Il titanio Grade 2 è idoneo al servizio con cloruri ossidanti e neutri. Grade 7 aggiunge 0,15% di palladio per gli acidi riducenti. Grade 12 innalza la soglia di corrosione interstiziale nella salamoia calda. Per il titanio non legato, il manuale di corrosione TIMET colloca l'innesco negli interstizi stretti in salamoia quasi neutra a circa 93 °C (200 °F), con attacco poco probabile sotto 70 °C (158 °F) nelle salamoie di cloruri; salamoie concentrate di cloruro di calcio o magnesio possono causare attacco localizzato al di sotto di tale valore, e anche un pH inferiore lo abbassa. Le soluzioni acide contenenti fluoruri sono nella maggior parte dei casi fuori dal campo d'impiego del titanio.
Il titanio resiste alla corrosione perché forma un film di ossido sottile, stabile e autoriparante. Questo film offre prestazioni eccellenti in acqua di mare, cloruri e mezzi ossidanti; il limite principale sono gli acidi fortemente riducenti, nei quali si utilizzano invece gradi contenenti palladio e gradi debolmente legati. Il grado corretto dipende dal mezzo di servizio, dalla temperatura e dal rischio di corrosione interstiziale. Questa guida associa gli ambienti comuni al grado adatto e indica cosa specificare.
Come il titanio resiste alla corrosione
Il film di ossido passivo si riforma istantaneamente se viene graffiato, purché siano presenti ossigeno o acqua. Per questo il titanio commercialmente puro offre prestazioni così buone in acqua di mare e negli acidi ossidanti. Negli acidi riducenti caldi e poveri di ossigeno è più difficile mantenere il film, quindi si utilizza un grado con palladio (Grade 7) o con molibdeno e nichel (Grade 12) per mantenere passiva la superficie.
Selezione del grado in base al mezzo di servizio
| Ambiente di servizio | Grado adatto | Motivo |
|---|---|---|
| Acqua di mare, salamoia, ambienti costieri e marini | Grade 2 (Grade 12 per salamoia calda) | Passivo e resistente alla corrosione per vaiolatura nei cloruri |
| Acidi ossidanti e cloro umido | Grade 2 | Film di ossido stabile nei mezzi ossidanti |
| Acidi riducenti (HCl, H2SO4, fosforico) e rischio interstiziale | Grade 7, Grade 12 | Palladio o Mo-Ni aumentano la passività e resistono all'attacco interstiziale |
| Cloruri caldi, salamoia e servizio acido con solfuri | Grade 12 | Resistenza interstiziale e alla salamoia calda con resistenza meccanica intermedia |
| Resistenza meccanica e alla corrosione (pompe, alberi, valvole, elementi di fissaggio) | Grade 5, Grade 23 | Elevata resistenza meccanica con buona resistenza alla corrosione generale |
Applicazioni comuni
Grade 2 è il materiale di uso più comune per scambiatori di calore di processi chimici, reattori, colonne e tubazioni, per evaporatori e condensatori degli impianti di dissalazione MSF e MED, e per tubazioni per acqua di mare e impieghi offshore. Grade 7 e Grade 12 vengono prescritti dove il processo comporta acidi riducenti, salamoia calda o condizioni con cloruri che esporrebbero il titanio commercialmente puro al rischio di corrosione interstiziale. Grade 5 e Grade 23 vengono utilizzati dove il componente deve sostenere carichi oltre a resistere alla corrosione, come nei componenti di pompe e valvole.
| Grado | Dove la guida ne indica l'utilizzo |
|---|---|
| Grade 2 | Scambiatori di calore, reattori, colonne e tubazioni per processi chimici; evaporatori e condensatori di impianti di dissalazione MSF e MED; tubazioni per acqua di mare e servizio offshore |
| Grade 7 e Grade 12 | Dove il processo impiega acidi riducenti, salamoia calda o condizioni con cloruri che comporterebbero un rischio di corrosione interstiziale per il titanio commercialmente puro |
| Grade 5 e Grade 23 | Dove il pezzo deve sopportare carichi oltre a resistere alla corrosione, come nei componenti di pompe e valvole |
Per serbatoi, tubazioni, valvole e ugelli in una linea di dosaggio o riempimento, vedere come queste scelte di grado si applicano alle parti in titanio a contatto con il fluido nelle apparecchiature di riempimento di liquidi.
