Il titanio è uno dei pochi metalli strutturali che sostanzialmente non si corrode in acqua di mare. Il suo film di ossido passivo si riforma a contatto con acqua e ossigeno, quindi la corrosione per vaiolatura e l'attacco generalizzato sono assenti in acqua di mare a temperatura ambiente, e i programmi di esposizione a lungo termine non mostrano corrosione misurabile dopo molti anni. Questa guida spiega perché il titanio resiste all'acqua salata, quali sono i limiti di temperatura e di corrosione interstiziale, quale grado scegliere per la dissalazione e il servizio offshore e quale forma e norma ordinare.
Beiyu Titanium fornisce titanio Grade 2, Grade 7 e Grade 12 per impieghi in acqua di mare e marini sotto forma di tubi, lamiere spesse, lamiere sottili e barre, secondo ASTM B338, B861, B862, B265 e B348. Quando l'ordine per impiego in acqua di mare richiede documentazione EN 10204 3.1 e tracciabilità della colata o del lotto, definire i campi del rapporto nella richiesta di offerta per la conferma in fase di offerta.
Il titanio arrugginisce in acqua salata?
No. Il titanio non arrugginisce e non subisce la corrosione per vaiolatura o generalizzata che attacca gli acciai inossidabili e le leghe di rame in acqua salata. Un film sottile e stabile di biossido di titanio (TiO2) si forma istantaneamente sulla superficie e si riforma non appena viene graffiato, purché siano presenti umidità e ossigeno. Questo film autorigenerante è il motivo per cui il titanio viene utilizzato per ingegneria marina componenti, scambiatori di calore ad acqua di mare e impianti di dissalazione, dove l'attacco da cloruri è la principale modalità di guasto degli altri metalli. In acqua di mare a temperatura ambiente, la velocità di corrosione del titanio è praticamente nulla.
Quanto resiste il titanio all'acqua di mare in movimento e turbolenta?
Molti guasti in ambiente marino derivano dall'erosione-corrosione, in cui il flusso rapido o turbolento rimuove il film protettivo da un metallo. Il titanio mantiene il proprio film anche con flussi elevati: resiste a velocità dell'acqua di mare fino a circa 120 ft/s (circa 37 m/s), ben oltre il punto in cui il rame-nichel e altre leghe si erodono. Tollera anche acqua di mare contenente sabbia e aerata e non viene attaccato dalle incrostazioni biologiche marine né dalla clorazione usata per controllarle. Per pompe, ingressi dei condensatori e tubazioni ad alta velocità, questa resistenza all'erosione è spesso il fattore decisivo, oltre alla corrosione statica.
| Proprietà legata al flusso | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Velocità dell'acqua di mare a cui il titanio resiste | Fino a circa 120 ft/s (circa 37 m/s), ben oltre il punto in cui il rame-nichel e altre leghe si erodono |
| Acqua di mare con sabbia e aerata | Tollerata |
| Biofouling marino e clorazione usata per controllarlo | Non attacca il titanio |
| Dove questo determina la scelta | Per pompe, ingressi di condensatori e tubazioni ad alta velocità, tale resistenza all'erosione è spesso il fattore decisivo, non soltanto la corrosione statica |
Se il sistema ad acqua di mare comprende anche componenti di protezione catodica o elettrolitici, esaminare anodi di titanio platinati e anodi di titanio al rutenio-iridio rispetto ai requisiti dell'elettrolita, della densità di corrente e della durata del rivestimento.
A quale temperatura inizia la corrosione interstiziale in acqua di mare?
In acqua di mare libera a temperatura ambiente, il titanio è praticamente immune. Il meccanismo da prevenire in fase di progettazione è la corrosione interstiziale negli interstizi stretti, ad esempio sotto guarnizioni, depositi o giunti tra tubo e piastra tubiera, in acqua di mare calda o salamoia. La scelta del grado determina questo limite di temperatura:
| Grado | UNS | Resistenza alla corrosione interstiziale in acqua di mare/salamoia | Impiego tipico |
|---|---|---|---|
| Grade 2 (CP) | R50400 | Resiste all'attacco interstiziale fino a circa 175°F (80°C) | Acqua di mare a temperatura ambiente e tiepida, condensatori, dissalazione |
| Grade 7 (Ti-0.15Pd) | R52400 | Estende la resistenza alla corrosione interstiziale a circa 300°F (150°C) | Salamoia calda, condizioni riducenti, interstizi aggressivi |
| Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) | R53400 | Resistenza alla corrosione interstiziale migliorata in salamoia calda concentrata | Salamoia calda e servizio con cloruri ad alta temperatura |
Il titanio commercialmente puro Grade 2 copre la grande maggioranza delle applicazioni in acqua di mare. Quando la temperatura di servizio è sufficientemente elevata da provocare corrosione interstiziale, come nel caso di salamoia concentrata o riscaldata e giunti stretti sigillati al di sopra di circa 80°C, il Grade 7 contenente palladio o la lega Grade 12 innalzano il limite. Beiyu fornisce tutti e tre con la stessa catena documentale, consentendo a un progetto di passare a un grado superiore senza cambiare fornitore o documentazione.
