Dans le traitement chimique, la nuance est déterminée selon que le milieu est oxydant ou réducteur. Grade 2 (UNS R50400) convient aux acides oxydants, au chlore humide, aux chlorures et à la plupart des acides organiques très efficacement. Pour les acides réducteurs tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique dilué, en particulier à chaud, passez à Grade 7 (UNS R52400), dont le palladium maintient le titane passif là où Grade 2 se corrode. Pour les chlorures concentrés chauds et les saumures avec des interstices, Grade 12 (UNS R53400) est le choix équilibré en coût. Une règle stricte : le titane n'est pas utilisé avec l'acide fluorhydrique, qui l'attaque même dilué.
Beiyu Titanium fournit Grade 2, Grade 7 et Grade 12 selon ASTM B265, B338 et B348 conformément à la forme de produit commandée. Indiquez dans la demande de prix tout document EN 10204 3.1 requis et le périmètre de déclaration.
Faire le mauvais choix vous coûte dans les deux sens. En sous-spécifiant, l'équipement se corrode en service, où le coût de la défaillance et des arrêts dépasse largement le coût du métal. En sur-spécifiant, vous payez pour Grade 7 contenant du palladium dans une application que Grade 2 aurait pu traiter pour bien moins cher. L'objectif de ce guide est de vous orienter vers la bonne nuance pour votre flux réel, afin que vous ne subissiez ni défaillance en service ni surcoût à l'achat.
Le principe unique qui régit toute la décision : oxydant contre réducteur
Le titane se protège par un film passif de dioxyde de titane. Ce film est formé et maintenu par l'oxygène ou d'autres espèces oxydantes présentes dans l'environnement. Cela conduit à la règle qui régit chaque choix de nuance pour service chimique :
- Dans les milieux oxydants ou neutres (acide nitrique, chlore humide, dioxyde de chlore, hypochlorite, sels de chlorure, eau de mer, la plupart des acides organiques), le film reste intact et le titane commercialement pur présente des performances extrêmement bonnes.
- Dans les milieux réducteurs milieux (acide chlorhydrique, acide sulfurique chaud ou concentré, acide phosphorique, interstices privés d'oxygène), le film n'est pas maintenu de manière fiable, et le titane commercialement pur peut se corroder.
Ainsi, la première question pour tout service chimique n'est pas « quelle est la force de l'acide », mais « l'environnement est-il oxydant ou réducteur ». La réponse vous oriente vers une nuance.
Ce que Grade 2 supporte, et ses limites
Le titane commercialement pur Grade 2 est le choix par défaut pour les équipements chimiques en raison de l'étendue de ses applications :
| Service |
|---|
| Acide nitrique dans la plupart des concentrations et des températures (le titane est un matériau classique pour le service à l'acide nitrique). |
| Chlore humide, dioxyde de chlore et hypochlorite, ce qui explique pourquoi le titane domine les équipements de chlore-soude et de blanchiment. |
| Sels de chlorure, saumures et eau de mer à température ambiante et modérée. |
| La plupart des acides organiques (acétique, formique, citrique et similaires) dans des conditions typiques. |
Grade 2 atteint ses limites dans les cas suivants :
| Ce que le guide indique |
|---|
| Acide chlorhydrique au-delà des conditions diluées et froides. |
| Acide sulfurique lorsqu'il est chaud ou concentré. |
| Acide phosphorique lorsqu'il est chaud. |
| Interstices chauds, étroits et pauvres en oxygène en service avec chlorures, où la corrosion caverneuse peut débuter lorsque la température du métal dépasse environ 70 à 80 C. |
Les minimums ASTM pour Grade 2 sont de 345 MPa de résistance à la traction et de 275 MPa de limite d'élasticité, confirmés sur le certificat de réception 3.1 selon EN 10204 pour chaque coulée.
Grade 7 : la nuance pour acides réducteurs
Grade 7 est un titane commercialement pur avec un faible ajout de palladium (environ 0.12 à 0.25 pour cent). Mécaniquement, il est identique à Grade 2 (345 MPa de résistance à la traction, 275 MPa de limite d'élasticité minimum), il est donc spécifié uniquement pour la corrosion. Le palladium procure un effet cathodique qui maintient le titane dans sa région passive en conditions réductrices, précisément là où Grade 2 échoue.
