Pour la plupart des utilisations en eau de mer à température ambiante, le titane commercialement pur Grade 2 (UNS R50400) est le choix par défaut, car le titane forme un film d'oxyde passif stable qui ne se corrode pas dans l'eau chlorurée. Lorsque le service est chaud (environ au-dessus de 70 à 80 C), comporte des interstices étroites ou utilise une saumure concentrée, passez à Grade 7 (UNS R52400) ou Grade 12 (UNS R53400), qui résistent à la corrosion caverneuse dans ces conditions. Lorsque la pièce doit supporter une charge structurelle, utilisez Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) ou, pour les pièces critiques vis-à-vis de la rupture et de classe implant, Grade 23 ELI (UNS R56407 selon la série ASTM B, R56401 selon ASTM F136).
Beiyu Titanium fournit ces nuances selon ASTM B265, B338 et B348 en fonction de la forme de produit commandée. Lorsque la documentation EN 10204 3.1 et la traçabilité par numéro de coulée ou par lot sont requises, indiquez le périmètre de rapport demandé dans la demande de prix.
Pourquoi le titane est utilisé dans l'eau de mer
Le titane résiste à l'eau de mer non parce qu'il est noble, mais parce qu'il forme à sa surface un film d'oxyde mince et autoréparant (principalement TiO2). Ce film se reforme presque instantanément s'il est rayé, tant que de l'oxygène est présent. Dans l'eau de mer oxygénée, le film reste intact sur toute la plage de pH et sur une large plage de températures, ce qui explique pourquoi le titane est spécifié pour les condenseurs, échangeurs de chaleur, installations de dessalement, colonnes montantes offshore, pompes, vannes et tuyauteries d'eau de mer, où les alliages de cuivre, les aciers inoxydables et même certains alliages de nickel subissent une corrosion par piqûres ou défaillent.
Le film a toutefois une limite : dans les environnements où l'oxygène ne peut pas atteindre la surface pour le réparer, la protection peut se dégrader localement. Ce seul fait détermine presque chaque décision de choix de nuance ci-dessous.
Les quatre variables qui déterminent réellement la nuance
Vous ne choisissez pas une nuance de titane marine en fonction de « la corrosivité de l'eau ». Vous la choisissez selon quatre variables de service :
| Service | Ce que le guide indique |
|---|---|
| Température | L'eau de mer froide et à température ambiante convient à toute nuance de titane. L'eau de mer chaude et la saumure chaude sont les conditions où le titane commercialement pur commence à présenter une attaque par corrosion caverneuse. |
| Interstices | Les faces de joints, les jonctions tube-plaque tubulaire, les joints à recouvrement, les dépôts, le bioencrassement et les anneaux de support de soudage créent tous des espaces pauvres en oxygène. La corrosion caverneuse, et non la corrosion générale, est le mode de défaillance habituel du titane en service chloruré. |
| Concentration en chlorures | L'eau de mer ouverte contient environ 3,5 pour cent de sels dissous. Les évaporateurs, la saumure de rejet et les étapes de dessalement la concentrent bien au-delà, ce qui abaisse la température à laquelle une attaque caverneuse peut commencer. |
| Charge mécanique | Les éléments de fixation, arbres, ressorts et composants structurels nécessitent une résistance que les nuances commercialement pures n'ont pas, ce qui vous oriente vers les nuances alliées. |
Adaptez la nuance à la pire combinaison de ces quatre variables que la pièce rencontrera réellement, et non à la moyenne.
Nuance par nuance pour les applications marines
Grade 2 (UNS R50400) : le choix par défaut
Titane commercialement pur, la nuance de référence pour l'eau de mer. Excellente résistance à la corrosion générale dans l'eau chlorurée oxygénée, bonne soudabilité et bonne formabilité. Les minima ASTM sont une résistance à la traction de 345 MPa et une limite d'élasticité de 275 MPa (confirmées sur le certificat de réception 3.1 selon EN 10204 pour chaque coulée). Grade 2 est le bon choix pour les tubes d'échangeurs de chaleur en eau de mer à température ambiante et modérée, les tubes de condenseurs, les tôles et plaques pour réservoirs et revêtements, ainsi que les tuyauteries générales. Sa limite concerne les chlorures chauds, concentrés et sujets aux interstices : dans les interstices étroites, Grade 2 peut commencer à subir une corrosion caverneuse lorsque la température du métal dépasse environ 70 à 80 C.
