Le titane est un métal réactif. Ce qui le protège est un film de dioxyde de titane de quelques nanomètres d'épaisseur qui se forme dès que le métal rencontre l'air ou l'eau, et se reforme en quelques millisecondes après une détérioration tant que de l'oxygène ou de l'humidité est présent. Le film échoue là où l'oxygène est exclu ou en présence de fluorure.
La réputation du titane en matière de résistance à la corrosion est légèrement trompeuse. Le métal lui-même est réactif, très réactif. Ce qui le protège est un film d'environ quelques nanomètres d'épaisseur qui se forme dès que le titane rencontre l'air ou l'eau : une couche de dioxyde de titane (TiO₂) liée si étroitement et se reformant si rapidement que le métal sous-jacent est effectivement isolé. Comprenez ce film, son fonctionnement et les quelques situations où il ne fonctionne pas, et la sélection de la nuance de titane cesse d'être une approximation.
Le film passif et pourquoi il est particulier
Le titane nu s'oxyde immédiatement. Cela semble être un problème, mais c'est toute sa défense. L'oxyde qui se forme est dense, bien adhérent et chimiquement stable et, point essentiel, il est auto-réparateur: rayez-le, entaillez-le, usinez-le, et tant qu'une trace d'oxygène ou d'eau est présente, il se reforme en quelques millisecondes. Il n'existe pas de période lente de « repassivation » dont une fissure puisse tirer parti, ce qui explique pourquoi le titane résiste à des conditions qui provoquent la corrosion par piqûres et la corrosion caverneuse de l'acier inoxydable.
Ce film explique pourquoi le titane commercialement pur Titane Grade 2 résiste à l'eau de mer, au chlore humide, aux acides oxydants et à la plupart des eaux naturelles presque indéfiniment, y compris dans des environnements où l'inox 316 échoue discrètement. Pour les spécificités marines et d'eau de mer, voir titane pour applications marines et eau de mer.
| Propriété du film passif | Ce que le guide indique |
|---|---|
| Composition | Dioxyde de titane (TiO2) |
| Épaisseur | Quelques nanomètres |
| Lorsqu'il se forme | Dès que le métal rencontre l'air ou l'eau |
| Comportement après endommagement | Se reforme en quelques millisecondes tant qu'une trace d'oxygène ou d'eau est présente |
| Conséquence pour la fissuration | Il n'existe pas de fenêtre de repassivation lente qu'une fissure puisse exploiter |
Les trois zones où le film rencontre des difficultés
La couche passive nécessite des conditions appropriées pour se former et rester intacte. Trois situations suppriment ces conditions :
| État | Ce qui se produit | Règle pratique |
|---|---|---|
| Acides réducteurs forts (HCl, H₂SO₄, phosphorique) sans oxydant, particulièrement à chaud | Pas d'oxygène pour maintenir TiO₂ ; le film s'amincit et le métal se corrode | Passer à Grade 7 ou Grade 12 ; vérifier la limite de température/concentration |
| Acide fluorhydrique (HF) ou fluorure libre en service aqueux acide | Même le HF dilué peut attaquer rapidement le titane ; le fluorure libre dans un acide peut former du HF | TIMET ne recommande pas le titane pour le HF ou les solutions contenant du fluorure en dessous de pH 7. Le fluorure entièrement complexé, ou un service au fluorure dilué avec des ions inhibiteurs documentés, nécessite une évaluation distincte de la corrosion |
| Interstices étroits dans des chlorures chauds | L'oxygène est appauvri à l'intérieur de l'interstice. Selon le manuel de corrosion TIMET, la corrosion caverneuse dans les saumures chlorurées est peu probable sous 70 °C (158 °F), et dans des interstices prononcées en saumure quasi neutre, elle devient possible pour le titane non allié à environ 93 °C (200 °F) et au-dessus ; les saumures concentrées de chlorure de calcium ou de magnésium peuvent attaquer en dessous de la valeur de 70 °C | Grade 7/12 pour les saumures chaudes ; tenir compte de la conception des joints et des garnitures |
Comment l'alliage corrige les points faibles
C'est précisément pourquoi les nuances résistantes à la corrosion existent. Elles ne rendent pas le titane « plus résistant » aux acides par force brute : elles maintiennent le film passif stable là où le titane pur ne le peut pas.