Per la suddivisione completa dei gradi per impiego, tra Grade 2, Grade 7, Grade 12 e le leghe a maggiore resistenza, consultare la guida alla selezione del grado per acqua di mare e applicazioni marine prima di definire la designazione finale del materiale.
Per la corrosione interstiziale nei cloruri caldi, confrontare l'intervallo di temperatura con come viene utilizzato Grade 12 in salamoia calda e nel servizio con cloruri soggetto a interstizi quando Grade 2 è vicino al proprio limite in acqua di mare.
Quale grado di titanio scegliere per la dissalazione e il servizio offshore?
L'applicazione determina il grado. Abbinare il servizio al grado prima di redigere la specifica:
| Servizio |
|---|
| Condensatori e raffreddatori ad acqua di mare, da ambiente a calda: Grade 2 è la scelta standard, fornito come tubo a parete sottile. È lo stesso materiale commercialmente puro di uso generale impiegato in industria chimica applicazioni in ambienti corrosivi. |
| Recupero di calore e riscaldatori di salamoia per dissalazione MSF e RO: Grade 2 per gli stadi più freddi; le sezioni calde dei riscaldatori di salamoia e le zone con interstizi stretti possono richiedere Grade 7 o Grade 12. |
| Sistemi di acqua di mare per piattaforme offshore, acqua antincendio, raffreddamento e iniezione: tubazioni e lamiera spessa Grade 2, con Grade 7 dove si applicano condizioni calde con interstizi. |
Se la scelta tra gradi commercialmente puri dipende dalla resistenza meccanica e dal costo anziché dalla corrosione, consultare la nostra guida a scelta di un grado di titanio CP. La resistenza alla corrosione è sostanzialmente identica nei CP Grades 1 a 4, quindi la scelta tra i gradi CP dipende dalla resistenza meccanica e dalla formabilità, non dalla corrosione.
Se una parte del circuito è esposta anche ad acidi riducenti, trattare tale condizione separatamente e confrontarla con Grade 7 per il servizio del titanio con acidi riducenti anziché presumere che le prestazioni in acqua di mare coprano l'intero circuito.
Quale forma e norma ordinare per i componenti a contatto con acqua di mare?
Le costruzioni marine e gli impianti di dissalazione utilizzano diversi semilavorati. Abbinare la forma e la norma al componente:
| Componente | Forma del titanio | Norma |
|---|---|---|
| Tubi per condensatori e raffreddatori | Tubo senza saldatura o saldato | ASTM B338 |
| Tubazioni di processo per acqua di mare | Tubo senza saldatura o saldato | ASTM B861 / B862 |
| Piastre tubiere, recipienti e raffreddatori a cassa | Lamiera spessa e lamiera sottile | ASTM B265 |
| Alberi di pompe, raccordi, parti di valvole | Barra e billetta | ASTM B348 |
Beiyu fornisce titanio in tutte queste forme, consentendo a un progetto di scambiatore di calore ad acqua di mare o di costruzione offshore di approvvigionarsi di tubo in titanio Grade 2, piastra tubiera lamiera sottile e lamiera spessa in titanio Grade 2 e tubazioni con un unico grado e un'unica catena documentale. Per dettagli su spessore di parete del tubo, tolleranza e prove, consultare la nostra guida ai tubi in titanio ASTM B338; per il servizio chimico generale e negli scambiatori di calore, consultare titanio Grade 2 per servizio chimico e negli scambiatori di calore.
Se l'acquirente sta ancora confrontando i metalli anziché soltanto i gradi di titanio, la guida comparativa su titanio, acciaio inossidabile e rame-nichel in acqua di mare aiuta a capire quando il titanio giustifica il prezzo d'acquisto più elevato.
Per le strutture che richiedono una base portante in acciaio con uno strato di titanio esposto all'ambiente corrosivo, la lamiera spessa di acciaio placcato in titanio è un'altra forma da valutare anziché specificare titanio massiccio per l'intera sezione.
Come specificare e certificare il titanio per il servizio in acqua di mare?
