Grade 7 Titan für den Einsatz in reduzierenden Säuren: Wo sich das Palladium bezahlt macht

Grade 7 ist technisch reines Titan mit etwa 0,15% Palladium. Das Palladium verschiebt die Legierung in reduzierenden Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, in denen unlegiertes Grade 2 korrodiert, in den passiven Bereich. Chemische Zusammensetzung, Temperatur und Konzentration entscheiden, ob Grade 7 oder eine andere Werkstofffamilie zutrifft.

Grade 2 Titan bewältigt die meisten oxidierenden und neutralen Medien, verliert jedoch an Boden in heißen reduzierenden Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure, wo sich der schützende Oxidfilm schwerer stabil halten lässt. Grade 7 Titan ist die Lösung, zu der die chemische Industrie greift, wenn das Medium reduzierend, heiß oder chloridreich ist und eine einfache Reintitan-Sorte zu schnell korrodieren würde. Dieser Leitfaden erklärt, was Grade 7 ist, warum der Palladiumzusatz wichtig ist, wo er eingesetzt wird und wie er in einer Anfrage spezifiziert wird.

Was Grade 7 Titan tatsächlich ist

Grade 7 ist Reintitan mit einem geringen Palladiumzusatz, nominell 0,12 bis 0,25% Pd, erfasst unter UNS R52400. Mechanisch verhält es sich fast genauso wie Grade 2: die gleiche moderate Festigkeit, die gleiche gute Umformbarkeit und Schweißbarkeit, die gleiche Dichte. Das Palladium verändert nicht die Mechanik. Was es verändert, ist die Elektrochemie.

In reduzierenden Säuren wird der passive Oxidfilm des Titans schwerer aufrechtzuerhalten, und unlegierte Grade können in einen aktiven Korrosionszustand übergehen. Das Palladium hebt das Korrosionspotenzial der Legierung in einen edleren Bereich an, wodurch der Film auch bei Säurekonzentrationen und Temperaturen passiv bleibt, bei denen Grade 2 bereits korrodieren würde. Das Ergebnis ist dasselbe Titan, dessen Verarbeitung Sie bereits kennen, mit einem deutlich größeren Fenster für den chemischen Einsatz.

Da die mechanischen Eigenschaften denen von Grade 2 entsprechen, wird Grade 7 aufgrund des Korrosionsbedarfs spezifiziert, nicht aufgrund der Festigkeit. Wenn die Umgebung Grade 2 nicht angreift, verursacht das Bezahlen für Palladium Kosten ohne Nutzen. Die technische Frage betrifft immer das Medium, nicht den Grade für sich genommen. Die vollständige chemische Zusammensetzung und Festigkeitsklasse finden Sie auf unserer Grade 7 Titan (Ti-0.15Pd, UNS R52400) Spezifikationsseite.

Warum Palladium in reduzierenden Säuren hilft

Titan widersteht Korrosion, weil es einen dünnen, selbstheilenden Oxidfilm trägt. Unter oxidierenden Bedingungen bildet sich dieser Film sofort neu, weshalb Grade 2 in Meerwasser, feuchtem Chlor und Salpetersäure überzeugt. In reduzierenden Säuren steht weniger Sauerstoff zum Wiederaufbau des Films zur Verfügung, sodass ein Kratzer oder ein Spalt aktiv bleiben und sich auflösen kann.

Das Palladium in Grade 7 wirkt als Katalysator für die kathodische Reaktion und verschiebt das Potenzial des Metalls so weit, dass der Oxidfilm auch unter diesen sauerstoffarmen Bedingungen stabil bleibt. Diese eine Änderung erweitert die nutzbare Beständigkeit auf höhere Säurekonzentrationen, höhere Temperaturen und die engen, chloridreichen Spalten, in denen einfaches Titan am anfälligsten für Lochfraß und Spaltkorrosion ist.

