In acido nitrico al 90 per cento in ebollizione su una superficie riscaldante, le prove pubblicate da TIMET collocano il titanio non legato tra 1.0 e 6.6 mpy (da 0.03 a 0.17 mm/y), mentre l'acciaio inossidabile Type 304L ha registrato da 150 a 2900 mpy (da 3.8 a 73.7 mm/y) nelle stesse prove TIMET. Questa differenza di due-tre ordini di grandezza spiega perché il servizio in acido nitrico sia uno degli impieghi più favorevoli del titanio. Ma gli stessi dati mostrano due aspetti che un progettista deve conoscere: la velocità di corrosione raggiunge il picco a metà dell'intervallo di concentrazione anziché al massimo, e l'acido nitrico fumante rosso costituisce un'esclusione inderogabile.
Titanio rispetto all'acciaio inossidabile su una superficie riscaldante
| Temperatura del metallo | Titanio non legato | Acciaio inossidabile Type 304L |
|---|---|---|
| 240 F (116 C) | da 1.1 a 6.6 mpy (0.03 a 0.17 mm/y) | Da 150 a 518 mpy (da 3.8 a 13.2 mm/y) |
| 275 F (135 C) | Da 1.6 a 6.1 mpy (da 0.04 a 0.15 mm/y) | Da 676 a 2900 mpy (da 17.2 a 73.7 mm/y) |
| 310 F (154 C) | Da 1.0 a 2.3 mpy (da 0.03 a 0.06 mm/y) | Da 722 a 2900 mpy (da 18.3 a 73.7 mm/y) |
Leggere la colonna dell'acciaio inossidabile come il motivo stesso per cui l'apparecchiatura viene specificata in titanio. Due limiti espliciti a questo confronto. Type 304L non è ciò che un impianto di acido nitrico specificherebbe effettivamente a questa temperatura: i veri concorrenti sono gli acciai austenitici contenenti silicio, come UNS S30600, e, oltre circa l'80 per cento di acido, l'alluminio. E leggere la colonna del titanio per ciò che è: una condizione di superficie riscaldante, in ebollizione, a una sola concentrazione, più severa del servizio nella massa liquida alla stessa temperatura.
L'aspetto controintuitivo: la concentrazione peggiore è quella intermedia
Gli ingegneri che conoscono da poco il titanio spesso presumono che un acido più concentrato comporti un attacco più rapido. Nell'acido nitrico puro in ebollizione, in fase liquida, la curva pubblicata mostra il contrario. La velocità di corrosione sale da quasi zero al 10 per cento e scende di nuovo verso il 70 per cento, con il picco nel mezzo. Nella curva TIMET i gradi non legati e contenenti palladio raggiungono il massimo intorno a 24-26 mpy (da 0.61 a 0.66 mm/y), in un punto intorno al 40-50 per cento in peso, mentre Grade 12 raggiunge il massimo prima e più in basso, vicino a 15 mpy (0.38 mm/y), e resta inferiore lungo tutta la parte centrale dell'intervallo.
La conseguenza pratica: su quella curva di ebollizione dell'acido puro, una colonna o un ribollitore che opera per tutta la vita al 35 per cento di acido è soggetto a un servizio più severo rispetto a uno al 65 per cento, e un processo che attraversa la fascia intermedia è più severo di entrambi. Indicare l'intervallo di concentrazione, non soltanto il massimo.
Il valore su cui dimensionare lo spessore di parete
Prima di proseguire conviene dichiarare chiaramente su cosa concordano e su cosa divergono i dati pubblicati, perché questa pagina riporta due valori per quello che sembra lo stesso servizio. Per titanio non legato in acido in ebollizione vicino al 68-70 per cento:
| Fonte all'interno dello stesso manuale | Velocità |
|---|---|
| La curva concentrazione-ebollizione dell'acido puro, letta al 70 per cento. Liquido in ebollizione, provino non riscaldato; durata dell'esposizione non riportata nella fonte citata | Circa 5 mpy (0,13 mm/y) |
| La tabella del titanio disciolto, liquido al 68 per cento in ebollizione senza ioni di titanio presenti, prova di 24 ore | 31.8 mpy (0.81 mm/y) |
Si tratta di riferimenti di prova diversi, e la differenza non è un errore di nessuno dei due. È la dispersione reale di questo servizio, e altrove i dati dello stesso manuale collocano l'acido al 70 per cento in ebollizione in un intervallo di circa 2.5-37 mpy (da 0.064 a 0.94 mm/y), anche in questo caso senza una durata di esposizione dichiarata. La regola di progetto che ne deriva è la parte importante di questa pagina: dimensionare lo spessore di parete sulla velocità dell'acido puro non inibito, dell'ordine di 0,8 mm all'anno alla concentrazione peggiore, e trattare l'inibizione da ioni metallici come margine anziché come base di progetto. Il motivo è nella sezione successiva: diversi punti di un impianto reale vedono acido che non contiene alcuno ione inibitore.