In una richiesta di offerta per applicazioni marine o di dissalazione conviene indicare grado, forma, norma e dimensioni, oltre al servizio, affinché lo stabilimento produttore possa confermare l'idoneità:
| Campo da indicare | Dettaglio |
|---|---|
| Grado e norma | Grade 2, 7 o 12 secondo ASTM B338 (tubo), B861/B862 (tubo per condotte), B265 (lamiera spessa) o B348 (barra). |
| Dimensioni | diametro esterno e spessore di parete per il tubo; spessore per la lamiera spessa; diametro per la barra. |
| Servizio | temperatura dell'acqua di mare, velocità del flusso e presenza di salamoia calda o interstizi sigillati, per confermare il limite del grado. |
| Certificazione | Certificato di collaudo 3.1 secondo EN 10204 con risultati della composizione chimica e delle prove meccaniche collegati al numero di colata. |
Beiyu verifica ogni voce rispetto alle capacità dello stabilimento produttore e fornisce titanio per servizio in ambienti corrosivi con acqua di mare, offshore e di dissalazione, documentato per numero di colata.
Domande frequenti
Il titanio arrugginisce in acqua salata?
No. Il titanio non arrugginisce e non subisce corrosione per vaiolatura in acqua salata. Un film di biossido di titanio si forma sulla superficie e si autorigenera ogni volta che sono presenti umidità e ossigeno, quindi la corrosione in acqua di mare a temperatura ambiente è praticamente nulla e l'esposizione a lungo termine non mostra attacchi misurabili. Per questo il titanio è un materiale abituale per condensatori ad acqua di mare, sistemi offshore e impianti di dissalazione.
Quale grado di titanio è più adatto all'acqua di mare e alla dissalazione?
Il titanio commercialmente puro Grade 2 è la scelta abituale per la maggior parte delle applicazioni in acqua di mare e di dissalazione. In salamoia calda concentrata o in interstizi stretti sigillati al di sopra di circa 80°C, il Grade 7 (Ti-0.15Pd) o il Grade 12 innalza il limite della corrosione interstiziale.
Qual è il limite di temperatura del titanio in acqua di mare?
Il titanio è praticamente immune in acqua di mare libera a tutte le normali temperature di servizio. Il limite pratico è la corrosione interstiziale in acqua di mare calda o salamoia: il Grade 2 vi resiste fino a circa 175°F (80°C), mentre il Grade 7 estende tale limite a circa 300°F (150°C).
Il titanio può resistere all'acqua di mare ad alta velocità e contenente sabbia?
Sì. Il titanio resiste al flusso di acqua di mare fino a circa 120 ft/s (37 m/s) e tollera acqua di mare contenente sabbia e aerata senza erosione-corrosione, motivo per cui è adatto a pompe e ingressi di condensatori ad alta velocità.
Dettagli delle specifiche con fonti
Le prestazioni del titanio in acqua di mare dipendono da un film superficiale passivo di TiO₂, e il suo limite pratico nei cloruri è l'attacco interstiziale anziché la perdita generalizzata di materiale. Corrosion Resistance of Titanium di TIMET riporta che, in interstizi stretti in salamoia satura di cloruro di sodio a pH quasi neutro, la corrosione interstiziale del titanio non legato 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.
Quando il servizio opera a temperature superiori a tale intervallo, le scelte abituali sono Grade 7, legato con 0.12 a 0.25% di palladio secondo ASTM B265, Tabella 1, e Grade 12 con 0.2 a 0.4% di Mo e 0.6 a 0.9% di Ni secondo la stessa tabella; entrambe le composizioni estendono la resistenza alla corrosione interstiziale nelle salamoie calde (TIMET, Resistenza alla corrosione del titanio).
Richiedere un'offerta per titanio destinato al servizio in acqua di mare
Prima di inviare la richiesta, utilizzare la lista di controllo per la richiesta di offerta di titanio per confermare i campi relativi a grado, norma, dimensioni, tolleranza, quantità e certificato.
Per formulare un'offerta di titanio per servizio in acqua di mare, offshore o di dissalazione, Beiyu necessita di: grado (2, 7 o 12), forma (tubo, tubo per condotte, lamiera spessa, lamiera sottile o barra), norma, dimensioni (diametro esterno e spessore di parete, oppure spessore), quantità e servizio (temperatura dell'acqua di mare, velocità ed eventuali condizioni di salamoia calda o interstizi). Inviare il disegno o la specifica: verifichiamo ogni voce rispetto alle capacità dello stabilimento produttore prima di formulare l'offerta, con MTC EN 10204 3.1 e tracciabilità tramite il numero di colata secondo l'ambito dell'ordine. Contattare Beiyu Titanium per una richiesta di offerta.
Quando la questione riguarda il flusso anziché la composizione chimica, i dati pubblicati su velocità ed erosione abrasiva, con le relative condizioni di prova, sono in titanio in acqua di mare: limiti di velocità ed erosione.