kod limitidir. Bu ikisini karıştırmayın.
Metalurjik olarak Grade 2 400 °C’de sorunlu değildir: faz dönüşümü yok, gevrekleşme penceresi yok, β transus çok uzakta (~913 °C). Malzeme sadece zayıflar — yayımlanmış tipik veri çekmenin 20 °C’de ~483 MPa’dan 300 °C’de ~228 MPa’ya düştüğünü, buna karşılık uzamanın %43’e çıktığını gösterir.
Sorun kod kapsamıdır ve tavan şaşırtıcı derecede alçaktır: 315 °C (600 °F). Bu rakam alaşımsız titanyum için tüm uygulamalarda geçerlidir — Bölüm VIII Div. 1 ve Div. 2, Bölüm III Sınıf 2/3, Bölüm XII. 315 °C üzerinde kod emniyet gerilmesi yoktur, yani 400 °C’de tasarım yapacak bir sayıya sahip değilsiniz.
Ve en çok unutulan kalem flanşlardır. ASME B16.5 titanyumu kapsamaz. Titanyum flanş B16.5 ölçülerinde imal edilir ama derecelendirmesi Ek A’ya göre hesaplanmak zorundadır; “Class 300 titanyum flanş” tek başına bir derecelendirme değildir — ve teklifteki fiyat farkının önemli bir kısmı bu mühendislik işinden gelir.
Gerçekçi cevaplar: proses izin veriyorsa tasarım sıcaklığını 315 °C’ye indirtin; gerçekten 400 °C gerekiyorsa titanyum ailesinden çıkın ve kod kapsamı yukarıda olan bir nikel alaşımına geçin (alaşım 825, C-276); ya da titanyumu kod onaylı bir taşıyıcı üzerinde basınç taşımayan astar veya kaplama olarak kullanın — deniz suyu ve klorür tarafında bu çok yaygın ve çok ekonomik bir çözümdür. Yapmamanız gereken, bir katalogdan “titanyum 500 °C’ye kadar iyidir” alıntılayıp bunun bir tasarım sıcaklığına dönüşmesine izin vermektir.​‌​​‌​

Deniz suyu eşanjörümüzde Grade 2 boru kullanacağız. Nelere dikkat etmeliyiz?

Grade 2 bu görev için dünyanın fiilî standardıdır — ama üç tuzak vardır ve üçü de korozyon verisiyle değil, sistem tasarımıyla ilgilidir.
Birincisi galvanik çift, ve yönü çoğu kişinin sandığının tersidir. Titanyum deniz suyunda pasiftir ve kendisi saldırıya uğramaz; ama çiftin diğer üyesini hızlandırır. Titanyum boru demetini karbon çeliği bir boru levhasına, alüminyum bronza ya da sıradan paslanmaza bağlarsanız korozyona uğrayan titanyum değil, diğer metaldir — ve titanyum katot alanı büyük olduğu için etki şiddetlidir. Çözüm tüm ıslak yüzeyi titanyum yapmak, izolasyon/kaplama kullanmak ya da bilinçli bir kurban anot planı kurmaktır.
İkincisi katodik koruma ve hidrojen. Galvanik sorunu “empresli akımla katodik koruma” ile çözmeye kalkarsanız titanyumu katot yaparsınız ve yüzeyinde hidrojen üretirsiniz. 77 °C üzerinde ve pH <3 ya da >12 bölgesinde bu hidrojen gevrekleşmesine yol açar; nötre yakın tuzlu suda eşik olarak −0,70 V (SCE)’den daha negatif potansiyel verilir. Titanyumu aşırı korumayın.
Üçüncüsü sıcaklık ve aralık. Grade 2’nin deniz suyundaki genel korozyon direnci olağanüstüdür, ama aralık korozyonu ~82 °C (180 °F) üzerinde gerçek bir risktir ve düşük pH eşiği daha da aşağı çeker. Riskli yerler conta altı, boru–boru levhası mahmuzlanma bölgesi ve birikinti altıdır. Sıcak tuzlu su varsa doğru cevap Grade 2 değil, Grade 7 / Grade 16 (paladyumlu) ya da Grade 12’dir.
Ve bir bonus — sahada en sık görülen gerçek arıza sebebi: titanyumun modülü 105 GPa, yani çeliğin yarısıdır; aynı geometride iki kat sehim ve daha düşük titreşim frekansı demektir. Deniz suyu eşanjörlerinde akışa bağlı titreşim ve destek aralığı, korozyondan daha sık arıza sebebidir. Boru et kalınlığını korozyon payına göre değil, titreşime göre seçin — titanyumda korozyon payı zaten fiilen sıfırdır.​‌​​‌​