En pratique, cela étend l'utilisation possible du titane aux domaines suivants :
| Ce que le guide indique |
|---|
| Acide chlorhydrique dilué à modéré à des températures auxquelles Grade 2 se corroderait. |
| Service avec acide sulfurique et phosphorique réducteur ou contaminé. |
| Saumure chaude et chlorure concentré avec des interstices, où Grade 7 élève la température d'amorçage de la corrosion caverneuse bien au-dessus de celle de Grade 2. |
Grade 7 est la plus coûteuse des nuances de corrosion en raison du palladium, elle est donc réservée aux applications qui en ont réellement besoin plutôt que d'être utilisée partout.
Grade 12 : chlorure chaud à moindre coût
Grade 12 est un alliage de titane faiblement allié contenant environ 0,3 pour cent de molybdène et 0,8 pour cent de nickel. Les minimums ASTM sont de 483 MPa de résistance à la traction et de 345 MPa de limite d'élasticité, il est donc à la fois plus résistant que Grade 2 et plus résistant à la corrosion caverneuse dans les chlorures chauds et les saumures. Il n'égale pas Grade 7 dans les acides fortement réducteurs, mais pour les flux de procédé à chlorures chauds, la manutention de saumure et le service de dessalement, il offre une grande partie de la résistance aux fissures à un coût inférieur à celui de la nuance au palladium. Pour de nombreux échangeurs de chaleur et évaporateurs à chlorures chauds, Grade 12 constitue le choix intermédiaire pratique entre Grade 2 et Grade 7.
Lorsque la résistance mécanique compte également : Grade 5 et Grade 23
Lorsqu'une pièce destinée au service chimique doit supporter une charge mécanique, comme les composants internes de pompes et de vannes, les arbres, les éléments de fixation et les composants d'agitateurs, les nuances d'alliage entrent en jeu. Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) offre une résistance à la traction minimale de 895 MPa et une limite d'élasticité minimale de 828 MPa, avec une bonne résistance générale à la corrosion, bien qu'il ne soit pas aussi tolérant aux interstices dans les chlorures chauds que Grade 7 ou Grade 12. Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56407 under the ASTM B series; R56401 under ASTM F136) est la version à haute ténacité et à faible teneur en éléments interstitiels, utilisée lorsque la ténacité à la rupture ou la fatigue est importante. Les deux sont choisis d'abord pour leur résistance mécanique, la résistance à la corrosion étant assurée par la conception plutôt que par la nuance seule.
Données d'isocorrosion : jusqu'où chaque nuance vous permet d'aller dans HCl
La sélection ne se résume pas à « acide réducteur signifie Grade 7 ». Les données publiées d'isocorrosion, la concentration à laquelle la vitesse de corrosion reste inférieure à environ 0,13 mm par an (5 mils per year) à température ambiante, montrent jusqu'où chaque nuance peut être utilisée dans l'acide chlorhydrique :
| Point | Ce que le guide indique |
|---|---|
| Grade 2 (commercialement pur) | résistant à environ 7 pour cent HCl à température ambiante. |
| Grade 12 | environ 9 pour cent HCl à température ambiante. |
| Grade 7 (palladium) | environ 27 pour cent HCl à température ambiante. |
Les vitesses de corrosion augmentent fortement avec la température et la concentration, ces limites à température ambiante diminuent donc lorsque l'acide se réchauffe. Considérez ces valeurs comme une référence initiale, puis confirmez-les à l'aide d'un diagramme d'isocorrosion pour votre température et votre concentration réelles, ainsi que par vos propres essais sur coupons de corrosion pour les services critiques.
