Para la mayoría de los servicios en agua de mar a temperatura ambiente, el titanio comercialmente puro Grade 2 (UNS R50400) es la opción predeterminada, porque el titanio forma una película de óxido pasiva estable que no se corroe en agua con cloruros. Cuando el servicio opera a alta temperatura (aproximadamente por encima de 70 a 80 C), implica resquicios estrechos o contiene salmuera concentrada, utilice Grade 7 (UNS R52400) o Grade 12 (UNS R53400), que resisten la corrosión por resquicio en esas condiciones. Cuando la pieza debe soportar carga estructural, utilice Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) o, para piezas críticas frente a fractura y de clase implante, Grade 23 ELI (UNS R56407 según la serie ASTM B, R56401 según ASTM F136).
Beiyu Titanium suministra estas calidades conforme a ASTM B265, B338 y B348 según la forma de producto solicitada. Cuando se requieren documentación EN 10204 3.1 y trazabilidad por número de colada o lote, indique el alcance de información solicitado en la RFQ.
Por qué se utiliza titanio en agua de mar
El titanio resiste el agua de mar no porque sea noble, sino porque forma una película de óxido fina y autorreparadora (principalmente TiO2) en su superficie. Esa película se vuelve a formar casi instantáneamente si se raya, siempre que haya oxígeno presente. En agua de mar oxigenada, la película permanece intacta en todo el intervalo de pH y en un amplio intervalo de temperatura, razón por la cual se especifica titanio para condensadores, intercambiadores de calor, plantas de desalinización, conductos ascendentes marinos, bombas, válvulas y tuberías de agua de mar donde las aleaciones de cobre, los aceros inoxidables e incluso algunas aleaciones de níquel sufren corrosión por picaduras o fallan.
La película tiene un límite: en entornos donde el oxígeno no puede alcanzar la superficie para repararla, la protección puede degradarse localmente. Este único hecho determina casi todas las decisiones de calidad a continuación.
Las cuatro variables que realmente determinan la calidad
No se elige una calidad de titanio para aplicaciones marinas según «qué tan corrosiva es el agua». Se elige según cuatro variables de servicio:
| Servicio | Qué indica la guía |
|---|---|
| Temperatura | El agua de mar fría y a temperatura ambiente no presenta dificultades para ninguna calidad de titanio. El agua de mar caliente y la salmuera caliente son donde el titanio comercialmente puro empieza a mostrar ataque por resquicio. |
| Resquicios | Las caras de junta, las uniones entre tubo y placa tubular, las juntas solapadas, los depósitos, la bioincrustación y los anillos de respaldo de soldadura crean espacios sin oxígeno. La corrosión por resquicio, no la corrosión general, es el modo de fallo habitual del titanio en servicio con cloruros. |
| Concentración de cloruros | El agua de mar abierta contiene aproximadamente 3,5 por ciento de sales disueltas. Los evaporadores, la salmuera de rechazo y las etapas de desalación la concentran muy por encima de ese nivel, lo que reduce la temperatura a la que puede iniciarse el ataque por resquicio. |
| Carga mecánica | Los elementos de fijación, ejes, muelles y herrajes estructurales necesitan una resistencia que las calidades comercialmente puras no tienen, lo que lleva a las calidades aleadas. |
Adapte la calidad a la peor combinación de estas cuatro variables que la pieza verá realmente, no a la media.
Calidad por calidad para servicio marino
Grade 2 (UNS R50400): la opción predeterminada
Titanio comercialmente puro, el material de referencia para agua de mar. Excelente resistencia a la corrosión general en agua oxigenada con cloruros, buena soldabilidad y buena conformabilidad. Los mínimos ASTM 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 la fábrica por colada). Grade 2 es la elección adecuada para tubos de intercambiadores de calor de agua de mar a temperatura ambiente y moderada, tubos de condensador, chapa fina y chapa gruesa para depósitos y revestimientos, y tuberías generales. Su límite son los cloruros calientes, concentrados y propensos a resquicios: en resquicios estrechos, Grade 2 puede comenzar a sufrir corrosión por resquicio a medida que la temperatura del metal supera aproximadamente 70 a 80 C.