Hidroklorik asit hattımız için Grade 2 teklif edebilir miyiz?

Çok büyük olasılıkla hayır — ve bu, titanyumun en yaygın yanlış uygulanma biçimidir.
Titanyumun HCl’deki sınırı dardır: oda sıcaklığında yaklaşık %7‘ye kadar kullanışlı bir direnç vardır. Kaynama noktasında ise %2’nin üzerinde korozyon hızı 280 mpy (~7,1 mm/yıl) mertebesine çıkar — yani malzeme fiilen çözülür. Sülfürikte durum daha da dardır: oda sıcaklığında ~%5, 0 °C’de ~%20, kaynamada %0,5 gibi düşük bir derişimde bile yüksek korozyon.
Sebep tek cümlede: TiO₂ filmi kendini onarmak için ortamda oksijen ya da bir yükseltgen ister; havası alınmış, sıcak, indirgeyici asitte o yükseltgen yoktur.
Ama önemli bir istisna var ve doğru soruyu sormanız gerekir: akışta ferrik veya kuprik iyon var mı? Titanyumda Fe³⁺ ve Cu²⁺ bir tehdit değil, İNHİBİTÖRDÜR — indirgeyici asitte titanyumu pasifleştirirler; yayımlanmış veri %20’lik sülfürik asitte ferrik veya kuprik iyonun korozyonu önlediğini gösterir; yukarı akışta karbon çeliği olan gerçek bir hat çoğu zaman bu iyonları zaten üretir. Bu, Hastelloy B ailesinin tam tersidir — orada aynı iyonlar arızanın birinci sebebidir.
Pratik yol haritası: derişim, sıcaklık, havalandırma durumu ve ferrik/kuprik iyon analizini müşteriden yazılı isteyin. Asit seyreltik, soğuk ve yükseltgen içeriyorsa Grade 2 çalışabilir — ama bu şartları sipariş teyidine yazın. Asit sıcak, derişik ya da havası alınmışsa doğru cevap Grade 7 veya Grade 16 (paladyumlu titanyum), ya da ailenin tamamen dışında Hastelloy B-3‘tür. Ve akışta hidroflorik asit ya da florür varsa hiçbir titanyum kalitesi çalışmaz — bu tartışmasızdır.​‌​​‌​