Grade 7 (UNS R52400) : la nuance résistante à la corrosion caverneuse
Grade 7 est un titane commercialement pur avec un faible ajout de palladium (environ 0.12 à 0.25 pour cent). Sur le plan mécanique, il correspond 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 fait passer le métal dans son domaine passif en conditions réductrices et pauvres en oxygène, exactement celles créées par une interstice. Grade 7 augmente la température à laquelle la corrosion caverneuse peut commencer en service dans des chlorures chauds et des acides réducteurs, bien au-delà du point où Grade 2 cesse d'être sûr. Utilisez-le pour les saumures chaudes, les chlorures concentrés, contamination par des acides réducteurs, et les joints à garniture ou les assemblages tube-plaque tubulaire fonctionnant à chaud. C'est la plus coûteuse des nuances de corrosion en raison du palladium.
Grade 12 (UNS R53400) : la nuance pour corrosion caverneuse au meilleur compromis coût-performance
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 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, à un coût inférieur à Grade 7 contenant du palladium. Il est largement spécifié pour le dessalement, le traitement de saumures chaudes et les équipements de procédé chlorurés où Grade 2 est limite mais où les performances complètes de Grade 7 ne sont pas requises. Pour de nombreuses applications d'échangeurs de chaleur et d'évaporateurs en eau de mer chaude, Grade 12 constitue le choix intermédiaire pratique.
Grade 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) : lorsque la pièce supporte une charge
Grade 5 est l'alliage à haute résistance, avec des minimums ASTM de 895 MPa de résistance à la traction et 828 MPa de limite d'élasticité. Sa résistance générale à la corrosion dans l'eau de mer est bonne, bien qu'il soit moins tolérant à la corrosion caverneuse dans les chlorures chauds que Grade 7 ou Grade 12, il est donc choisi pour sa résistance mécanique, et non pour la corrosion la plus agressive. Les utilisations marines typiques comprennent les éléments de fixation, arbres, composants internes de pompes et de vannes, ressorts et éléments structurels devant être à la fois légers et résistants à la corrosion.
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI, UNS R56407 industriel / R56401 implant) : critique vis-à-vis de la rupture et de classe implant
Grade 23 est la version à très faible teneur en éléments interstitiels de Grade 5, avec des limites plus strictes pour l'oxygène, l'azote, le carbone et le fer, qui lui confèrent une ténacité à la rupture plus élevée et un meilleur comportement en fatigue. Les minimums ASTM sont de 828 MPa de résistance à la traction et 759 MPa de limite d'élasticité. Dans les applications marines et offshore, il est spécifié lorsque la ténacité à la rupture et la fatigue sont importantes, et il constitue la norme pour les pièces destinées à des applications médicales et à la classe implantable afin de ASTM F136. Notez que le UNS correct pour Grade 23 / Ti-6Al-4V ELI dépend de la norme commandée : R56407 selon ASTM B265, B348, B863 et B381, et R56401 selon ASTM F136.
Limites de température dans l'eau de mer : les valeurs réelles
Le choix de la Grade en eau de mer est en définitive une décision liée à la température, il est donc préférable de s'appuyer sur les chiffres publiés plutôt que sur « le niveau de corrosivité perçu de l'eau » :
| Ce que le guide indique |
|---|
| Grade 2 résiste à la corrosion caverneuse dans l'eau de mer jusqu'à environ 80 C (environ 175 à 180 F) dans des interstices étroites, et sa résistance à la corrosion générale dans l'eau de mer ouverte est pratiquement illimitée à des températures allant jusqu'à environ 120 C (250 F) aux pressions marines typiques. |
| Grade 7 augmente considérablement la résistance à la corrosion caverneuse et reste utilisable dans un service chaud aux chlorures approchant 260 C (500 F). |
| Grade 12 offre une grande partie de cette résistance à la corrosion caverneuse à haute température à un coût inférieur à celui du Grade 7 contenant du palladium. |
Si votre pièce fonctionne à basse température et ne présente pas de interstices étroites, Grade 2 est réellement suffisant et la mise à niveau représente une dépense inutile. Le passage à Grade 7 ou Grade 12 procure une marge précisément lorsque la température du métal et la géométrie des interstices poussent le titane commercialement pur au-delà de sa limite.