Wie weit die Beständigkeit tatsächlich reicht

Veröffentlichte Iso-Korrosionsdaten für Titan geben einen nützlichen Eindruck vom Unterschied zwischen den Graden. Die nachstehenden Werte sind ungefähre Grenzwerte bei Raumtemperatur für niedrige Korrosionsraten und sollten als Orientierung, nicht als Auslegungsgarantie verstanden werden, da der reale Einsatz von Temperatur, Belüftung, Chloridgehalt und Verunreinigungen abhängt.

Für die Spezifikation sind zwei Punkte wichtig. Erstens macht Grade 7 Titan nicht immun gegen Säure, sondern erweitert den Einsatzbereich, und siedende oder konzentrierte Bedingungen müssen weiterhin anhand des tatsächlichen Mediums geprüft werden. Zweitens ist die Reihenfolge eindeutig: Für den Einsatz in reduzierender Säure steht Grade 7 an erster Stelle, dann Grade 12, dann unlegierte Grade. Wenn ein Medium für Grade 2 grenzwertig ist, ermöglicht Grade 7 in der Regel einen sicheren Einsatz von Titan.

Die Raten hinter diesen Konzentrationsgrenzwerten

Diese Prozentwerte sind Grenzwerte bei Raumtemperatur. Die Variable, die einen Einsatz in reduzierenden Säuren tatsächlich entscheidet, ist die Temperatur, und die veröffentlichten Raten zeigen, warum. Gleiche Säure, gleicher Grade, Raumtemperatur gegenüber Siedetemperatur:

Drei Dinge ergeben sich aus dieser Tabelle, die die Konzentrationsgrenzwerte allein nicht verraten.

Die Temperatur dominiert die Konzentration. Bei 3 Prozent HCl beträgt die Korrosionsrate der unlegierten Güte bei Raumtemperatur 0.5 mpy und bei Siedetemperatur 550 mpy, ein Faktor von etwa 1100 in derselben Säure. Ein nur durch den Prozentsatz spezifiziertes Medium ist nicht spezifiziert.

Grade 12 ist keine Sorte für reduzierende Säuren. In siedender Säure gilt die Zwischenposition nicht. Bei 5 Prozent siedender HCl liegt Grade 12 bei 1500 mpy gegenüber 840 bei unlegiertem Titan, ist dort also der schlechtere der beiden Grade. Bei 8 Prozent liegen beide über 2000 mpy, und die Quelle nennt den Wert für unlegiertes Titan dort nur als „über 2000“, was an dieser Stelle keine Rangfolge zwischen ihnen stützt. So oder so verdient sich Grade 12 seinen Platz in heißen Chloriden und bei Spaltkorrosion, nicht in siedender reduzierender Säure, und es für siedende HCl unter der Annahme zu spezifizieren, dass es der mittlere Grade sei, ist ein echter Fehler.

Die Palladiumsorte hält dort stand, wo die anderen versagen. Bei 8 Prozent siedend liegt sie bei 24 mpy gegenüber 3000 bei Grade 12 und über 2000 bei unlegiertem Titan. Das ist der Vorteil, den der Palladiumzusatz erkauft, und deshalb reicht der Konzentrationsgrenzwert bis etwa 27 Prozent statt bis 7.

Eisen(III)-Ionen verändern die Antwort, und das ist quantifiziert

Geringe Zusätze mehrwertiger Metallionen hemmen die Titankorrosion in Salzsäure. In den TIMET-Tests bei 200 F (93 C) mit Zusatz von 2 g/l Eisen(III)-chlorid ergeben sich bei 3 Prozent HCl 0.2 mpy bei unlegiertem Titan und 0.1 mpy bei dem palladiumhaltigen Grade, bei 4 Prozent 0.4 beziehungsweise 0.3. Vergleichen Sie das mit den ungehemmten Siedewerten oben.