I cationi metallici disciolti inibiscono; altri contaminanti hanno l'effetto opposto
L'effetto è specifico dei cationi metallici disciolti. Il manuale indica come inibitori in quantità minime gli ioni di silicio, cromo, ferro, titanio e metalli preziosi come platino e rutenio. Non è una regola generale sulla contaminazione: i sali contenenti cloruri richiedono dati propri, mentre un elevato carico di sali nitrati sposta la velocità nella direzione opposta e produce i valori peggiori per il solo acido nitrico nel manuale. Entro tale limite, nell'acido nitrico al 68 per cento in ebollizione, una piccola contaminazione da cromo ha peggiorato drasticamente Type 304L mentre ha migliorato il titanio:
| Cromo in soluzione | Type 304L ricotto | Titanio non legato |
|---|---|---|
| 0,0 per cento | Da 12 a 18 mpy (da 0.30 a 0.46 mm/y) | Da 3.5 a 3.8 mpy (da 0.09 a 0.10 mm/y) |
| 0,0005 per cento | Da 12 a 20 mpy (da 0.30 a 0.51 mm/y) | Non riportato |
| 0,005 per cento | Da 60 a 90 mpy (da 1.5 a 2.3 mm/y) | Da 0.9 a 1.6 mpy (da 0.022 a 0.041 mm/y) |
| 0,05 per cento | Da 980 a 1600 mpy (da 24.9 a 40.6 mm/y) | Non riportato |
| 0,01 per cento | Non riportato | Da 0.1 a 1.4 mpy (da 0.003 a 0.036 mm/y) |
Il titanio disciolto stesso è un inibitore ancora più forte della corrosione del titanio in questo servizio:
| Ione di titanio aggiunto | In 40 per cento HNO3 | In 68 per cento HNO3 |
|---|---|---|
| 0 mg/l | 29.5 mpy (0.75 mm/y) | 31.8 mpy (0.81 mm/y) |
| 10 mg/l | Non riportato | 0.8 mpy (0.02 mm/y) |
| 20 mg/l | 8.6 mpy (0.22 mm/y) | 2.4 mpy (0.06 mm/y) |
| 40 mg/l | 1.9 mpy (0.05 mm/y) | 0.4 mpy (0.01 mm/y) |
| 80 mg/l | 0.8 mpy (0.02 mm/y) | 0.4 mpy (0.01 mm/y) |
Il manuale applica questo principio ai flussi in ricircolo, come i circuiti dei ribollitori delle colonne di stripping, nei quali l'inibizione deriva dal raggiungimento di un livello stabile di titanio disciolto. A questo si accompagnano due limiti. Primo, il raggiungimento non è automatico: dipende da area bagnata, velocità di corrosione, volume del circuito e portata di reintegro, e l'effetto è autolimitante, perché a 0.4 mpy il metallo rilascia molto meno titanio che a 31.8 mpy. Un circuito con reintegro elevato è più vicino a un sistema a passaggio unico di quanto suggerisca la parola ricircolo. Secondo, e più importante per la sicurezza, diverse parti di un impianto reale vedono acido del tutto privo di ioni inibitori: tratti a passaggio unico, avviamento, periodo successivo a una sostituzione dell'acido o a un lavaggio, e condensato, che per questo stesso meccanismo è l'acido più puro del sistema. Rispetto a un circuito in ricircolo equilibrato, un provino di laboratorio in acido fresco non inibito può dare risultati peggiori, non migliori. I punti a passaggio unico e in transitorio appena elencati possono assomigliare a quel caso non inibito, motivo per cui la base di progetto sopra indicata utilizza la velocità non inibita.
