En ácido nítrico al 90 por ciento en ebullición sobre una superficie calefactora, los ensayos publicados por TIMET situaron al titanio sin alear en 1.0 a 6.6 mpy (0.03 a 0.17 mm/y), mientras que el acero inoxidable Type 304L presentó 150 a 2900 mpy (3.8 a 73.7 mm/y) en los mismos ensayos de TIMET. Esa diferencia de dos a tres órdenes de magnitud explica por qué el servicio con ácido nítrico es uno de los casos más favorables para el titanio. Pero los mismos datos muestran dos cosas que un diseñador tiene que saber: la tasa de corrosión alcanza su máximo en la parte intermedia del intervalo de concentración, no en la superior, y el ácido nítrico fumante rojo es una exclusión estricta.
Titanio frente a acero inoxidable sobre una superficie calefactora
| Temperatura del metal | Titanio sin alear | Acero inoxidable Type 304L |
|---|---|---|
| 240 F (116 C) | 1.1 a 6.6 mpy (0.03 a 0.17 mm/y) | 150 a 518 mpy (3.8 a 13.2 mm/y) |
| 275 F (135 C) | 1.6 a 6.1 mpy (0.04 a 0.15 mm/y) | 676 a 2900 mpy (17.2 a 73.7 mm/y) |
| 310 F (154 C) | 1.0 a 2.3 mpy (0.03 a 0.06 mm/y) | 722 a 2900 mpy (18.3 a 73.7 mm/y) |
Interprete la columna de acero inoxidable como el motivo por el que se especifica titanio para el equipo. Dos límites francos de esa comparación. Type 304L no es lo que una planta de ácido nítrico especificaría realmente a esta temperatura: los competidores reales son los austeníticos con silicio, como UNS S30600, y, por encima de aproximadamente el 80 por ciento de ácido, el aluminio. E interprete la columna de titanio como lo que es: una condición de superficie calefactora, en ebullición, a una concentración, más severa que el servicio en el volumen principal de líquido a la misma temperatura.
La parte contraintuitiva: la peor concentración está en el medio
Los ingenieros que empiezan a trabajar con titanio suelen suponer que un ácido más concentrado implica un ataque más rápido. En ácido nítrico puro en ebullición, en fase líquida, la curva publicada hace lo contrario. La tasa de corrosión aumenta desde cerca de cero al 10 por ciento y vuelve a disminuir hacia el 70 por ciento, con el máximo entre ambos. En la curva de TIMET, las calidades sin alear y con paladio alcanzan máximos de alrededor de 24 a 26 mpy (0.61 a 0.66 mm/y) en algún punto entre el 40 y el 50 por ciento en peso, mientras que Grade 12 alcanza su máximo antes y a menor nivel, cerca de 15 mpy (0.38 mm/y), y se mantiene por debajo en toda la parte intermedia del intervalo.
La consecuencia práctica: en esa curva de ebullición de ácido puro, una columna o un rehervidor que funciona toda su vida con ácido al 35 por ciento está sometido a un servicio más exigente que uno al 65 por ciento, y un proceso que oscila por la banda intermedia es más exigente que cualquiera de ellos. Indique el intervalo de concentración, no solo el máximo.
La cifra para dimensionar el espesor de pared
Antes de continuar, conviene indicar claramente en qué coinciden y en qué difieren los datos publicados, porque esta página presenta dos cifras para lo que parece ser el mismo servicio. Para titanio sin alear en ácido en ebullición cerca del 68 al 70 por ciento:
| Fuente dentro del mismo manual | Tasa |
|---|---|
| La curva de concentración en ebullición para ácido puro, leída al 70 por ciento. Líquido en ebullición, probeta sin calentar; duración de exposición no indicada en la fuente citada | Aproximadamente 5 mpy (0,13 mm/y) |
| La tabla de titanio disuelto, líquido al 68 por ciento en ebullición sin presencia de ion de titanio, ensayo de 24 horas | 31.8 mpy (0.81 mm/y) |
Son referencias de ensayo diferentes, y la dispersión no es un error en ninguna de ellas. Es la dispersión real de este servicio, y los propios datos del manual en otros apartados sitúan el ácido al 70 por ciento en ebullición en un intervalo aproximado de 2.5 a 37 mpy (0.064 a 0.94 mm/y), también sin duración de exposición indicada. La regla de diseño que se desprende es la parte importante de esta página: dimensione el espesor de pared según la tasa del ácido puro sin inhibición, del orden de 0,8 mm al año en la peor concentración, y considere la inhibición por iones metálicos como margen, no como base de diseño. El motivo se encuentra en la siguiente sección: varios puntos de una planta real están expuestos a ácido que no contiene ningún ion inhibidor.
Los cationes metálicos disueltos inhiben; otros contaminantes hacen lo contrario
El efecto es específico de los cationes metálicos disueltos. El manual menciona los iones de silicio, cromo, hierro, titanio y metales preciosos como platino y rutenio como inhibidores en cantidades mínimas. No es una regla general sobre la contaminación: las sales con cloruros requieren sus propios datos, mientras que una carga elevada de sales de nitrato desplaza la tasa en el sentido contrario y produce las peores cifras del manual para ácido nítrico solo. Dentro de ese límite, en ácido nítrico al 68 por ciento en ebullición, una pequeña contaminación de cromo empeoró notablemente Type 304L, mientras que el titanio mejoró:
| Cromo en solución | Type 304L recocido | Titanio sin alear |
|---|---|---|
| 0,0 por ciento | 12 a 18 mpy (0.30 a 0.46 mm/y) | 3.5 a 3.8 mpy (0.09 a 0.10 mm/y) |
| 0,0005 por ciento | 12 a 20 mpy (0.30 a 0.51 mm/y) | No indicado |
| 0,005 por ciento | 60 a 90 mpy (1.5 a 2.3 mm/y) | 0.9 a 1.6 mpy (0.022 a 0.041 mm/y) |
| 0,05 por ciento | 980 a 1600 mpy (24.9 a 40.6 mm/y) | No indicado |
| 0,01 por ciento | No indicado | 0.1 a 1.4 mpy (0.003 a 0.036 mm/y) |
El propio titanio disuelto es un inhibidor aún más potente de la corrosión del titanio en este servicio:
| Ion de titanio añadido | En HNO3 al 40 por ciento | En HNO3 al 68 por ciento |
|---|---|---|
| 0 mg/l | 29.5 mpy (0.75 mm/y) | 31.8 mpy (0.81 mm/y) |
| 10 mg/l | No indicado | 0.8 mpy (0.02 mm/y) |
| 20 mg/l | 8.6 mpy (0.22 mm/y) | 2.4 mpy (0.06 mm/y) |
| 40 mg/l | 1.9 mpy (0.05 mm/y) | 0.4 mpy (0.01 mm/y) |
| 80 mg/l | 0.8 mpy (0.02 mm/y) | 0.4 mpy (0.01 mm/y) |
El manual aplica esto a corrientes de recirculación, como los circuitos de rehervidor de desorbedores, donde la inhibición resulta de alcanzar un nivel estable de titanio disuelto. Hay dos límites asociados. Primero, alcanzarlo no es automático: depende del área mojada, la tasa de corrosión, el volumen del circuito y el caudal de reposición, y el efecto se autolimita, porque a 0.4 mpy el metal libera mucho menos titanio que a 31.8 mpy. Un circuito con mucha reposición se aproxima más a uno de paso único de lo que sugiere la palabra recirculación. Segundo, y más importante para la seguridad, varias partes de una planta real están expuestas a ácido sin ningún ion inhibidor: ramales de paso único, arranque, el periodo posterior a una sustitución del ácido o a un lavado, y el condensado, que por este mismo mecanismo es el ácido más puro del sistema. Comparada con un circuito de recirculación equilibrado, una probeta de laboratorio en ácido nuevo sin inhibición puede dar resultados peores, no mejores. Las ubicaciones de paso único y transitorias que se acaban de enumerar pueden parecerse a ese caso sin inhibición, por lo que la base de diseño anterior utiliza la tasa sin inhibición.
La fase de vapor es un servicio distinto del líquido
| Calidad | Tasa de corrosión |
|---|---|
| Titanio sin alear | 2.0 mpy (0.051 mm/y) |
| Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) | 0.8 mpy (0.020 mm/y) |
| Sin alear con paladio | 0.08 mpy (0.002 mm/y) |
El ácido en condensación y el condensado que escurre son los puntos clásicos de fallo en servicio con ácido nítrico, y la clasificación de calidades allí no es la misma que en el líquido. Para ácido caliente muy puro y para servicio de condensación, la preferencia publicada es Grade 1 sin alear de mayor pureza (UNS R50250), y el motivo es el comportamiento de las uniones soldadas, no la tasa del metal base de esta tabla. Observe también qué es y qué no es esta tabla: probetas suspendidas en vapor sobre el azeótropo durante 144 horas. No es un ensayo de película de condensación, y el manual no asigna ninguna tasa al condensado que escurre en ningún apartado.
Dónde se excluye por completo el titanio
| Condición | Estado |
|---|---|
| Ácido nítrico fumante rojo | No utilizar. El mecanismo publicado no es corrosión simple: el ataque es intergranular y deja un residuo superficial de titanio metálico finamente dividido, que es muy pirofórico y puede detonar en presencia de un agente oxidante fuerte. El manual indica el intervalo de composición para que se desarrolle la reacción: contenido de agua inferior al 1,34 por ciento y NO2 superior al 6 por ciento, y muestra un área explícita de incertidumbre entre las regiones con y sin reacción. Su apéndice identifica por separado el ácido fumante rojo con menos de aproximadamente el 2 por ciento de agua como sensible a la ignición; por tanto, esta exclusión cubre el área de incertidumbre hasta esa línea de aproximadamente el 2 por ciento de agua, no solo las composiciones por debajo del 1,34 por ciento. Compare su análisis con ese intervalo y no con la denominación, porque una corriente rara vez se denomina fumante roja en la ficha técnica. |
| Ácido nítrico fumante blanco | Aceptable según el mismo manual, con aproximadamente 0.1 mpy a temperatura ambiente. No interprete que la exclusión del fumante rojo abarca todos los ácidos fumantes. |
| Ácido nítrico con cloruro, hasta agua regia | Peligro cuantificado, y revierte la lógica habitual de las calidades. En el ensayo del manual de agua regia en ebullición durante 96 horas, tres partes de ácido clorhídrico por una de nítrico, el titanio sin alear y la calidad con paladio presentaron cada uno 44 mpy (1,12 mm/y), mientras que Grade 12 presentó 24 mpy (0,61 mm/y). Por tanto, la calidad con paladio no ofreció ninguna ventaja frente a la sin alear, mientras que Grade 12 fue la menor de las tres. A temperatura ambiente, el titanio es esencialmente inmune al agua regia. Las tasas en mezclas de ácidos aumentan al aumentar el componente de ácido reductor o la temperatura. |
| Ácido nítrico que contiene fluoruros | Requiere revisión. El fluoruro en ácido puede formar ácido fluorhídrico, que ataca rápidamente al titanio. |
| Ácido caliente muy puro y condensado de vapor | Permitido, pero sensible a la calidad. Las tasas aumentan, las uniones soldadas son el elemento expuesto y la preferencia publicada son las calidades sin alear de mayor pureza. |
Una página de proveedor que solo enumera las filas favorables no sirve para el diseño. En particular, la exclusión del fumante rojo es una cuestión de seguridad del proceso y corresponde a la primera conversación, no a una nota al pie.
Qué incluir en el pedido
| Línea del pedido | Qué indicar |
|---|---|
| Calidad y norma | Grade 2 (UNS R50400) según ASTM B265 para chapa gruesa o ASTM B338 para tubo cubre la mayoría de los servicios con ácido nítrico. Grade 12 (UNS R53400) cuando predomina la banda de ebullición de concentración intermedia. Vapor sin condensación: Grade 7 (UNS R52400). Ácido caliente muy puro y servicio de condensación donde preocupa el ataque a las uniones soldadas: Grade 1 (UNS R50250). Cuando se dan ambas condiciones, Grade 11 (UNS R52250) es Grade 1 con adición de paladio |
| Datos de servicio | Intervalo de concentración en porcentaje en peso, no solo el máximo; temperatura; si la superficie está calentada; líquido, vapor o condensación; recirculación o paso único |
| Contaminantes | Fluoruros, cloruros y cualquier ion metálico ya presente en la corriente |
| Requisitos de soldadura | Calidad del material de aporte y cualquier examen de soldadura, porque las uniones soldadas son el elemento expuesto en ácido puro caliente |
| Certificado | EN 10204 tipo 3.1 con números de colada y de vertido |
Una observación de la preparación de ofertas para este trabajo: la pregunta que cambia la respuesta con más frecuencia no es la concentración del ácido, sino si la superficie mojada está calentada. Una superficie calefactora con ácido al 90 por ciento en ebullición y una línea de líquido a granel a la misma concentración son servicios diferentes y pueden acabar requiriendo calidades diferentes.
Detalles de especificación con fuentes
Los valores de corrosión anteriores proceden del manual publicado de resistencia a la corrosión del titanio de TIMET (Titanium Metals Corporation): corrosión de superficies calefactoras de titanio y acero inoxidable en ácido nítrico al 90 por ciento en ebullición a 240, 275 y 310 F; efecto del cromo sobre la corrosión en ácido al 68 por ciento en ebullición durante tres periodos de 48 horas; efecto del titanio disuelto en ensayos de 24 horas al 40 y al 68 por ciento; resistencia a vapores de ácido nítrico durante una exposición de 144 horas sobre el azeótropo al 70 por ciento en ebullición; la curva de concentración en ebullición para las tres calidades; el ensayo de agua regia en ebullición de 96 horas; y la advertencia sobre ácido nítrico fumante rojo. Las identidades de las calidades corresponden a ASTM: Grade 2 bajo UNS R50400, Grade 7 bajo UNS R52400 con paladio del 0.12 al 0.25 por ciento, y Grade 12 bajo UNS R53400 con molibdeno del 0.2 al 0.4 por ciento y níquel del 0.6 al 0.9 por ciento.
Nota de alcance sobre la aplicabilidad de estas cifras: cada fila es un ensayo específico, no una predicción de servicio. Las filas de superficie calefactora corresponden a una concentración y tres temperaturas del metal; las de contaminación son periodos de 48 horas con sustitución del ácido en cada periodo; las de titanio disuelto son de 24 horas; las de vapor son de 144 horas sobre un azeótropo. Los ensayos breves en ácido nuevo tienden a dar resultados peores que un circuito de funcionamiento equilibrado, que es exactamente lo que demuestra la tabla de titanio disuelto. Utilícelos para comparar calidades y conocer los límites estrictos, y después confirme su propio servicio con los datos reales de la corriente. Beiyu Titanium suministra la chapa gruesa, el tubo y la barra según las normas indicadas anteriormente con un certificado de inspección 3.1 según EN 10204 conforme al alcance del pedido; los datos de corrosión son datos de ensayos publicados por terceros, no resultados de ensayos de Beiyu.
Preguntas frecuentes
¿Qué calidad de titanio elegir para servicio con ácido nítrico? El titanio sin alear Grade 2 cubre la mayor parte del intervalo. Grade 12 es la calidad cuya curva de ebullición publicada se mantiene más baja cuando el servicio se sitúa en la banda de concentración intermedia. El vapor y el condensado requieren dos decisiones distintas, y la fuente las responde con dos tipos de evidencia diferentes. Para el vapor sin condensación, rige la velocidad de corrosión del metal base y, en el ensayo de vapor de 144 horas de TIMET, Grade 7 (UNS R52400), con paladio, registró 0.08 mpy frente a 0.8 de Grade 12 (UNS R53400) y 2.0 del titanio sin alear. Para ácido muy puro caliente y servicio con condensación, la preocupación no es el metal base, sino el ataque acelerado en las zonas soldadas; en ese caso, la preferencia publicada es Grade 1 (UNS R50250), sin alear y de mayor pureza. Cuando una corriente reúne ambas condiciones, Grade 11 (UNS R52250) es Grade 1 con la misma adición de paladio; Grades 16 y 17 son las opciones con menor contenido de paladio.
¿Un ácido más concentrado es siempre peor? No, y esta es la suposición errónea más habitual en este servicio. En ácido nítrico en ebullición, la curva de TIMET alcanza un máximo alrededor del 40 al 50 por ciento para las calidades sin alear y con paladio, y desciende hacia el 70 por ciento, por lo que una corriente de concentración intermedia puede representar un servicio más exigente que una concentrada.
¿Puede utilizarse titanio en ácido nítrico fumante rojo? No. Las recomendaciones publicadas lo descartan por el riesgo de reacción pirofórica. Trátelo como una exclusión por seguridad del proceso.
¿Por qué mi probeta de laboratorio dio peores resultados que la planta? Muy probablemente por el efecto del titanio disuelto. En los ensayos de 24 horas de TIMET, pasar de 0 a 40 mg/l de ion titanio redujo la velocidad de corrosión en ácido al 68 por ciento de 31.8 mpy a 0.4 mpy. El ácido fresco en un ensayo corto no presenta esa inhibición.
¿Qué ocurre con los ácidos reductores, como el clorhídrico o el sulfúrico? Es el caso opuesto y requiere una calidad diferente. Consulte titanio Grade 7 en ácidos reductores.
¿Qué norma se aplica al material? La chapa gruesa y la chapa fina se ajustan a ASTM B265, el tubo a ASTM B338 y la barra a ASTM B348. La guía de chapa gruesa está en la guía de chapa fina y chapa gruesa ASTM B265.
Envíe los datos de la corriente con la solicitud de oferta
Envíe el intervalo de concentración del ácido, la temperatura, si la superficie se calienta, la fase líquida o vapor, la recirculación, los contaminantes y la calidad, norma, dimensiones y cantidad a la página de solicitud de oferta de Beiyu. Revisado por Penn Ma, 15 años en la exportación de productos de titanio de fábrica. Última revisión: 2026-09-02.