Dieselbe Quelle bildet die 5-mpy-Iso-Korrosionslinie für unlegiertes Titan gegenüber dem Eisen(III)-Ionengehalt ab, und dieselben TIMET-Angaben liefern die Entsprechungen: 30 ppm Eisen(III)-Ionen entsprechen 0,0087 Prozent Eisen(III)-chlorid, 60 ppm entsprechen 0,0174 Prozent, 75 ppm entsprechen 0,0218 Prozent, 125 ppm entsprechen 0,0362 Prozent. Salpetersäure, Chlor, Natriumhypochlorit und Chromationen wirken auf die gleiche Weise als Inhibitoren, ebenso wie Kupfer(II)-, Nickel-, Molybdän- und Titanionen. Deshalb übersteht Titan viele industrielle Salzsäure-Stoffströme, die eine Tabelle für reine Säure ausschließen würde: Die Prozessflüssigkeit ist selten reine Säure.

Der Versagensmechanismus, den diese Daten vorhersagen, und er tritt bei der Reinigung auf, nicht im Betrieb

Schwere Korrosionsschäden an Titananlagen sind durch Reinigungsverfahren mit reiner Salzsäure oder mit Amin gehemmter Säure entstanden. Der Grund ist in den beiden obigen Tabellen erkennbar: Das Prozessmedium, für das die Anlage ausgelegt wurde, enthält hemmende Metallionen, die Reinigungssäure jedoch nicht. Das TIMET-Handbuch nennt aminstabilisierte Säure ausdrücklich als eines der Reinigungsverfahren, die diesen Schaden verursacht haben, sodass bei einem für andere Metalle gewählten Inhibitorpaket nicht angenommen werden kann, dass es Titan schützt.

Die veröffentlichte Empfehlung ist eindeutig: Wird Salzsäure oder Schwefelsäure zur Reinigung von Titanoberflächen verwendet, ist ausreichend Eisen(III)-chlorid zuzusetzen, um die Korrosion des Titans zu hemmen. Halten Sie dies im Reinigungsverfahren fest, nicht nur in der Werkstoffspezifikation, denn die Anlage kann jahrelangem Betrieb standhalten und dennoch bei einer einzigen Reinigung beschädigt werden.

Wo Grade 7 eingesetzt wird

Grade 7 ist in erster Linie eine Sorte für die chemische Verfahrenstechnik. Sie wird für Reaktoren, Wärmetauscher und Säurekühler, Kolonnen, Rohrleitungen und Behälterauskleidungen bei Einsätzen mit Salzsäure oder Schwefelsäure, chloridhaltigen Prozessströmen sowie in der Dünger- und Pigmentproduktion spezifiziert. Sie kommt außerdem in Metallveredelungs- und Beizlinien vor sowie überall dort, wo heiße Sole oder saure Chloride bei einer sparsameren Sorte Spaltkorrosion verursachen würden.

Sie ist nicht die Sorte für strukturelle oder hochfeste Bauteile; dafür ist Ti-6Al-4V zuständig. Und bei stark oxidierenden Einsätzen wie Meerwasser, feuchtem Chlor oder Salpetersäure ist Grade 2 bereits vollständig passiv, sodass Grade 7 nur Kosten, aber keine zusätzliche Lebensdauer bringt. Wie zwischen Reintitan-Sorten für ein bestimmtes Medium gewählt wird, behandelt unser Leitfaden zur Auswahl von Reintitan-Graden, und die Seite Meerwasser und Chloride behandelt unser Leitfaden zur Meerwasser-Korrosionsbeständigkeit von Titan.

Normen, Formen und Äquivalente

Grade 7 ist eine Halbzeugsorte, die in den gängigen Knetformen verfügbar ist. Geben Sie die zur jeweiligen Komponente passende Formnorm an.

Bei der Bestellung stellen Sie sicher, dass das Werkstoffzeugnis den tatsächlichen Palladiumgehalt innerhalb des Bereichs von 0,12 to 0,25% ausweist, nicht nur eine Gradebezeichnung, denn Palladium ist der Grund für die höheren Kosten des Grades und das eine Element, das das Zeugnis bestätigen muss.