La fase vapore è un servizio diverso dalla fase liquida
| Grado | velocità di corrosione |
|---|---|
| Titanio non legato | 2.0 mpy (0.051 mm/y) |
| Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) | 0.8 mpy (0.020 mm/y) |
| Non legato contenente palladio | 0.08 mpy (0.002 mm/y) |
L'acido in condensazione e il condensato che scorre a rivoli sono il punto tipico di cedimento nel servizio in acido nitrico, e la classifica dei gradi non è la stessa della fase liquida. Per acido caldo molto puro e per servizio in condensazione, la preferenza pubblicata è per il grado non legato a purezza maggiore Grade 1 (UNS R50250), per il comportamento delle zone saldate anziché per la velocità del metallo base in questa tabella. Osservare anche ciò che questa tabella rappresenta e ciò che non rappresenta: provini sospesi nel vapore sopra l'azeotropo per 144 ore. Non è una prova con film in condensazione, e il manuale non associa alcuna velocità al condensato che scorre a rivoli.
Dove il titanio è escluso senza riserve
| Stato | Stato |
|---|---|
| Acido nitrico fumante rosso | Non utilizzare. Il meccanismo pubblicato non è semplice corrosione: l'attacco è intergranulare e lascia un residuo superficiale di titanio metallico finemente suddiviso, altamente piroforico e capace di detonare in presenza di un forte agente ossidante. Il manuale indica la finestra di composizione perché si sviluppi la reazione: contenuto d'acqua inferiore a 1,34 per cento e NO2 superiore a 6 per cento, e riporta un'area esplicita di incertezza tra le regioni reattive e non reattive. La sua appendice identifica separatamente l'acido fumante rosso con acqua inferiore a circa 2 per cento come sensibile all'innesco; questa esclusione copre quindi l'area di incertezza fino alla linea di circa 2 per cento di acqua, non soltanto le composizioni inferiori a 1,34 per cento. Verificare l'analisi rispetto a questa finestra anziché alla denominazione, perché un flusso viene raramente chiamato fumante rosso nella scheda dati. |
| Acido nitrico fumante bianco | Accettabile secondo lo stesso manuale, a circa 0.1 mpy a temperatura ambiente. Non interpretare l'esclusione del fumante rosso come applicabile a tutti gli acidi fumanti. |
| Acido nitrico con cloruri, fino all'acqua regia | Pericolo quantificato, che inverte la consueta logica dei gradi. Nella prova del manuale di 96 ore in acqua regia in ebollizione, tre parti di acido cloridrico e una parte di acido nitrico, il titanio non legato e il grado contenente palladio hanno entrambi registrato 44 mpy (1,12 mm/y), mentre Grade 12 ha registrato 24 mpy (0,61 mm/y). Il grado contenente palladio non presentava quindi alcun vantaggio rispetto al non legato, mentre Grade 12 era il più basso dei tre. A temperatura ambiente il titanio è sostanzialmente immune all'acqua regia. Le velocità negli acidi misti aumentano all'aumentare della componente acida riducente o della temperatura. |
| Acido nitrico contenente fluoruri | Verifica necessaria. I fluoruri in ambiente acido possono formare acido fluoridrico, che attacca rapidamente il titanio. |
| Acido caldo molto puro e condensato di vapore | Ammesso, ma dipendente dal grado. Le velocità aumentano, le zone saldate sono la parte esposta e i gradi non legati a purezza maggiore sono la preferenza pubblicata. |
Una pagina di fornitore che elenca soltanto le righe favorevoli non è utilizzabile per progettare. L'esclusione del fumante rosso, in particolare, è un tema di sicurezza di processo e appartiene alla prima conversazione, non a una nota a piè di pagina.