- Grade 7 (Ti-0.15Pd) : une faible addition de palladium déplace le potentiel de corrosion du titane dans la plage passive, de sorte que le film subsiste dans les acides réducteurs et les chlorures chauds qui élimineraient Grade 2. Ce surcoût offre une plage d'utilisation sûre beaucoup plus large dans les services chimiques agressifs.
- Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) : le molybdène et le nickel améliorent la résistance à la corrosion caverneuse à température élevée à un coût inférieur à celui du Grade 7, un choix courant pour les équipements de procédé pour saumures chaudes et chlorures.
La nuance est une décision de corrosion avant d'être une décision de résistance. Choisir Grade 2 pour une conduite chaude d'HCl dilué parce que « le titane résiste aux acides » est la manière dont une pièce en titane échoue. La bonne réponse est Grade 7. Nous fournissons tube Grade 7 (Ti-0.15Pd) et des barres ainsi que du stock Grade 12 pour exactement ces applications.
| Nuance | Ajout | Ce que le guide indique faire |
|---|---|---|
| Grade 7 | Ti-0.15Pd | Une très faible addition de palladium déplace le potentiel de corrosion du titane dans le domaine passif, de sorte que le film subsiste dans les acides réducteurs et les chlorures chauds qui décaperaient Grade 2 |
| Grade 12 | Ti-0.3Mo-0.8Ni | Le molybdène et le nickel améliorent la résistance à la corrosion caverneuse à température élevée à un coût inférieur à celui du Grade 7, un choix courant pour les saumures chaudes et les équipements de procédé aux chlorures |
Ce qu'il faut fournir à un fournisseur pour choisir la bonne nuance
- La composition chimique: quel acide/milieu, quelle concentration et si un oxydant est présent.
- Température: la variable la plus importante ; une nuance adaptée à 25 °C peut ne pas l'être à 90 °C.
- Présence de fluorures: indiquez la concentration, le pH, la température et si le fluorure est libre ou entièrement complexé. TIMET ne recommande pas le titane pour le HF ou les solutions contenant du fluorure en dessous de pH 7 ; les services au fluorure dilué complexé ou spécifiquement inhibé nécessitent une évaluation distincte de la corrosion.
- Géométrie: les interstices, joints et assemblages serrés modifient le risque de corrosion caverneuse.
| Ce qu'il convient de fournir au fournisseur | Détail |
|---|---|
| La composition chimique | L'acide ou le milieu concerné, la concentration, et la présence éventuelle d'un oxydant |
| Température | La variable la plus importante; une nuance adaptée à 25 C peut ne pas l'être à 90 C |
| Présence de fluorures | Indiquez la concentration, le pH, la température et si le fluorure est libre ou entièrement complexé. Ne retenez pas le titane par défaut pour le HF ou les solutions contenant du fluorure en dessous de pH 7 ; évaluez séparément les cas complexés ou spécifiquement inhibés |
| Géométrie | Les interstices, joints et assemblages serrés modifient le risque de corrosion caverneuse |
Envoyez ces éléments avec votre Envoyer une demande et le choix de la nuance découle de l'environnement, non d'un argument marketing.
FAQ
Le titane est-il entièrement insensible à la corrosion ?
Non. Il est remarquable dans les environnements oxydants, neutres et chlorurés grâce à son film d'oxyde passif, mais il se corrode dans les acides réducteurs forts sans oxydant et est attaqué par l'acide fluorhydrique. La nuance et la température déterminent la limite.
Pourquoi le titane surpasse-t-il l'acier inoxydable en eau de mer ?
L'acier inoxydable repose sur un film d'oxyde de chrome qui subit la corrosion par piqûres et la corrosion caverneuse en présence de chlorures ; le film de TiO₂ du titane est bien plus stable en présence de chlorures et se régénère instantanément, ce qui lui permet de résister à la corrosion par piqûres et aux attaques caverneuses qui mettent le 316 en échec.