Wie das Grade 7 Zeugnis bei Erhalt zu lesen ist

Grade 7 kostet aus genau einem Grund mehr als Grade 2, und dieser Grund muss auf dem Zeugnis sichtbar sein:

• Palladiumgehalt. Bestätigen Sie, dass das Zeugnis den tatsächlichen Palladiumgehalt je Charge im Bereich von 0,12 bis 0,25% ausweist, nicht nur die Bezeichnung Grade 7. Palladium ist das Element, für das Sie bezahlen, und das einzige, das Grade 7 von Grade 2 unterscheidet, sodass ein Zeugnis, das es weglässt, nicht bestätigt, was Sie gekauft haben.
• Chemie und mechanische Werte im Verhältnis. Die übrige chemische Zusammensetzung und die Festigkeitswerte entsprechen Grade 2, lesen Sie sie daher anhand derselben Reintitan-Grenzwerte und anhand der Norm der bestellten Form.
• Übereinstimmung von Form und Norm. Prüfen Sie, dass das Zeugnis nach der Norm der bestellten Form ausgestellt ist, ASTM B348 für Stab, B265 für Platte, B338 für Rohr, da sich Grenzwerte und Prüfgrundlagen je nach Form unterscheiden.

Schließen Sie damit ab, dass die Chargennummer mit der Materialkennzeichnung übereinstimmt. Die Falle bei der Beschaffung von Grade 7 ist ein Zeugnis, das den Grade nennt, aber nie das Palladiumergebnis ausweist, sodass Sie nicht nachweisen können, eine palladiumhaltige Charge und nicht umetikettiertes Grade 2 erhalten zu haben.

Grade 7 im Vergleich zu den sparsameren Alternativen

Palladium ist teuer, daher hat die Industrie sparsamere Korrosionssorten entwickelt, die einen Großteil des Nutzens bei geringeren Legierungskosten bieten sollen. Grade 16 verwendet einen geringeren Palladiumzusatz (nominell 0,04 bis 0,08% Pd), und Grade 26 verwendet Ruthenium anstelle von Palladium; beide zielen auf ähnliche Einsätze in reduzierenden Säuren und Spalten bei geringerem Edelmetallanteil ab. Grade 12, das Molybdän und Nickel anstelle eines Edelmetalls zusetzt, ist eine weitere wirtschaftliche Option für mäßig aggressive heiße Solen und Chloride.

Die praktische Entscheidung hängt davon ab, wie aggressiv das Medium ist und wie der Palladiumpreis beim Kauf steht. Für den anspruchsvollsten Einsatz in reduzierender Säure bleibt Grade 7 die Referenz. Bei grenzwertigen Medien kann ein geringer legierter Grade die Anforderungen zu niedrigeren Kosten erfüllen. Beiyu liefert Grade 7, Grade 12 sowie die geringer legierten korrosionsbeständigen Grades Grade 16 und Grade 26, sodass der Grade dem tatsächlichen Medium angepasst werden kann, statt standardmäßig die teuerste Option zu wählen. Wenn selbst Grade 7 nicht ausreicht, weil das Medium Titan selbst angreift, verlagert sich die Betrachtung auf Nickellegierungen wie Legierung 625, weshalb wir beide Werkstofffamilien im Blick behalten für Chemieanlagen.

Wie Grade 7 in einer Anfrage spezifiziert wird

Da Grade 7 aufgrund des Korrosionsbedarfs gewählt wird, ist die nützlichste Anfrage jene, die den Einsatz beschreibt, nicht nur das Bauteil. Geben Sie das Medium und die Konzentration, die Betriebstemperatur, die Form und Abmessungen, die maßgebliche Norm, die Menge und die Zeugnisanforderung an. Die Nennung des tatsächlichen Säuremediums erlaubt es dem Lieferanten zu bestätigen, dass Grade 7 die richtige Wahl ist und nicht ein sparsamerer oder höherwertiger Grade. Die vollständige Feldliste finden Sie in unserer Checkliste für Titanstab-Anfragen. Beiyu liefert Grade 7 Stab, Blech und Platte sowie Rohr auf Anfragebasis mit EN 10204 3.1 Dokumentation, die Palladium gegen den festgelegten Bereich ausweist.