Grade 7 (UNS R52400): la calidad resistente a la corrosión por resquicio
Grade 7 es titanio comercialmente puro con una pequeña adición de paladio (aproximadamente 0.12 a 0.25 por ciento). Mecánicamente equivale a Grade 2 (345 MPa de resistencia a la tracción, 275 MPa de límite elástico mínimo), por lo que se especifica exclusivamente por su resistencia a la corrosión. El paladio desplaza el metal a su región pasiva en condiciones reductoras y pobres en oxígeno, que es exactamente lo que crea un resquicio. Grade 7 eleva la temperatura a la que puede comenzar la corrosión por resquicio en servicio con cloruros calientes y ácidos reductores muy por encima de donde Grade 2 deja de ser seguro. Utilícelo para salmuera caliente, cloruros concentrados, contaminación por ácidos reductores, y juntas con juntas de estanqueidad o uniones tubo-placa tubular que operan a alta temperatura. Es la más cara de las calidades para corrosión debido al paladio.
Grade 12 (UNS R53400): la calidad para resquicios con equilibrio de costes
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 más resistente que Grade 2 y más resistente a la corrosión por resquicio en cloruros calientes, a un coste inferior al de Grade 7 con paladio. Se especifica ampliamente para desalinización, manipulación de salmuera caliente y equipos de proceso con cloruros donde Grade 2 es marginal pero no se requiere el rendimiento completo de Grade 7. Para muchas aplicaciones de intercambiadores de calor y evaporadores con agua de mar caliente, Grade 12 es la opción intermedia práctica.
Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400): cuando la pieza soporta carga
Grade 5 es la aleación de alta resistencia, con mínimos ASTM de 895 MPa de resistencia a la tracción y 828 MPa de límite elástico. Su resistencia general a la corrosión en agua de mar es buena, aunque no tolera tan bien los resquicios en cloruros calientes como Grade 7 o Grade 12, por lo que se elige por su resistencia, no para la corrosión más agresiva. Los usos marinos típicos son elementos de fijación, ejes, componentes internos de bombas y válvulas, resortes y herrajes estructurales que deben ser ligeros y resistentes a la corrosión.
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56407 industrial / R56401 implante): crítico frente a fractura y clase implante
Grade 23 es la versión con contenido extra bajo de intersticiales de Grade 5, con límites más estrictos de oxígeno, nitrógeno, carbono y hierro que le confieren mayor tenacidad a la fractura y mejor comportamiento a fatiga. Los mínimos ASTM son 828 MPa de resistencia a la tracción y 759 MPa de límite elástico. En aplicaciones marinas y offshore se especifica cuando la tenacidad a la fractura y la fatiga son importantes, y es la norma para piezas próximas al ámbito médico y de clase de implante para ASTM F136. Tenga en cuenta que el UNS correcto para Grade 23 / Ti-6Al-4V ELI depende de la norma solicitada: R56407 según ASTM B265, B348, B863 y B381, y R56401 según ASTM F136.
Límites de temperatura en agua de mar: las cifras reales
La elección de calidad en agua de mar es, en última instancia, una decisión de temperatura, por lo que resulta útil basarse en los valores publicados en lugar de en «qué tan corrosiva parece el agua»:
| Qué indica la guía |
|---|
| Grade 2 resiste la corrosión por resquicio en agua de mar hasta aproximadamente 80 C (unos 175 a 180 F) en resquicios estrechos, y su resistencia a la corrosión general en agua de mar abierta es prácticamente ilimitada a temperaturas de hasta unos 120 C (250 F) a presiones marinas habituales. |
| Grade 7 amplía considerablemente la resistencia por resquicio y sigue siendo viable en servicio con cloruros calientes próximo a 260 C (500 F). |
| Grade 12 ofrece gran parte de esa resistencia por resquicio a alta temperatura a un coste inferior al de Grade 7 con paladio. |
Si su pieza opera a baja temperatura y no tiene resquicios estrechos, Grade 2 es realmente suficiente y la mejora supone un gasto innecesario. El cambio a Grade 7 o Grade 12 proporciona margen específicamente donde la temperatura del metal y la geometría del resquicio llevan al titanio comercialmente puro más allá de su límite.