Forme e modalità di specifica
| Forma del prodotto | Norma da citare |
|---|---|
| Lamiera sottile e lamiera spessa | ASTM B265 |
| Tubo | ASTM B338 |
| Barra | ASTM B348 |
| Pezzi forgiati | ASTM B381 |
Lo stesso grado viene fornito in diverse forme di prodotto, quindi la scelta in funzione della corrosione e la forma vengono specificate insieme. Indicare grado, norma (ASTM B265 per lamiera sottile e lamiera spessa, B338 per tubo, B348 per barra, B381 per pezzi forgiati), forma e dimensioni, mezzo e temperatura, e ambito della certificazione. Il materiale viene fornito con certificati del materiale ed EN 10204 3.1 secondo l'ambito dell'ordine.
| Campo da indicare | Cosa fornire |
|---|---|
| Grado | Il grado richiesto dalle condizioni di corrosione in servizio |
| Norma | La norma di prodotto per la forma ordinata |
| Forma e dimensioni | La forma e le relative dimensioni |
| Fluido e temperatura | Il fluido di servizio e la temperatura di esercizio |
| Ambito del certificato | Il materiale viene fornito con certificati del materiale e certificati di collaudo 3.1 secondo EN 10204 in base a quanto previsto dall'ordine |
Consultare il confronto complessivo dei gradi nella guida al confronto dei gradi di titanio, quindi scegliere una forma: barra in titanio, lamiera sottile e lamiera spessa di titanio, oppure tubi in titanio. Per un confronto più ampio dei materiali, leggere la guida al confronto tra titanio e acciaio inossidabile. Inviare il mezzo e i requisiti a [email protected] per una raccomandazione sul grado e un'offerta.
Tradurre una decisione sulla corrosione in righe d'ordine
Un grado scelto in base alla corrosione deve comunque essere acquistato e i campi che determinano se il materiale consegnato corrisponde alla decisione non riguardano la corrosione. Tre di questi sono quelli più spesso omessi nelle richieste.
| Campo dell'ordine | Perché la decisione sulla corrosione dipende da questo |
|---|---|
| Grado con il relativo numero UNS | I numeri dei gradi si ripetono nelle diverse specifiche ed è il numero UNS a definire la tabella di composizione |
| Fluido di esercizio, concentrazione e temperatura | Un grado viene selezionato in base a tutti e tre, quindi citarne uno non costituisce una base di selezione |
| Specifica applicabile | Definisce i limiti rispetto ai quali il certificato riporta i risultati per la forma acquistata |
| Forma del prodotto con dimensioni e tolleranza | Lo stesso grado costituisce un acquisto diverso sotto forma di barra, lamiera spessa, tubo o filo |
| Stato di fornitura e superficie | Due campi separati, e la superficie è ciò che entra in contatto con il fluido |
| Rapporti richiesti | Determina se il certificato risponde a ciò che il controllo in accettazione richiederà |
Stato superficiale, marcatura, imballaggio, rapporti richiesti e gestione del materiale respinto sono tutte voci previste per l'ordine nella specifica per barre e billette ASTM B348 (ASTM B348, informazioni per l'ordine). Un grado scelto con cura e poi riportato sull'ordine solo come numero lascia ciascuna di queste voci a un'impostazione predefinita.
Dettagli delle specifiche con fonti
Per il titanio non legato in interstizi stretti in salamoia satura di cloruro di sodio a pH quasi neutro, Corrosion Resistance of Titanium di TIMET riporta che l'attacco diventa possibile a circa 93 °C (200 °F) e oltre, mentre è improbabile sotto 70 °C (158 °F); un pH inferiore o concentrazioni elevate di ioni calcio o magnesio possono abbassare la temperatura di innesco. Questo intervallo spiega perché le superfici di appoggio delle guarnizioni e i giunti tubo-piastra tubiera in servizio con salamoia calda siano sottoposti all'esame più attento.
Quando il servizio rientra in questa fascia di rischio, i gradi contenenti palladio cambiano il quadro: Grade 7 (UNS R52400) aggiunge da 0.12 a 0.25 wt% di palladio secondo i requisiti chimici di ASTM B265, e Grade 12 (UNS R53400) utilizza da 0.2 a 0.4 wt% di molibdeno con da 0.6 a 0.9 wt% di nichel per aumentare la resistenza alla corrosione interstiziale a un costo di lega inferiore rispetto a Grade 7.
Una volta scelto il grado, i confronti lato fornitore per famiglia di prodotti sono raccolti nella indice degli elenchi di fornitori di titanio.
Fonti di riferimento
- TIMET, Corrosion Resistance of Titanium (manuale tecnico)
- ASTM B265 / B338 / B348 / B381, specifiche dei prodotti in titanio
- ASTM G48, Metodi di prova normalizzati per la resistenza alla corrosione per vaiolatura e alla corrosione interstiziale
- Letteratura NACE / AMPP sulla corrosione del titanio in servizio con cloruri e acidi riducenti
- ASM Handbook, Volume 13B, Corrosione: materiali