Verarbeitung und Schweißen: Palladium verändert die Chemie, nicht die Werkstatt

Grade 7 lässt sich wie Grade 2 umformen, zerspanen und schweißen, denn mechanisch ist es Grade 2; der Palladiumzusatz wirkt in der Korrosionszelle, nicht in der Abkantpresse. Das Schweißen folgt der üblichen Titanpraxis mit vollständigem Schutzgas, und die Frage des Zusatzwerkstoffs ist hier wichtiger als sonst: Ein Grade 7 Behälter, der mit einfachem Grade 2 Zusatzwerkstoff geschweißt wird, hat Grade 2 Schweißnähte, die der Säure ausgesetzt sind, was den Sinn des Palladiumzuschlags zunichtemacht. Geben Sie bei Fertigungsaufträgen einen passenden Ti-Pd Zusatzwerkstoff an, und dokumentieren Sie die Abnahme der Anlauffarbe in der Fertigungsakte.

Palladium verifizieren: das Zeugnis und die PMI-Prüfung

Palladium ist unsichtbar: Grade 7 Stab Es sieht genau wie Grade 2 aus, und der Preisunterschied macht eine Fehlidentifikation in beide Richtungen teuer. Zwei Kontrollen schließen diese Lücke. Das Zeugnis muss Palladium in der Tabelle der chemischen Zusammensetzung ausweisen, im Bereich von 0,12 bis 0,25 Prozent, den die Normen festlegen. Die positive Materialidentifikation mittels Röntgenfluoreszenz kann bei der Wareneingangsprüfung Palladium im gelieferten Metall bestätigen, weshalb Ti-Pd Grade ein Lehrbuchbeispiel dafür sind, bei sicherheitskritischen Säureeinsätzen eine PMI-Zeile in die Anfrage aufzunehmen. Ein Käufer, der Grade 7 bestellt und Palladium nie verifiziert, verlässt sich auf die Kennzeichnung der Sorte in der Familie, die am stärksten von ihr abhängt.

Handhabung und Trennung: zwei unsichtbare Sorten, ein Regal

Das anlagenseitige Risiko bei Grade 7 ist Verwechslung, nicht Korrosion des Materials selbst. Da Grade 2 und Grade 7 optisch identisch sind, trennen Sie sie physisch, halten Sie die Chargennummernkennzeichnung während des Zuschnitts und der Verarbeitung lesbar, und kennzeichnen Sie Reststücke neu, bevor sie ins Lager zurückkehren. Ein unmarkiertes Ti-Pd Reststück ist wirtschaftlich verloren, und ein unmarkiertes CP-Reststück im Grade 7 Regal ist ein latentes Versagensrisiko im Säureeinsatz. Die allgemeinen Titanregeln gelten ebenfalls: Halten Sie das Material vom Kontakt mit Kohlenstoffstahl fern, damit eingebrachtes Eisen die Oberfläche nicht verfärbt oder lokalen Angriff auslöst.

Einkaufshinweise vom Export-Team

Palladium macht Grade 7 zum preislich volatilsten Grade in der CP-Familie, weshalb Angebote eine kürzere Gültigkeit als bei Grade 2 haben und der Vergleich von Angeboten, die Wochen auseinanderliegen, in die Irre führt. Drei Vorgehensweisen halten Bestellungen sauber: Geben Sie Säure, Konzentration und Temperatur in der Anfrage an, damit die Prüfung durch das Werk bestätigt, dass der Grade zur Aufgabe passt; fragen Sie, ob Grade 12 oder Grade 16 die Bedingung zu geringeren Kosten abdeckt, denn die ehrliche Antwort lautet manchmal ja, und der bestehende Abschnitt zu sparsameren Alternativen legt dar, wann; und nehmen Sie die PMI-Anforderung in die Bestellung auf, statt sie erst nach der Lieferung zu verhandeln. Beiyu prüft jede Ti-Pd Anfragezeile vor der Angebotserstellung gegen die Fertigungsmöglichkeiten des Werks, mit EN 10204 3.1 Dokumentation und Rückverfolgbarkeit über die Chargennummer je nach Auftragsumfang.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Grade 2 und Grade 7 Titan?

