Für die meisten Meerwasseranwendungen bei Umgebungstemperatur ist Reintitan Grade 2 (UNS R50400) die Standardwahl, weil Titan einen stabilen passiven Oxidfilm bildet und in belüftetem Chloridwasser eine hohe Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion aufweist. Wird der Einsatz heiß, grob oberhalb von 70 bis 80 °C, treten enge Spalte auf oder liegt konzentrierte Sole vor, sind Grade 7 (UNS R52400) oder Grade 12 (UNS R53400) für das konkrete Medium, die Temperatur und die Spaltgeometrie zu prüfen. Muss das Bauteil strukturelle Lasten tragen, verwenden Sie Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) oder bei bruchkritischen Bauteilen und Implantatanwendungen Grade 23 ELI (UNS R56407 nach der ASTM-B-Serie, R56401 nach ASTM F136).
Beiyu Titanium liefert diese Grades je nach bestellter Produktform nach ASTM B265, B338 und B348. Wenn ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 und die Rückverfolgbarkeit über Charge oder Los erforderlich sind, geben Sie den gewünschten Berichtsumfang in der Anfrage an.
Warum Titan überhaupt in Meerwasser eingesetzt wird
Titan ist in Meerwasser nicht deshalb beständig, weil es ein edles Metall wäre, sondern weil sich auf seiner Oberfläche ein dünner, selbstheilender Oxidfilm bildet, der überwiegend aus TiO2 besteht. Solange Sauerstoff vorhanden ist, bildet sich dieser Film nach einem Kratzer nahezu sofort neu. In sauerstoffhaltigem Meerwasser bleibt er über den gesamten pH-Bereich und einen weiten Temperaturbereich intakt. Deshalb wird Titan für Kondensatoren, Wärmetauscher, Entsalzungsanlagen, Offshore-Steigleitungen, Pumpen, Ventile und Meerwasserrohrleitungen spezifiziert, wenn Kupferlegierungen, nichtrostende Stähle und sogar einige Nickellegierungen Lochkorrosion zeigen oder versagen.
Der Film hat jedoch eine Grenze: Wo Sauerstoff die Oberfläche nicht erreicht und den Film nicht reparieren kann, kann der Schutz örtlich zusammenbrechen. Diese eine Tatsache bestimmt nahezu jede der folgenden Grade-Entscheidungen.
Die vier Variablen, die den Grade tatsächlich entscheiden
Einen Titan-Grade für Marineanwendungen wählen Sie nicht danach, „wie korrosiv das Wasser ist“. Entscheidend sind vier Betriebsgrößen:
| Service | Aussage des Leitfadens |
|---|---|
| Temperatur | Kaltes Meerwasser und Meerwasser bei Umgebungstemperatur stellen für keinen Titan-Grade ein Problem dar. Bei heißem Meerwasser und heißer Sole kann Reintitan erstmals Spaltkorrosion zeigen. |
| Spalte | Dichtflächen, Rohr-Rohrboden-Verbindungen, Überlappungsstöße, Ablagerungen, Biofouling und Schweißunterlegringe erzeugen sauerstoffarme Spalte. Der übliche Versagensmechanismus bei Titan in Chloridmedien ist Spaltkorrosion, nicht gleichmäßige Korrosion. |
| Chloridkonzentration | Offenes Meerwasser enthält etwa 3,5 Prozent gelöste Salze. Verdampfer, Konzentratsole und Entsalzungsstufen konzentrieren diese weit darüber hinaus, wodurch die Temperatur sinkt, bei der ein Spaltangriff beginnen kann. |
| Mechanische Last | Verbindungselemente, Wellen, Federn und tragende Komponenten benötigen eine Festigkeit, die Reintitan-Grades nicht bieten; damit kommen die legierten Grades infrage. |
Ordnen Sie den Grade der ungünstigsten Kombination dieser vier Bedingungen zu, die das Bauteil tatsächlich erfährt, nicht dem Durchschnitt.