Para obtener resistencia a la corrosión por resquicio al menor coste, conviene conocer la familia más amplia de paladio. Junto con Grade 7, el Grade 16 de bajo contenido de paladio (UNS R52402) conserva la mayor parte de la ventaja frente a resquicios con un menor contenido y coste de paladio, por lo que conviene solicitar oferta como alternativa a Grade 7 completo.
Lógica de selección de un vistazo
| Qué indica la guía |
|---|
| Agua de mar oxigenada a temperatura ambiente o moderada, sin requisito de resistencia: Grade 2. |
| Agua de mar caliente o salmuera caliente, presencia de resquicios, cloruros concentrados: Grade 12 como primera opción, Grade 7 cuando las condiciones estén al límite o sea posible la contaminación por ácidos reductores. |
| Carga estructural, elementos de fijación, ejes, componentes ligeros: Grade 5. |
| Piezas portantes críticas frente a fractura, sometidas a alta fatiga o de calidad para implantes: Grade 23 ELI (ASTM F136). |
Cuando la pieza está expuesta a más de una de estas condiciones al mismo tiempo, especifique para el peor caso.
Tabla comparativa
| Calidad | UNS | Mínimo ASTM de tracción / límite elástico | Comportamiento en agua de mar | Especifíquelo para |
|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | R50400 | 345 / 275 MPa | Excelente en agua de mar a temperatura ambiente; riesgo de resquicio en cloruros calientes, estrechos y concentrados | Tubo, chapa fina, chapa gruesa y tubería por defecto |
| Grade 7 | R52400 | 345 / 275 MPa | Máxima resistencia a resquicios y condiciones reductoras | Salmuera caliente, cloruros concentrados, juntas calientes con juntas de estanqueidad |
| Grade 12 | R53400 | 483 / 345 MPa | Alta resistencia a la corrosión por resquicio en cloruros calientes a menor coste que Grade 7 | Desalinización, intercambiadores de calor de salmuera caliente |
| Grade 5 | R56400 | 895 / 828 MPa | Buena resistencia general; elegido por su resistencia | Elementos de fijación, ejes, piezas de bombas y válvulas |
| Grade 23 | R56407 (serie B); R56401 (F136) | 828 / 759 MPa | Buena resistencia general, alta tenacidad | Crítico para fractura, fatiga, clase de implante |
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.
Formas y normas que cotizará para titanio marino
| Campo que debe indicarse | Qué indica la guía |
|---|---|
| Tubo | ASTM B338 (tubo sin soldadura y soldado), ASTM B861 / B862 (tubo). El tubo para condensadores e intercambiadores de calor suele ser Grade 2, pasando a Grade 12 o Grade 7 para servicio en caliente o con medios concentrados. |
| Chapa fina y chapa gruesa | ASTM B265, para depósitos, revestimientos de equipos a presión, placas tubulares y equipos fabricados. |
| Barra | ASTM B348, para piezas mecanizadas de válvulas y bombas, ejes y accesorios. |
| Elementos de fijación | generalmente Grade 5 por su resistencia, Grade 2 o Grade 7 cuando la corrosión predomina sobre la carga. |
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.
Corrosión por resquicio, en términos reales de ingeniería
La razón de toda esta decisión es la corrosión por resquicio. Dentro de una separación estrecha, el oxígeno disuelto se consume y no puede reponerse, la composición química local se vuelve ácida y el cloruro se concentra, y la película pasiva puede degradarse aunque la superficie expuesta no se vea afectada. Para Grade 2 comercialmente puro, esto se convierte en un riesgo real cuando la temperatura del metal supera aproximadamente 70 a 80 C en agua de mar y antes en salmuera concentrada. Grade 7 y Grade 12 elevan sustancialmente esa temperatura de inicio, que es la razón técnica para pagarlos. Si su pieza no tiene resquicios estrechos y funciona a baja temperatura, Grade 2 es realmente suficiente y la mejora es dinero desperdiciado. Si tiene uniones con juntas que funcionan a alta temperatura, la mejora es una protección económica frente a un fallo a través del espesor de pared.