Veri sayfalarında sık rastlanan hatalar — sipariş vermeden önce kontrol edin

1. “Grade 2H farklı bir alaşımdır” — YANLIŞ. Kimyası ve UNS numarası (R50400) Grade 2 ile birebir aynıdır. Fark yalnızca asgari çekmenin 345 yerine 400 MPa garanti edilmesidir; akma ve uzama değişmez.
2. AMS-T-9046 / MIL-T-9046 “CP” numaralandırması TERSTİR. CP-3 = Grade 2, CP-4 = Grade 1, CP-1 = Grade 4. “CP-1 en saf olandır” en yaygın ve en pahalı yanlış anlamadır.
3. Malzeme numarası karışıklığı. 3.7035 = DIN 17850 Ti 2 (ana metal), 3.7034 = WL/havacılık, 3.7036 = kaynak DOLGU teli. Birçok fabrika sayfası ana metali 3.7034 diye yazar [D].
4. ASTM asgarisi ile DIN aralığı karıştırılıyor. ASTM B265 Grade 2 yalnızca Rm ≥345 MPa der; DIN Ti 2 Rm 390–540 MPa ile hem alt hem ÜST sınır koyar. ASTM’ye uygun bir döküm DIN’e uymayabilir — hem alttan hem üstten.
5. AKMA AZAMİSİ gözden kaçırılıyor. ASTM B265 Grade 2 akma 275–450 MPa‘dır; 450 MPa bir ÜST sınırdır ve uygulanır. Aşırı soğuk işlenmiş “daha mukavemetli” Grade 2 şartnameye uymaz.
6. ASTM B337 hâlâ boru şartnamesi diye yazılıyor — 1997’de GERİ ÇEKİLDİ. Doğrusu B861 (dikişsiz) ve B862 (dikişli)‘dir. Güncel bir sertifikada B337 görürseniz belge eskidir.
7. “ASME B16.5 Class 150 titanyum flanş” bir derecelendirme sanılıyor — DEĞİLDİR. B16.5 titanyumu kapsamaz. Flanş B16.5 ölçülerinde yapılır, derecelendirme Ek A’ya göre hesaplanır.
8. Isı iletkenliği yanlış aileden kopyalanıyor. ~7 W/m·K rakamı Ti-6Al-4V içindir; alaşımsız titanyum için yayımlanan bant ~16–22 W/m·K‘dir [kaynaklar 16,4 · 20,8 · 21,8 · 22 değerlerinde ayrışıyor].
9. Ferrik ve kuprik iyonlar tehdit sanılıyor — titanyumda İNHİBİTÖRDÜR. Fe³⁺ ve Cu²⁺ indirgeyici asitte titanyumu pasifleştirir; bu, Hastelloy B ailesinin tam tersidir.
10. “Titanyum korozyona uğramaz” — YANLIŞ ve tehlikeli. HF’de her derişimde çözülür, kuru klorda tutuşur, saf oksijende yanar, susuz metanolde çatlar, RFNA’da piroforik ürün verir, 77 °C üzerinde katodik yükleme altında hidrojenle gevrekleşir, 82 °C üzeri deniz suyunda aralık korozyonuna uğrar.
11. Sertlik ölçeği, karbon tavanı ve modül. Grade 2 ~80 HRB (~145 HV)‘dir; “80”i HRC okuyan saçma bir sonuca varır. Karbon tavanı sık sık %0,10 yazılır — güncel ASTM B265 değeri %0,08‘dir. Modül ise 105 GPa, yani çeliğin kabaca yarısı — aynı kesitte iki kat sehim, ve deniz suyu eşanjörlerinde akışa bağlı titreşim korozyondan daha sık arıza sebebidir.
12. Isıl işlemle sertleştirme teklif ediliyor. Grade 2 tek fazlı α titanyumdur; sertleştirilemez. Yüzey sertliği için yol anodizasyon, nitrürleme veya kaplamadır.
13. Dağıtımcı sayfasından emniyet gerilmesi alınıyor. ASME Bölüm II Kısım D değerleri baskıdan baskıya güncellenir. Tasarım değerini her zaman yürürlükteki kod baskısından alın.
14. “Grade 2 NACE onaylıdır” tek cümleyle yayımlanıyor. Bir kaynak Grade 2’nin NACE MR-01-75 kapsamında ekşi servis için onaylı olduğunu belirtir, ama bu tek kaynaklıdır ve güncel ISO 15156-3 metninden doğrulanamadı. H₂S’li bir işe girmeden önce yürürlükteki tabloyu ve oradaki sıcaklık/klorür/pH kısıtlarını kendiniz okuyun.​‌​​‌​

​‌​​‌​

​‌​​‌​

​‌​​‌​