Grade für Grade im Marineeinsatz
Grade 2 (UNS R50400): der Standard
Reintitan ist der bewährte Standardwerkstoff für Meerwasser. Er bietet eine ausgezeichnete allgemeine Korrosionsbeständigkeit in sauerstoffhaltigem Chloridwasser sowie gute Schweißbarkeit und Umformbarkeit. Die ASTM-Mindestwerte betragen 345 MPa Zugfestigkeit und 275 MPa Streckgrenze; sofern ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 bestellt wird, werden die tatsächlichen Chargenwerte darin ausgewiesen. Grade 2 ist die richtige Wahl für Wärmetauscher- und Kondensatorrohre in Meerwasser bei Umgebungs- und mäßigen Temperaturen, für Bleche und Platten von Behältern und Auskleidungen sowie für allgemeine Rohrleitungen. Seine Grenze sind heiße, konzentrierte Chloridmedien mit Spaltrisiko: In engen Spalten kann bei Grade 2 Spaltkorrosion einsetzen, wenn die Metalltemperatur auf etwa 70 bis 80 °C steigt.
Grade 7 (UNS R52400): der spaltkorrosionsbeständige Grade
Grade 7 ist technisch reines Titan mit einem geringen Palladiumzusatz (etwa 0,12 bis 0,25 Prozent). Mechanisch entspricht es Grade 2 (345 MPa Zugfestigkeit, mindestens 275 MPa Streckgrenze), sodass es ausschließlich wegen der Korrosion spezifiziert wird. Das Palladium verschiebt das Metall unter reduzierenden, sauerstoffarmen Bedingungen in seinen passiven Bereich, was genau den Bedingungen in einem Spalt entspricht. Grade 7 erhöht die Temperatur, bei der Spaltkorrosion in heißem Chlorid und bei Anwendungen mit reduzierenden Säuren beginnen kann, weit über den Bereich hinaus, in dem Grade 2 nicht mehr sicher ist. Verwenden Sie es für heiße Sole, konzentriertes Chlorid, Verunreinigung durch reduzierende Säuren, und heiße Dichtungs- oder Rohr-zu-Rohrboden-Verbindungen. Es ist aufgrund des Palladiums die teuerste der korrosionsbeständigen Güten.
Grade 12 (UNS R53400): der kostenausgewogene Spalt-Grade
Grade 12 ist eine niedrig legierte Titanlegierung mit etwa 0,3 % Molybdän und 0,8 % Nickel. Die ASTM-Mindestwerte betragen 483 MPa Zugfestigkeit und 345 MPa Streckgrenze; damit ist sie stärker als Grade 2 und in heißen chloridhaltigen Medien beständiger gegen Spaltkorrosion, zugleich aber günstiger als der palladiumhaltige Grade 7. Sie wird häufig für Entsalzungsanlagen, den Umgang mit heißer Sole und Anlagen für chloridhaltige Prozesse spezifiziert, wenn Grade 2 grenzwertig ist, die volle Leistungsfähigkeit von Grade 7 jedoch nicht benötigt wird. Für viele Wärmetauscher- und Verdampferanwendungen mit heißem Meerwasser ist Grade 12 die praxisgerechte Zwischenlösung.
Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400): wenn das Teil Last trägt
Grade 5 ist die hochfeste Legierung; die ASTM-Mindestwerte betragen 895 MPa Zugfestigkeit und 828 MPa Streckgrenze. Die allgemeine Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser ist gut, gegen Spaltkorrosion in heißen chloridhaltigen Medien ist die Legierung jedoch weniger beständig als Grade 7 oder Grade 12. Sie wird daher wegen ihrer Festigkeit gewählt, nicht für die aggressivsten Korrosionsbedingungen. Typische Marineanwendungen sind Verbindungselemente, Wellen, Innenbauteile von Pumpen und Ventilen, Federn sowie tragende Bauteile, die leicht und korrosionsbeständig sein müssen.