Pour la résistance à la corrosion caverneuse au coût le plus bas, il est utile de connaître la famille plus large des nuances au palladium. Aux côtés de Grade 7, Grade 16 (UNS R52402) à faible teneur en palladium conserve la plupart des avantages contre la corrosion caverneuse avec une teneur en palladium et un coût inférieurs, il mérite donc d'être chiffré comme alternative à Grade 7 complet.
Logique de sélection en une seule lecture
| Ce que le guide indique |
|---|
| Eau de mer oxygénée à température ambiante ou modérée, aucune exigence de résistance : Grade 2. |
| Eau de mer chaude ou saumure chaude, interstices présentes, chlorures concentrés : Grade 12 en premier choix, Grade 7 lorsque les conditions sont à la limite ou qu'une contamination par un acide réducteur est possible. |
| Charge structurelle, éléments de fixation, arbres, composants légers : Grade 5. |
| Pièces porteuses critiques pour la rupture, à fatigue élevée ou de classe implant : Grade 23 ELI (ASTM F136). |
Lorsque la pièce est soumise à plusieurs de ces conditions simultanément, spécifiez pour le cas le plus défavorable.
Tableau comparatif
| Nuance | UNS | ASTM min résistance à la traction / limite d'élasticité | Comportement dans l'eau de mer | Le spécifier pour |
|---|---|---|---|---|
| Grade 2 | R50400 | 345 / 275 MPa | Excellent dans l'eau de mer à température ambiante, risque de corrosion caverneuse dans les chlorures chauds, étroits et concentrés | Tube, tôle, plaque et tuyauterie par défaut |
| Grade 7 | R52400 | 345 / 275 MPa | Meilleure résistance à la corrosion caverneuse et aux conditions réductrices | Saumure chaude, chlorures concentrés, joints à garniture chauds |
| Grade 12 | R53400 | 483 / 345 MPa | Forte résistance à la corrosion caverneuse dans les chlorures chauds à un coût inférieur à Grade 7 | Dessalement, échangeurs de chaleur pour saumures chaudes |
| Grade 5 | R56400 | 895 / 828 MPa | Bonne résistance générale, choisi pour sa résistance mécanique | Éléments de fixation, arbres, pièces de pompes et de vannes |
| Grade 23 | R56407 (B-series); R56401 (F136) | 828 / 759 MPa | Bonne résistance générale, ténacité élevée | Critique pour la rupture, fatigue, classe implantable |
Les valeurs mécaniques sont des minimums ASTM et sont confirmées sur le certificat de réception 3.1 selon EN 10204 de l'usine pour chaque coulée.
Formes et normes que vous indiquerez pour le titane marin
| Champ à indiquer | Ce que le guide indique |
|---|---|
| Tube | ASTM B338 (tube sans soudure et soudé), ASTM B861 / B862 (tube). Les tubes de condenseurs et d'échangeurs de chaleur sont généralement en Grade 2, avec passage au Grade 12 ou au Grade 7 pour un service chaud ou concentré. |
| Tôle et plaque | ASTM B265, pour les réservoirs, les revêtements d'appareils, les plaques tubulaires et les équipements fabriqués. |
| Barre | ASTM B348, pour les pièces usinées de vannes et de pompes, les arbres et les raccords. |
| Éléments de fixation | généralement Grade 5 pour la résistance, Grade 2 ou Grade 7 lorsque la corrosion prédomine sur la charge. |
Pour les équipements sous pression, le projet peut faire référence à l'adoption ASME (par exemple ASME SB-265 pour la plaque). Indiquez-le dans la demande de prix si le plan le précise.
La corrosion caverneuse, en termes d'ingénierie réels
La raison d'être de toute cette décision est la corrosion caverneuse. À l'intérieur d'un espace étroit, l'oxygène dissous est consommé et ne peut pas être renouvelé, la composition chimique locale devient acide et les chlorures se concentrent, et le film passif peut se dégrader même si la surface ouverte reste intacte. Pour le Grade 2 commercialement pur, cela devient un risque réel lorsque la température du métal dépasse environ 70 à 80 C dans l'eau de mer, et plus tôt dans une saumure concentrée. Grade 7 et Grade 12 repoussent cette température d'apparition de manière substantielle, ce qui est toute la raison technique de les payer. Si votre pièce ne présente aucun interstice étroit et fonctionne à basse température, Grade 2 est réellement suffisant et la montée en gamme est de l'argent perdu. Si elle comporte des assemblages avec joints fonctionnant à chaud, la montée en gamme constitue une assurance peu coûteuse contre une défaillance traversant la paroi.