Grade 7 ist Grade 2 Titan mit einem Zusatz von 0,12 bis 0,25% Palladium. Die mechanischen Eigenschaften sind im Wesentlichen gleich; das Palladium verbessert die Beständigkeit gegen reduzierende Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure sowie gegen Spaltkorrosion in heißen Chloriden erheblich. Verwenden Sie Grade 2, wenn das Medium oxidierend oder neutral ist, und Grade 7, wenn es reduzierend, heiß oder chloridreich ist.

Wie lautet die UNS-Nummer für Grade 7 Titan?

Grade 7 Titan ist UNS R52400. Es wird als Stab und Vorblock nach ASTM B348, als Blech und Platte nach ASTM B265, als Rohr nach ASTM B338 sowie als Rohr nach ASTM B861 oder B862 geliefert.

Ist Grade 7 Titan beständig gegen Salzsäure?

Ja, innerhalb bestimmter Grenzen. Grade 7 bietet bei Raumtemperatur einen nützlichen Widerstand gegen wesentlich höhere Salzsäurekonzentrationen als Grade 2, aber siedende oder konzentrierte Säure muss weiterhin anhand des tatsächlichen Mediums einschließlich dessen Temperatur und Chloridgehalt geprüft werden.

Wann sollte ich eine sparsamere Sorte anstelle von Grade 7 wählen?

Wenn das Medium nur mäßig aggressiv ist, kann eine Güte mit geringerem Palladiumgehalt wie Grade 16, eine Rutheniumgüte wie Grade 26 oder das Molybdän-Nickel Grade 12 die Anforderungen zu niedrigeren Edelmetallkosten erfüllen. Grade 7 bleibt die Referenz für den anspruchsvollsten Einsatz in reduzierender Säure. Teilen Sie das Medium und die Temperatur mit, und der Lieferant kann die geringstlegierte Güte bestätigen, die die Anforderungen weiterhin erfüllt.

Für einen Überblick, wer dieses Material sonst noch veröffentlicht und was jeder angibt, siehe Grade 7 Titan-Schmiedeteil-Lieferanten: Fünf Unternehmensseiten im Vergleich.

Für die Frage hinter dieser Seite, wo Titan überhaupt korrodiert und wie reduzierende Säuren im Vergleich zu heißen Chloridspalten und Fluorid abschneiden, siehe korrodiert Titan.

Spezifikationsdetails mit Quellenangabe

Grade 7 (UNS R52400) ist Grade 2 mit einem gezielten Palladiumzusatz: ASTM B265 legt 0,12 bis 0,25 Gew.-% Pd fest, in der typischen Werkspraxis etwa 0,15 Gew.-%. Das Palladium fördert die Passivierung und hält den schützenden Oxidfilm auch unter reduzierenden Säurebedingungen stabil, die unlegierte Grades aktiv angreifen.

Mechanisch ändert sich auf Auslegungsebene nichts: ASTM B265 weist Grade 7 die gleichen Mindestzugwerte wie Grade 2 zu (Zugfestigkeit min. 345 MPa, Streckgrenze 275 bis 450 MPa), sodass der Wechsel zu Grade 7 aus Korrosionsgründen keine Neubewertung der zulässigen Festigkeitswerte erfordert.

Salpetersäure ist der gegenteilige Fall zu den oben genannten reduzierenden Säuren, und die Grade-Logik kehrt sich damit um. Die veröffentlichten Raten, das Konzentrationsmaximum und der Ausschluss von rotrauchender Salpetersäure sind dargestellt in Titan in Salpetersäure.

Referenzquellen

• ASTM B265 und ASTM B348, Produktnormen für Titan und Titanlegierungen mit Erfassung von UNS R52400
• TIMET, Corrosion Resistance of Titanium (technisches Handbuch)
• ASM Handbook, Volume 13B, Corrosion: Materials
• ASTM G31, Standard Guide for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals
• NACE / AMPP Fachliteratur zu palladiumstabilisiertem Titan in reduzierenden Säuren