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56407 industriell / R56401 Implantat): bruchkritisch und Implantatklasse
Grade 23 ist die ELI-Ausführung von Grade 5 mit besonders niedrigen Gehalten an interstitiellen Elementen. Engere Grenzwerte für Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Eisen erhöhen Bruchzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Die ASTM-Mindestwerte betragen 828 MPa Zugfestigkeit und 759 MPa Streckgrenze. Im Schiffbau und im Offshore-Bereich wird der Werkstoff spezifiziert, wenn Bruchzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit maßgebend sind; außerdem ist er der Standardwerkstoff für medizintechnische Bauteile und Implantate nach ASTM F136. Beachten Sie, dass die korrekte UNS für Grade 23 / Ti-6Al-4V ELI von der bestellten Norm abhängt: R56407 nach ASTM B265, B348, B863 und B381 sowie R56401 nach ASTM F136.
Temperaturgrenzen in Meerwasser: die realen Zahlen
Die Grade-Wahl in Meerwasser ist letztlich eine Temperaturentscheidung. Daher sollte man sich an veröffentlichten Kennwerten orientieren, statt an dem bloßen Eindruck, „wie korrosiv das Wasser wirkt“:
| Aussage des Leitfadens |
|---|
| Grade 2 widersteht Spaltkorrosion in Meerwasser in engen Spalten bis etwa 80 C (etwa 175 bis 180 F), und seine allgemeine Korrosionsbeständigkeit in offenem Meerwasser ist bei typischen maritimen Drücken bei Temperaturen bis etwa 120 C (250 F) praktisch unbegrenzt. |
| Grade 7 erweitert die Spaltbeständigkeit erheblich und bleibt bei heißem Chlorideinsatz bis nahe 260 C (500 F) einsetzbar. |
| Grade 12 bietet einen Großteil dieser Warmfestigkeit gegen Spaltkorrosion bei geringeren Kosten als das palladiumhaltige Grade 7. |
Wenn Ihr Bauteil kühl betrieben wird und keine engen Spalten aufweist, reicht Grade 2 tatsächlich aus; ein Upgrade wäre dann unnötig teuer. Der Wechsel zu Grade 7 oder Grade 12 schafft gezielt zusätzliche Reserve, wenn Metalltemperatur und Spaltgeometrie Reintitan an seine Einsatzgrenze bringen.
Wer Spaltkorrosionsbeständigkeit mit möglichst geringem Palladium- und Kostenaufschlag sucht, sollte auch die breitere Palladiumfamilie berücksichtigen. Neben Grade 7 bietet der palladiumärmere Grade 16 (UNS R52402) einen Großteil des Vorteils gegen Spaltkorrosion bei geringerem Palladiumgehalt und geringeren Kosten. Deshalb sollte er als Alternative zum höher palladiumhaltigen Grade 7 mit angefragt werden.
Auswahllogik in einem Durchgang
| Aussage des Leitfadens |
|---|
| Sauerstoffhaltiges Meerwasser bei Umgebungs- oder moderater Temperatur, keine Festigkeitsanforderung: Grade 2. |
| Heißes Meerwasser oder heiße Sole, Spalte vorhanden, konzentriertes Chlorid: zuerst Grade 12, Grade 7, wenn die Bedingungen an der Grenze liegen oder eine Verunreinigung durch reduzierende Säure möglich ist. |
| Strukturelle Belastung, Verbindungselemente, Wellen, leichte Hardware: Grade 5. |
| Bruchkritische, hochermüdete oder lasttragende Teile der Implantatklasse: Grade 23 ELI (ASTM F136). |
Wenn das Bauteil mehreren dieser Bedingungen gleichzeitig ausgesetzt ist, wählen Sie den Grade für den ungünstigsten Fall.