Puis-je utiliser le titane avec de l'acide chlorhydrique ou sulfurique ?
Parfois : cela dépend de la concentration, de la température et de la nuance. Grade 2 est limité ; Grade 7 (Ti-0.15Pd) étend considérablement la plage sûre. Vérifiez toujours un diagramme de corrosion pour les conditions exactes, et n'utilisez jamais de titane avec du HF.
Le film d'oxyde s'use-t-il ?
Il peut être éliminé mécaniquement (rayures, usinage), mais il se reforme immédiatement partout où de l'oxygène ou de l'eau est présent. L'abrasion continue dans un milieu sans oxygène est le cas inhabituel où la passivité ne peut pas suivre.
Ce que le film passif explique, et ce qu'il n'explique pas
Le film d'oxyde explique pourquoi le titane se comporte comme il le fait dans un environnement donné. Il ne détermine pas si un article livré est acceptable, car l'acceptation repose sur des résultats de composition et mécaniques qui sont mesurés plutôt que déduits.
| Expliqué par le film | Déterminé par la mesure et la commande |
|---|---|
| Pourquoi le métal est stable dans des conditions oxydantes | Limites de composition, rapportées par coulée |
| Pourquoi les acides réducteurs nécessitent une nuance différente | La nuance désignée dans la commande, avec son numéro UNS |
| Pourquoi les dommages de surface sont importants | État de surface, indiqué séparément de l'état de livraison |
Comment sont obtenues les valeurs rapportées qui sous-tendent le choix de la nuance
| Ce qui est rapporté | Méthode à laquelle la spécification fait référence | Ce que sa désignation établit |
|---|---|---|
| Oxygène et azote | ASTM E1409 | Éléments interstitiels rapportés selon une base définie |
| Hydrogène | ASTM E1447 | Déterminé par une méthode désignée |
| Composition de l'alliage | ASTM E539 et ASTM E2371 | Les voies spectrométriques désignées dans les documents référencés |
La désignation d'une méthode détermine comment une valeur a été produite. Elle n'ajoute pas un contrôle que la commande n'a pas demandé, et un mécanisme, aussi bien compris soit-il, ne constitue pas un critère d'acceptation.
Détails des spécifications avec sources
Les plages de composition chimique des nuances de titane résistantes à la corrosion sont définies dans les tableaux ASTM de la série B, et elles sont étroites. ASTM B348 et B265 spécifient Grade 7 (UNS R52400) à 0.12 à 0.25 pour cent de palladium et Grade 12 (UNS R53400) à 0.2 à 0.4 pour cent de molybdène avec 0.6 à 0.9 pour cent de nickel, et Grade 16 à faible teneur en palladium (UNS R52402) contient 0.04 à 0.08 pour cent de palladium pour les services où un ajout moindre est spécifié. Ces ajouts de fractions de pour cent constituent toute la différence d'ingénierie entre un film passif qui résiste à un acide réducteur chaud et un film qui s'amincit.
Beiyu Titanium fournit ces nuances résistantes à la corrosion dans les formes de produits pour lesquelles la question du film se pose habituellement : le programme de tubes couvre 10 nuances de titane proposées selon ASTM B338 pour les tubes et ASTM B861 et B862 pour les tubes sans soudure et soudés, les tubes d'échangeur Grade 2, Grade 7, Grade 9 et Grade 12 couverts dans le guide B338 de Beiyu relevant de cette gamme, et Grades 16 et 17 étant disponibles lorsqu'une composition chimique à faible teneur en palladium est spécifiée. Les tubes sans soudure vont de 5 à 325 mm de diamètre extérieur et les tubes soudés de 6.35 à 1219 mm, de sorte qu'un joint d'échangeur à petit alésage sujet à la corrosion caverneuse et un collecteur à grand alésage peuvent être proposés à partir de la même décision de nuance dans une seule demande.
Envoyer une demande de prix technique
Pour les demandes de prix de titane destiné à un service corrosif, indiquez la nuance, la norme ASTM, le milieu, la température, la condition de chlorures ou de corrosion caverneuse, les dimensions et l'exigence documentaire.