Cosa indicare nell'ordine
| Riga d'ordine | Cosa indicare |
|---|---|
| Grado e norma | Grade 2 (UNS R50400) secondo ASTM B265 per lamiera spessa o ASTM B338 per tubo copre la maggior parte dei servizi in acido nitrico. Grade 12 (UNS R53400) dove prevale la fascia in ebollizione a concentrazione intermedia. Vapore non condensante: Grade 7 (UNS R52400). Acido caldo molto puro e servizio in condensazione dove preoccupa l'attacco delle zone saldate: Grade 1 (UNS R50250). Dove entrambe le condizioni si applicano, Grade 11 (UNS R52250) è Grade 1 con aggiunta di palladio |
| Dati di servizio | Intervallo di concentrazione in per cento in peso, non soltanto il massimo; temperatura; se la superficie è riscaldata; liquido, vapore o condensazione; ricircolo o passaggio unico |
| Contaminanti | Fluoruri, cloruri e qualsiasi ione metallico già presente nel flusso |
| Requisiti di saldatura | Grado del materiale d'apporto ed eventuali esami della saldatura, perché le zone saldate sono la parte esposta nell'acido puro caldo |
| Certificato | EN 10204 tipo 3.1 con numeri di fusione e di colata |
Una nota dall'elaborazione di offerte per questo servizio: la domanda che modifica più spesso la risposta non è la concentrazione dell'acido, ma se la superficie bagnata sia riscaldata. Una superficie riscaldante con acido al 90 per cento in ebollizione e una linea di liquido nella massa alla stessa concentrazione sono servizi diversi e possono portare a gradi diversi.
Dettagli delle specifiche con fonti
I valori di corrosione sopra riportati provengono dal manuale pubblicato sulla resistenza alla corrosione del titanio di TIMET (Titanium Metals Corporation): corrosione delle superfici riscaldanti in titanio e acciaio inossidabile in acido nitrico al 90 per cento in ebollizione a 240, 275 e 310 F; effetto del cromo sulla corrosione in acido al 68 per cento in ebollizione per tre periodi di 48 ore; effetto del titanio disciolto in prove di 24 ore al 40 e 68 per cento; resistenza ai vapori di acido nitrico durante un'esposizione di 144 ore sopra l'azeotropo al 70 per cento in ebollizione; curva concentrazione-ebollizione per i tre gradi; prova di 96 ore in acqua regia in ebollizione; avvertenza sull'acido nitrico fumante rosso. Le identità dei gradi sono secondo ASTM: Grade 2 con UNS R50400, Grade 7 con UNS R52400 e palladio da 0.12 a 0.25 per cento, e Grade 12 con UNS R53400, molibdeno da 0.2 a 0.4 per cento e nichel da 0.6 a 0.9 per cento.
Nota sulla portata di questi numeri: ogni riga è una prova specifica, non una previsione del servizio. Le righe sulle superfici riscaldanti riguardano una concentrazione a tre temperature del metallo; le righe sulla contaminazione riguardano periodi di 48 ore con sostituzione dell'acido a ogni periodo; le righe sul titanio disciolto riguardano 24 ore; le righe sul vapore riguardano 144 ore sopra un solo azeotropo. Le prove brevi in acido fresco tendono a dare risultati peggiori rispetto a un circuito operativo equilibrato, proprio come dimostra la tabella del titanio disciolto. Utilizzarle per classificare i gradi e conoscere i limiti inderogabili, quindi confermare il proprio servizio con i dati reali del flusso. Beiyu Titanium fornisce lamiera spessa, tubo e barra secondo le norme sopra indicate con un certificato EN 10204 tipo 3.1 in base all'ambito dell'ordine; i dati di corrosione sono dati di prova pubblicati da terzi, non risultati di prove Beiyu.
Domande frequenti
Quale grado di titanio per il servizio in acido nitrico? Il titanio non legato Grade 2 copre gran parte dell'intervallo. Grade 12 è il grado la cui curva pubblicata in condizioni di ebollizione resta più bassa quando il servizio rientra nella fascia di concentrazione intermedia. Vapore e condensato richiedono due valutazioni diverse, alle quali la fonte risponde con due diversi tipi di evidenza. Per il vapore non condensante conta la velocità di corrosione del metallo base e, nella prova TIMET di 144 ore sul vapore, Grade 7 contenente palladio (UNS R52400) ha registrato 0.08 mpy rispetto a 0.8 per Grade 12 (UNS R53400) e 2.0 per il titanio non legato. Per l'acido caldo molto puro e il servizio con condensazione, il problema non è il metallo base ma l'attacco accelerato delle zone saldate; in questo caso la preferenza pubblicata è per il titanio non legato Grade 1 (UNS R50250), di maggiore purezza. Quando una corrente presenta entrambe le condizioni, Grade 11 (UNS R52250) è Grade 1 con la stessa aggiunta di palladio; