En el procesamiento químico, la calidad se decide según si el medio es oxidante o reductor. Grade 2 (UNS R50400) resiste los ácidos oxidantes, el cloro húmedo, los cloruros y la mayoría de los ácidos orgánicos muy bien. Para ácidos reductores como el clorhídrico y el sulfúrico diluido, especialmente en caliente, pase a Grade 7 (UNS R52400), cuyo paladio mantiene el titanio pasivo donde Grade 2 se corroe. Para cloruros concentrados y calientes y salmueras con resquicios, Grade 12 (UNS R53400) es la opción equilibrada en coste. Una regla estricta: el titanio no se utiliza con ácido fluorhídrico, que lo ataca incluso cuando está diluido.
Beiyu Titanium suministra Grade 2, Grade 7 y Grade 12 según ASTM B265, B338 y B348 de acuerdo con la forma de producto solicitada. Indique en la solicitud de oferta cualquier documento EN 10204 3.1 requerido y el alcance de los informes.
Equivocarse en esta elección tiene costes en ambas direcciones. Si se especifica por debajo de lo necesario, el equipo se corroe durante el servicio, y el coste del fallo y del tiempo de inactividad supera ampliamente el coste del metal. Si se especifica por encima de lo necesario, paga por Grade 7 con paladio en un servicio que Grade 2 simple habría soportado por mucho menos. El objetivo de esta guía es orientarle hacia la calidad adecuada para su corriente real, para que ni falle en servicio ni pague de más en la compra.
La única idea que controla toda la decisión: oxidante frente a reductor
El titanio se protege con una película pasiva de dióxido de titanio. Esta película se forma y mantiene mediante oxígeno u otras especies oxidantes del entorno. Esto conduce a la regla que rige cada elección de calidad para servicio químico:
- En oxidantes o neutros medios (ácido nítrico, cloro húmedo, dióxido de cloro, hipoclorito, sales de cloruro, agua de mar, la mayoría de los ácidos orgánicos), la película permanece intacta y el titanio comercialmente puro ofrece un rendimiento extremadamente bueno.
- En reductores medios (ácido clorhídrico, ácido sulfúrico caliente o concentrado, ácido fosfórico, resquicios sin oxígeno), la película no se mantiene de forma fiable y el titanio comercialmente puro puede corroerse.
Por tanto, la primera pregunta para cualquier servicio químico no es «¿qué tan fuerte es el ácido?», sino «¿el entorno es oxidante o reductor?». Esa respuesta le orienta hacia una calidad.
Lo que resiste Grade 2 y dónde está su límite
El titanio comercialmente puro Grade 2 es la opción predeterminada para equipos químicos por todo lo que resiste:
| Servicio |
|---|
| Ácido nítrico en la mayoría de las concentraciones y temperaturas (el titanio es un material clásico para servicio con ácido nítrico). |
| Cloro húmedo, dióxido de cloro e hipoclorito, razón por la que el titanio domina en los equipos de cloro-álcali y blanqueo. |
| Sales de cloruro, salmueras y agua de mar a temperatura ambiente y moderada. |
| La mayoría de los ácidos orgánicos (acético, fórmico, cítrico y similares) en condiciones habituales. |
Grade 2 alcanza su límite en:
| Qué indica la guía |
|---|
| Ácido clorhídrico fuera de condiciones diluidas y frías. |
| Ácido sulfúrico cuando está caliente o concentrado. |
| Ácido fosfórico en caliente. |
| Resquicios calientes, estrechos y con escasez de oxígeno en servicio con cloruros, donde la corrosión por resquicio puede iniciarse cuando la temperatura del metal supera aproximadamente 70 a 80 C. |
Los mínimos ASTM para Grade 2 son 345 MPa de resistencia a la tracción y 275 MPa de límite elástico, confirmados en el certificado de inspección 3.1 según EN 10204 de fábrica para cada colada.
Grade 7: la calidad para ácidos reductores
Grade 7 es titanio comercialmente puro con una pequeña adición de paladio (aproximadamente 0.12 a 0.25 por ciento). Mecánicamente es idéntico a Grade 2 (345 MPa de resistencia a la tracción, 275 MPa de límite elástico mínimo), por lo que se especifica exclusivamente por corrosión. El paladio proporciona un efecto catódico que mantiene el titanio en su región pasiva en condiciones reductoras, que es precisamente donde Grade 2 falla.
En la práctica, esto amplía el uso del titanio a:
| Qué indica la guía |
|---|
| Ácido clorhídrico diluido a moderado a temperaturas a las que Grade 2 se corroería. |
| Servicio con ácidos sulfúrico y fosfórico reductores o contaminados. |
| Salmuera caliente y cloruros concentrados con resquicios, donde Grade 7 eleva la temperatura de inicio de la corrosión por resquicio muy por encima de Grade 2. |
Grade 7 es la más cara de las calidades para corrosión debido al paladio, por lo que se reserva para las aplicaciones que realmente lo necesitan en lugar de utilizarse en todas partes.
Grade 12: cloruro caliente a menor coste
Grade 12 es una aleación de titanio de baja aleación con aproximadamente 0,3 por ciento de molibdeno y 0,8 por ciento de níquel. Los mínimos ASTM son 483 MPa de resistencia a la tracción y 345 MPa de límite elástico, por lo que es a la vez más resistente que Grade 2 y más resistente a la corrosión por resquicio en cloruro caliente y salmuera. No iguala a Grade 7 en ácidos fuertemente reductores, pero para corrientes de proceso de cloruro caliente, manipulación de salmuera y servicio de desalinización ofrece gran parte de la resistencia al resquicio a un coste inferior al de la calidad con paladio. Para muchos intercambiadores de calor y evaporadores de cloruro caliente, Grade 12 es la opción intermedia práctica entre Grade 2 y Grade 7.
Cuando la resistencia también importa: Grade 5 y Grade 23
Cuando una pieza para servicio químico debe soportar cargas mecánicas, como los componentes internos de bombas y válvulas, ejes, elementos de fijación y componentes de agitadores, se utilizan las calidades aleadas. Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) ofrece una resistencia a la tracción mínima de 895 MPa y un límite elástico mínimo de 828 MPa, con buena resistencia general a la corrosión, aunque tolera peor los resquicios en cloruros calientes que Grade 7 o Grade 12. Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56407 según la serie ASTM B; R56401 según ASTM F136) es la versión de alta tenacidad y bajo contenido de intersticiales utilizada cuando importan la tenacidad a la fractura o la fatiga. Ambas se eligen principalmente por su resistencia mecánica, y la corrosión se aborda mediante el diseño en lugar de depender únicamente de la calidad.
Datos de isocorrosión: hasta dónde llega cada calidad en HCl
La selección no consiste simplemente en «ácido reductor significa Grade 7». Los datos publicados de isocorrosión, la concentración a la que la tasa de corrosión se mantiene por debajo de aproximadamente 0,13 mm por año (5 mils por año) a temperatura ambiente, muestran hasta dónde llega cada calidad en ácido clorhídrico:
| Punto | Qué indica la guía |
|---|---|
| Grade 2 (comercialmente puro) | resistente a aproximadamente 7 por ciento de HCl a temperatura ambiente. |
| Grade 12 | aproximadamente 9 por ciento de HCl a temperatura ambiente. |
| Grade 7 (paladio) | aproximadamente 27 por ciento de HCl a temperatura ambiente. |
Las velocidades de corrosión aumentan considerablemente tanto con la temperatura como con la concentración, por lo que estos límites a temperatura ambiente disminuyen a medida que el ácido se calienta. Considere las cifras como una referencia inicial, y después confírmelas con un gráfico de isocorrosión para su temperatura y concentración reales, y con sus propios ensayos de cupones de corrosión para servicio crítico.
La familia del paladio: Grade 7, 11, 16 y 17
Grade 7 no es la única calidad con paladio, y conocer la familia permite equilibrar el coste frente a la resistencia en lugar de optar por defecto por la opción más cara:
| Punto | Qué indica la guía |
|---|---|
| Grade 7 (UNS R52400) | Base Grade 2 con una adición de 0.12 a 0.25 por ciento de paladio. |
| Grade 11 (UNS R52250) | Base Grade 1 con el mismo intervalo de paladio, para servicios en los que la conformabilidad importa más que la resistencia mecánica. |
| Grade 16 (UNS R52402) | Base Grade 2 con un contenido reducido de paladio de 0.04 a 0.08 por ciento, que conserva la mayor parte de la resistencia a los ácidos reductores con un menor coste de paladio. |
| Grade 17 (UNS R52252) | la versión con base Grade 1 del enfoque con contenido reducido de paladio. |
Para muchos servicios con ácidos reductores, Grade 16 con bajo contenido de paladio ofrece la mayor parte de la ventaja de Grade 7 a menor coste, por lo que conviene incluirlo en una oferta frente a Grade 7 completo en lugar de asumir que Grade 7 es la única opción.
El límite estricto: ácido fluorhídrico
El titanio es atacado por el ácido fluorhídrico y por los iones de fluoruro en solución ácida, incluso a baja concentración. Ninguna calidad de titanio resuelve esto. Si una corriente de proceso contiene HF o fluoruros ácidos, el titanio es el material incorrecto y debe utilizarse una aleación diferente. Esta es la única excepción que conviene indicar claramente, porque es la forma más habitual en que los equipos de titanio se especifican para un servicio que no pueden soportar.
Referencia rápida de medio a calidad
| Medio | Característica | Calidad inicial |
|---|---|---|
| Ácido nítrico | Oxidante | Grade 2 |
| Cloro húmedo, ClO2, hipoclorito | Oxidante | Grade 2 |
| Sales de cloruro, salmuera, agua de mar (ambiente) | Cloruro neutro | Grade 2 |
| Ácido clorhídrico (diluido, caliente) | Reductor | Grade 7 |
| Ácido sulfúrico (caliente o concentrado) | Reductor | Grade 7 |
| Cloruro o salmuera concentrados y calientes, resquicios | Resquicio reductor | Grade 12, después Grade 7 |
| Ácidos orgánicos | Principalmente oxidante o suave | Grade 2 |
| Ácido fluorhídrico o fluoruros ácidos | Ataca el titanio | No titanio |
Utilice esto como punto de partida y después compruébelo con la concentración, la temperatura y el perfil de contaminantes reales de la corriente antes de especificar. Cuando la decisión sobre la calidad corresponde a equipos de proceso en lugar de materia prima, el intercambiador de calor de carcasa y tubos de titanio se oferta a partir de los mismos datos de servicio.
Tabla comparativa
| Calidad | UNS | Mínimo ASTM de tracción / límite elástico | Más adecuado para | Débil en |
|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | R50400 | 345 / 275 MPa | Ácidos oxidantes, cloro húmedo, cloruros, compuestos orgánicos | Ácidos reductores calientes, resquicios calientes |
| Grade 7 | R52400 | 345 / 275 MPa | Ácidos reductores (HCl, H2SO4), resquicios calientes | Coste; no necesario para medios oxidantes |
| Grade 12 | R53400 | 483 / 345 MPa | Cloruro y salmuera calientes, resquicios | Ácidos reductores fuertes |
| Grade 5 | R56400 | 895 / 828 MPa | Piezas portantes | Corrosión por resquicio por cloruros a alta temperatura |
| Grade 23 | R56401 | 828 / 759 MPa | Portante, alta tenacidad | Corrosión por resquicio por cloruros a alta temperatura |
Los valores mecánicos son mínimos ASTM y se confirman en el certificado de inspección 3.1 según EN 10204 de la fábrica para cada colada. Todas las calidades de titanio fallan en ácido fluorhídrico.