Vergleichstabelle
| Güte | UNS | ASTM Mindest-Zugfestigkeit / Streckgrenze | Verhalten in Meerwasser | Spezifizieren Sie ihn für |
|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | R50400 | 345 / 275 MPa | Sehr gut in Meerwasser bei Umgebungstemperatur; Spaltkorrosionsrisiko in heißen, engen Spalten mit konzentrierten Chloriden | Standard für Rohr, Blech, Platte, Rohrleitung |
| Grade 7 | R52400 | 345 / 275 MPa | Beste Beständigkeit gegen Spaltkorrosion und reduzierende Bedingungen | Heiße Sole, konzentriertes Chlorid, heiße Dichtungsverbindungen |
| Grade 12 | R53400 | 483 / 345 MPa | Hohe Spaltkorrosionsbeständigkeit in heißen Chloridmedien zu geringeren Kosten als Grade 7 | Entsalzung, Wärmetauscher mit heißer Sole |
| Grade 5 | R56400 | 895 / 828 MPa | Gute allgemeine Beständigkeit; wegen der Festigkeit gewählt | Verbindungselemente, Wellen, Pumpen- und Ventilteile |
| Grade 23 | R56407 (B-Serie); R56401 (F136) | 828 / 759 MPa | Gute allgemeine Beständigkeit, hohe Zähigkeit | Bruchkritisch, ermüdungsbeansprucht, Implantatklasse |
Die mechanischen Kennwerte sind ASTM-Mindestwerte; sofern ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 bestellt wird, werden die tatsächlichen Chargenwerte darin ausgewiesen.
Formen und Normen, die Sie für Marine-Titan anfragen
| Anzugebendes Feld | Aussage des Leitfadens |
|---|---|
| Rohre und Leitungen | ASTM B338 (nahtloses und geschweißtes Rohr), ASTM B861 / B862 (Rohr). Kondensator- und Wärmetauscherrohr ist üblicherweise Grade 2, bei heißem oder konzentriertem Einsatz Grade 12 oder Grade 7. |
| Bleche und Platten | ASTM B265, für Tanks, Behälterauskleidungen, Rohrböden und gefertigte Ausrüstung. |
| Stange | ASTM B348, für zerspante Ventil- und Pumpenteile, Wellen und Formstücke. |
| Befestigungselemente | üblicherweise Grade 5 für Festigkeit, Grade 2 oder Grade 7, wenn Korrosion gegenüber Belastung überwiegt. |
Für Druckgeräte kann die Projektspezifikation auf die entsprechende ASME-Spezifikation verweisen, beispielsweise ASME SB-265 für Platten. Geben Sie dies in der Anfrage an, wenn die Zeichnung darauf Bezug nimmt.
Spaltkorrosion, technisch konkret
Der Grund für diese Werkstoffwahl ist die Spaltkorrosion. In einem engen Spalt wird gelöster Sauerstoff verbraucht und nicht nachgeführt; das lokale Milieu wird sauer, Chlorid reichert sich an und die Passivschicht kann versagen, obwohl die frei zugängliche Oberfläche unversehrt bleibt. Bei Reintitan Grade 2 wird dies zu einem realen Risiko, wenn die Metalltemperatur in Meerwasser über ungefähr 70 bis 80 °C steigt; in konzentrierter Sole kann der Angriff früher einsetzen. Grade 7 und Grade 12 verschieben diese Einsatzgrenze deutlich nach oben. Genau darin liegt der technische Grund für den Aufpreis. Weist Ihr Bauteil keine engen Spalten auf und bleibt es kühl, ist Grade 2 tatsächlich ausreichend und der Aufpreis unnötig. Bei heiß betriebenen Dichtverbindungen ist das Upgrade dagegen eine vergleichsweise günstige Absicherung gegen einen Wanddurchbruch.
Wenn der Kondensator oder Kühler heißer Sole und engen Spalten an Rohr-Rohrboden-Verbindungen ausgesetzt ist, gleichen Sie dieses Temperaturfenster mit den Einsatzbereichen von Grade 12 in heißer Sole und bei Spaltkorrosion ab, bevor Sie Grade 2 in der Bestellung beibehalten.