Si le condenseur ou le refroidisseur est exposé à de la saumure chaude et à des interstices étroits entre tubes et plaque tubulaire, comparez cette plage de température avec les applications de Grade 12 pour les saumures chaudes et le service soumis à la corrosion caverneuse avant de maintenir la commande en Grade 2.
Liste de contrôle des achats pour le titane marin
Lorsque vous envoyez une demande de prix pour du titane marin, indiquez :
| Ce que le guide indique |
|---|
| La nuance et le numéro UNS, ainsi que la norme de référence (ASTM B338 / B265 / B348, plus toute référence ASME). |
| La température de service et la présence éventuelle d'interstices (joints, tube-plaque tubulaire, dépôts). |
| La concentration en chlorures si elle est supérieure à celle de l'eau de mer ouverte (évaporateur, saumure de rejet, étape de dessalement). |
| La forme et les dimensions : OD et épaisseur de paroi pour le tube, épaisseur pour la plaque, diamètre pour la barre. |
| Si la pièce est porteuse, ainsi que toute exigence de fatigue ou de ténacité à la rupture. |
| L'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 le tube. |
Une demande de prix claire sur ces points permet de confirmer la nuance avant l'offre, plutôt qu'après une défaillance en service.
Comment Beiyu Titanium fournit les nuances marines
Beiyu Titanium fournit du titane Grade 2, Grade 7, Grade 12, Grade 5 et Grade 23 pour l'eau de mer et les applications marines sous forme de tubes selon ASTM B338, tôle et plaque selon ASTM B265, et les barres selon ASTM B348. Indiquez tout document EN 10204 3.1 requis, la composition chimique, les résultats mécaniques et la traçabilité par numéro de coulée ou par lot dans la demande de prix afin que Beiyu puisse confirmer le périmètre documentaire disponible avant la validation de la commande. Envoyez la température de service, les conditions de interstice, le niveau de chlorures, la forme et les dimensions, et la nuance correcte peut être confirmée avant l'offre.
Pour les tubes de condenseurs et de refroidisseurs soumis à la même décision de nuance, la guide des tubes en titane ASTM B338 indique le procédé du tube, l'épaisseur de paroi et les détails de contrôle qui sous-tendent la demande de prix.
Guides et outils associés
- Nuance de titane pour le traitement chimique
- Titane par rapport à l'acier inoxydable 316L et au cuivre-nickel pour l'eau de mer
- Titane de qualité médicale (ASTM F136, Grade 23 ELI)
- Outil de sélection des nuances de titane
Détails des spécifications avec sources
AWS A5.16 est la spécification qui permet de mener une décision de nuance de titane pour milieu marin jusqu'à la fabrication soudée, car ses classifications de métal d'apport reflètent les nuances du métal de base : ERTi-2 s'associe à Grade 2, ERTi-7 à Grade 7, ERTi-9 à Grade 9 et ERTi-12 à Grade 12. La désignation de la classification du métal d'apport sur la commande de fabrication maintient la composition chimique de la soudure dans la même famille de corrosion que le métal de base, ce qui est particulièrement important pour les sélections Grade 7 et Grade 12 que cette page réserve aux chlorures chauds : un cordon de soudure commercialement pur non assorti dans une conduite achetée pour sa résistance à la corrosion caverneuse renvoie directement le problème de corrosion au joint, le seul endroit où un réseau de tuyauterie est le plus difficile à réparer.
Beiyu Titanium fournit la partie soudage d'une commande marine à partir de la même demande que le tube et la plaque : fil de soudage en titane selon AWS A5.16 en longueurs droites de 0.8 à 6.0 mm de diamètre jusqu'à 6000 mm de long, fil en couronne de 0.8 à 12 mm, et fil en bobine jusqu'à 6.35 mm. L'association nuance-classification, Grade 2 comme ERTi-2 et Grade 12 comme ERTi-12, est indiquée dans l'offre de Beiyu afin que le métal de base et le métal d'apport arrivent documentés dans la même chaîne traçable par numéro de coulée.