Si el condensador o refrigerador estará expuesto a salmuera caliente y a resquicios estrechos entre tubo y placa tubular, compare ese intervalo de temperatura con dónde se utiliza Grade 12 para servicio con salmuera caliente y corrosión por resquicio antes de mantener el pedido en Grade 2.
Lista de verificación de compras para titanio marino
Cuando envíe una solicitud de oferta para titanio marino, indique:
| Qué indica la guía |
|---|
| Calidad y número UNS, y la norma aplicable (ASTM B338 / B265 / B348, además de cualquier referencia ASME). |
| Temperatura de servicio y si hay resquicios presentes (juntas, unión tubo a placa tubular, depósitos). |
| Concentración de cloruro si es superior a la del agua de mar abierta (evaporador, salmuera de rechazo, etapa de desalinización). |
| Forma y dimensiones: OD y espesor de pared para tubo, espesor para chapa gruesa, diámetro para barra. |
| Si la pieza soporta carga, y cualquier requisito de fatiga o tenacidad a la fractura. |
| Alcance de inspección y documentación: certificado de inspección 3.1 según EN 10204, y cualquier ensayo UT, de corrientes inducidas o hidrostático para tubo. |
Una solicitud de oferta clara sobre estos puntos permite confirmar la calidad antes de la oferta, en lugar de después de un fallo en servicio.
Cómo Beiyu Titanium suministra calidades marinas
Beiyu Titanium suministra titanio Grade 2, Grade 7, Grade 12, Grade 5 y Grade 23 para agua de mar y servicio marino como tubo y tubería según ASTM B338, chapa fina y chapa gruesa según ASTM B265, y barra conforme a ASTM B348. Indique en la solicitud de oferta cualquier documento EN 10204 3.1 requerido, composición química, resultados mecánicos y trazabilidad por número de colada o lote, para que Beiyu pueda confirmar el alcance documental disponible antes de la liberación del pedido. Envíe la temperatura de servicio, la condición de resquicio, el nivel de cloruros, la forma y las dimensiones, y podrá confirmarse la calidad correcta antes de la oferta.
Para tubos de condensadores y refrigeradores bajo la misma decisión de calidad, el guía de tubos de titanio ASTM B338 muestra la ruta de fabricación del tubo, el espesor de pared y los detalles de inspección que respaldan la solicitud de oferta.
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Detalles de especificación con fuentes
AWS A5.16 es la especificación que traslada una decisión de calidad de titanio para uso marino a la fabricación soldada, porque sus clasificaciones de metal de aportación reflejan las calidades del metal base: ERTi-2 corresponde a Grade 2, ERTi-7 a Grade 7, ERTi-9 a Grade 9 y ERTi-12 a Grade 12. Nombrar la clasificación del metal de aportación en el pedido de fabricación mantiene la composición química de la soldadura en la misma familia de resistencia a la corrosión que el metal base, lo que más importa en las selecciones de Grade 7 y Grade 12 que esta página reserva para cloruros calientes: un cordón comercialmente puro que no corresponda en una línea comprada por su resistencia a la corrosión por resquicio devuelve el problema de corrosión directamente a la unión, el lugar de un sistema de tuberías más difícil de reparar.
Beiyu Titanium suministra la parte de soldadura de un pedido marino a partir de la misma consulta que el tubo y la chapa gruesa: alambre de soldadura de titanio según AWS A5.16 en tramos rectos de 0.8 a 6.0 mm de diámetro y hasta 6000 mm de longitud, alambre en bobina de 0.8 a 12 mm y alambre en carrete de hasta 6.35 mm. La correspondencia entre calidad y clasificación, Grade 2 como ERTi-2 y Grade 12 como ERTi-12, figura en la oferta de Beiyu para que el metal base y el material de aportación lleguen documentados bajo la misma cadena de trazabilidad por número de colada.