La famille au palladium : Grade 7, 11, 16 et 17
Grade 7 n'est pas la seule nuance au palladium, et connaître la famille vous permet d'équilibrer le coût et la résistance mécanique au lieu de choisir par défaut l'option la plus coûteuse :
| Point | Ce que le guide indique |
|---|---|
| Grade 7 (UNS R52400) | Base Grade 2 plus 0.12 à 0.25 pour cent de palladium. |
| Grade 11 (UNS R52250) | Base Grade 1 plus la même plage de palladium, pour les applications où la formabilité importe davantage que la résistance mécanique. |
| Grade 16 (UNS R52402) | Base Grade 2 avec une teneur plus faible de 0.04 à 0.08 pour cent de palladium, ce qui conserve la majeure partie de la résistance aux acides réducteurs à un coût de palladium inférieur. |
| Grade 17 (UNS R52252) | la version à base de Grade 1 de l'approche à faible teneur en palladium. |
Pour de nombreuses applications avec des acides réducteurs, Grade 16 à faible teneur en palladium offre la plupart des avantages de Grade 7 à un coût inférieur. Il vaut donc la peine de demander une offre en comparaison avec Grade 7 intégral plutôt que de supposer que Grade 7 est la seule option.
La limite absolue : l'acide fluorhydrique
Le titane est attaqué par l'acide fluorhydrique et par les ions fluorure en solution acide, même à faible concentration. Aucune nuance de titane ne résout ce problème. Si un flux de procédé contient du HF ou des fluorures acides, le titane est le mauvais matériau et un alliage différent doit être utilisé. C'est la seule exception qui mérite d'être énoncée clairement, car c'est la manière la plus courante dont les équipements en titane sont spécifiés pour des conditions qu'ils ne peuvent supporter.
Référence rapide milieu-nuance
| Milieu | Caractère | Nuance de départ |
|---|---|---|
| Acide nitrique | Oxydant | Grade 2 |
| Chlore humide, ClO2, hypochlorite | Oxydant | Grade 2 |
| Sels de chlorure, saumure, eau de mer (ambiante) | Chlorure neutre | Grade 2 |
| Acide chlorhydrique (dilué, chaud) | Réducteur | Grade 7 |
| Acide sulfurique (chaud ou concentré) | Réducteur | Grade 7 |
| Chlorure ou saumure concentrés et chauds, interstices | Interstice en milieu réducteur | Grade 12, puis Grade 7 |
| Acides organiques | Principalement oxydant ou modéré | Grade 2 |
| Acide fluorhydrique ou fluorures acides | Attaque le titane | Pas le titane |
Utilisez ceci comme point de départ, puis confirmez par rapport à la concentration, à la température et au profil de contaminants réels du flux avant de spécifier. Lorsque le choix de Grade porte sur un équipement de procédé plutôt que sur une matière première, le échangeur de chaleur tubulaire à calandre en titane est proposé à partir des mêmes données de service.
Tableau comparatif
| Nuance | UNS | ASTM min résistance à la traction / limite d'élasticité | Idéal pour | Faible dans |
|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | R50400 | 345 / 275 MPa | Acides oxydants, chlore humide, chlorures, composés organiques | Acides réducteurs chauds, interstices chauds |
| Grade 7 | R52400 | 345 / 275 MPa | Acides réducteurs (HCl, H2SO4), interstices chauds | Coût ; non nécessaire pour les milieux oxydants |
| Grade 12 | R53400 | 483 / 345 MPa | Chlorures et saumure chauds, interstices | Acides réducteurs forts |
| Grade 5 | R56400 | 895 / 828 MPa | Pièces porteuses | Corrosion caverneuse par chlorures chauds |
| Grade 23 | R56401 | 828 / 759 MPa | Porteur, haute ténacité | Corrosion caverneuse par chlorures chauds |
Les valeurs mécaniques correspondent aux minima ASTM et sont confirmées sur le certificat de réception 3.1 selon EN 10204 de l'usine pour chaque coulée. Toutes les nuances de titane ne résistent pas à l'acide fluorhydrique.