Formas y normas para equipos químicos
| Campo que debe indicarse |
|---|
| Chapa fina y chapa gruesa según ASTM B265 para reactores, columnas, depósitos, revestimientos de equipos a presión y placas tubulares. |
| Tubo según ASTM B338 para intercambiadores de calor y condensadores, con tuberías de proceso solicitadas según ASTM B861 (sin soldadura) o B862 (soldadas). |
| Barra según ASTM B348 para piezas mecanizadas de válvulas, bombas y accesorios. |
| Para equipos a presión, el proyecto puede hacer referencia a la adopción ASME, por ejemplo ASME SB-265 para chapa gruesa. Indíquelo en la solicitud de oferta si el plano lo especifica. |
Lista de comprobación de compras para titanio destinado a servicio químico
Cuando envíe una solicitud de oferta de titanio para servicio químico, indique:
- El medio exacto, la concentración y la temperatura, incluidos contaminantes como fluoruros, oxidantes o agentes reductores.
- Si el entorno es oxidante o reductor, y si hay resquicios.
- La calidad y el número UNS, así como la norma aplicable.
- Forma y dimensiones: espesor para chapa gruesa, diámetro exterior y espesor de pared para tubo, diámetro para barra.
- Alcance de inspección y documentación: certificado de inspección 3.1 según EN 10204, además de cualquier ensayo UT, de corrientes inducidas o hidrostático para tubo.
Compartir la composición química real de la corriente permite confirmar la calidad antes de la oferta, lo que resulta mucho más económico que descubrir una selección de calidad incorrecta después de un fallo.
Cómo Beiyu Titanium suministra calidades para servicio químico
Beiyu Titanium suministra titanio Grade 2, Grade 7 y Grade 12 para procesamiento químico como chapa fina y chapa gruesa según ASTM B265, tubo según ASTM B338, con tuberías de proceso según ASTM B861 o B862, y barra según ASTM B348. Para material destinado a servicio químico, indique en la solicitud de oferta el documento EN 10204 3.1 requerido, la composición química, los resultados mecánicos y la trazabilidad por número de colada o lote para que el alcance documental disponible pueda confirmarse antes de la liberación del pedido. Envíe el medio, la concentración, la temperatura y la forma, y la calidad correcta puede confirmarse antes de la oferta.
Guías y herramientas relacionadas
- Calidad de titanio para agua de mar y servicio marino
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- Herramienta de selección de calidad de titanio
Detalles de especificación con fuentes
ASTM B265 y sus normas complementarias para tubos y barras incluyen un grupo de calidades para servicio químico que la mayoría de las tablas de selección omiten: las variantes H. Grade 2H y Grade 7H mantienen la composición química de la calidad base y su límite elástico mínimo de 275 MPa, pero elevan la resistencia a la tracción mínima de 345 MPa (50 ksi) a 400 MPa (58 ksi), una designación creada para que los diseñadores de equipos a presión que trabajan conforme al código ASME puedan aplicar una tensión admisible superior al mismo metal. Cuando el espesor de la envolvente de un reactor o una columna de titanio está limitado por la tensión y no por la corrosión, ofertar Grade 2H frente a Grade 2 añade 55 MPa a la resistencia a la tracción mínima especificada con 0 cambios en el contenido de paladio o el comportamiento frente a la corrosión.
Beiyu Titanium oferta las 4 calidades con paladio de la escala de esta página, Grades 7, 11, 16 y 17, en las tres formas de producto que compran las plantas químicas: chapa gruesa de 0.5 a 70 mm de espesor, tubo sin soldadura de 5 a 325 mm de diámetro exterior y barra de 1 a 500 mm de diámetro. Esa cobertura permite valorar una alternativa Grade 16 de bajo contenido de paladio junto a Grade 7 de contenido completo en la misma oferta, con la misma forma y dimensión, que es como Beiyu presenta la decisión de coste descrita en esta página.
Para servicio específico con ácidos oxidantes, las velocidades de corrosión publicadas por concentración y temperatura están en titanio en ácido nítrico.