Beschaffungs-Checkliste für Marine-Titan
Wenn Sie eine Anfrage für Marine-Titan senden, nennen Sie:
| Aussage des Leitfadens |
|---|
| Grade und UNS-Nummer sowie die maßgebende Norm (ASTM B338 / B265 / B348 und gegebenenfalls ein ASME-Verweis). |
| Betriebstemperatur und Vorhandensein von Spalten (Dichtungen, Rohr-Rohrboden-Verbindungen, Ablagerungen). |
| Chloridkonzentration, wenn sie über der von offenem Meerwasser liegt (Verdampfer, Konzentratsole, Entsalzungsstufe). |
| Produktform und Abmessungen: Außendurchmesser und Wanddicke bei Rohren, Dicke bei Platten, Durchmesser bei Stabmaterial. |
| Ob das Bauteil lasttragend ist sowie etwaige Anforderungen an Ermüdungsfestigkeit oder Bruchzähigkeit. |
| Prüf- und Dokumentationsumfang: Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 sowie gegebenenfalls Ultraschallprüfung (UT), Wirbelstromprüfung oder Wasserdruckprüfung bei Rohren. |
Eine klare Anfrage zu diesen Punkten ermöglicht die Bestätigung des Grades vor der Angebotserstellung statt erst nach einem Ausfall im Betrieb.
Wie Beiyu Titanium Marine-Grade liefert
Beiyu Titanium liefert Titan Grade 2, Grade 7, Grade 12, Grade 5 und Grade 23 für Meerwasser- und Marineanwendungen in folgenden Produktformen: Rohr und Rohrleitung nach ASTM B338, Blech und Platte nach ASTM B265, und Stab nach ASTM B348. Geben Sie alle erforderlichen EN 10204 3.1 Dokumente, Chemie, mechanischen Ergebnisse sowie die Rückverfolgbarkeit von Charge oder Los in der RFQ an, damit Beiyu den verfügbaren Dokumentenumfang vor Freigabe der Bestellung bestätigen kann. Senden Sie Einsatztemperatur, Spaltbedingung, Chloridgehalt, Form und Abmessungen, damit die korrekte Güte vor der Angebotserstellung bestätigt werden kann.
Für Kondensator- und Kühlerrohre bei gleicher Grade-Auswahl enthält der Leitfaden zu Titanrohren nach ASTM B338 die für die Anfrage erforderlichen Angaben zu Rohrausführung, Wanddicke und Prüfungen.
Verwandte Leitfäden und Werkzeuge
- Titan-Grade für die chemische Prozesstechnik
- Titan vs. Edelstahl 316L vs. Kupfer-Nickel für Meerwasser
- Medizinisches Titan (ASTM F136, Grade 23 ELI)
- Titan-Grade-Auswahlwerkzeug
Spezifikationsdetails mit Quellenangabe
AWS A5.16 ist die Spezifikation, die eine Entscheidung für eine maritime Titangüte bis zur geschweißten Fertigung fortführt, da ihre Zusatzwerkstoffklassifizierungen die Grundwerkstoffgüten widerspiegeln: ERTi-2 gehört zu Grade 2, ERTi-7 zu Grade 7, ERTi-9 zu Grade 9 und ERTi-12 zu Grade 12. Die Angabe der Zusatzwerkstoffklassifizierung in der Fertigungsbestellung hält die Schweißchemie in derselben Korrosionsfamilie wie der Grundwerkstoff, was besonders bei den Grade 7- und Grade 12-Auswahlen wichtig ist, die diese Seite für heiße Chloride vorsieht: Eine nicht passende kommerziell reine Schweißraupe in einer für Spaltkorrosionsbeständigkeit beschafften Leitung verlagert das Korrosionsproblem direkt zurück auf die Verbindung, die eine Stelle, an der ein Rohrleitungssystem am schwierigsten zu reparieren ist.
Beiyu Titanium liefert die Schweißseite eines maritimen Auftrags aus derselben Anfrage wie Rohr und Platte: Titanschweißdraht nach AWS A5.16 in geraden Längen mit Durchmessern von 0,8 bis 6,0 mm und Längen bis 6000 mm, Draht in Ringen von 0,8 bis 12 mm und Draht auf Spulen bis 6,35 mm. Die Zuordnung des Grades zur Klassifizierung, Grade 2 als ERTi-2 und Grade 12 als ERTi-12, wird im Angebot von Beiyu angegeben, damit Grundwerkstoff und Zusatzwerkstoff unter derselben Rückverfolgbarkeit über die Chargennummer dokumentiert eintreffen.