Formes et normes pour les équipements chimiques
| Champ à indiquer |
|---|
| Tôle et plaque selon ASTM B265 pour réacteurs, colonnes, réservoirs, revêtements d'appareils et plaques tubulaires. |
| Tube selon ASTM B338 pour échangeurs de chaleur et condenseurs, avec les tubes de procédé commandés selon ASTM B861 (sans soudure) ou B862 (soudé). |
| Barre selon ASTM B348 pour pièces de vannes, pompes et raccords usinées. |
| Pour les équipements sous pression, le projet peut faire référence à l'adoption ASME, par exemple ASME SB-265 pour les plaques. Indiquez-le dans la demande de prix si le plan le spécifie. |
Liste de contrôle des achats pour le titane destiné aux applications chimiques
Lorsque vous envoyez une demande de prix pour du titane destiné aux applications chimiques, indiquez :
- Le milieu exact, sa concentration et sa température, y compris tout contaminant tel que les fluorures, les oxydants ou les agents réducteurs.
- Si l'environnement est oxydant ou réducteur, et si des interstices sont présentes.
- La nuance et le numéro UNS, ainsi que la norme applicable.
- Forme et dimensions : épaisseur pour les plaques, diamètre extérieur et épaisseur de paroi pour les tubes, diamètre pour les barres.
- Étendue du contrôle et des documents : certificat de réception 3.1 selon EN 10204, ainsi que tout contrôle UT, par courants de Foucault ou essai hydrostatique pour les tubes.
Le partage de la composition chimique réelle du flux permet de confirmer la nuance avant l'offre, ce qui est bien moins coûteux que de découvrir une sélection de nuance incorrecte après une défaillance.
Comment Beiyu Titanium fournit les nuances destinées aux applications chimiques
Beiyu Titanium fournit du titane Grade 2, Grade 7 et Grade 12 pour le traitement chimique sous forme de tôle et plaque selon ASTM B265, tube selon ASTM B338, avec les tubes de procédé selon ASTM B861 ou B862, et barres selon ASTM B348. Pour les matériaux destinés aux services chimiques, indiquez dans la demande de prix le document EN 10204 3.1 requis, la composition chimique, les résultats mécaniques et la traçabilité par numéro de coulée ou de lot afin que le périmètre documentaire disponible puisse être confirmé avant l'émission de la commande. Envoyez le milieu, la concentration, la température et la forme, et la nuance appropriée pourra être confirmée avant l'offre.
Guides et outils associés
- Nuance de titane pour l'eau de mer et les applications marines
- Titane de qualité médicale (ASTM F136, Grade 23 ELI)
- Outil de sélection des nuances de titane
Détails des spécifications avec sources
ASTM B265 et ses normes associées pour tubes et barres répertorient une catégorie de nuances destinées aux services chimiques que la plupart des tableaux de sélection omettent : les variantes H. Grade 2H et Grade 7H conservent la composition chimique de la nuance de base et sa limite d'élasticité minimale de 275 MPa, mais relèvent le seuil minimal de résistance à la traction de 345 MPa (50 ksi) à 400 MPa (58 ksi), une désignation créée afin que les concepteurs d'équipements sous pression travaillant selon le code ASME puissent utiliser une contrainte admissible plus élevée pour le même métal. Lorsqu'un réacteur ou une virole de colonne en titane est limité en épaisseur par la contrainte plutôt que par la corrosion, proposer Grade 2H par rapport à Grade 2 ajoute 55 MPa au seuil de résistance à la traction spécifié, avec 0 modification de la teneur en palladium ou du comportement à la corrosion.
Beiyu Titanium propose les 4 nuances au palladium de l'échelle de cette page, Grades 7, 11, 16 and 17, dans les trois formes de produits achetées par les usines chimiques : plaque de 0.5 à 70 mm d'épaisseur, tube sans soudure de 5 à 325 mm de diamètre extérieur, et barre de 1 à 500 mm de diamètre. Cette couverture permet de chiffrer une alternative Grade 16 à faible teneur en palladium à côté de Grade 7 complet sur la même offre, dans la même forme et la même dimension, ce qui correspond à la présentation par Beiyu de la décision de coût décrite par cette page.
Pour les applications en acide oxydant spécifiquement, les vitesses de corrosion publiées selon la concentration et la température sont dans le titane dans l'acide nitrique.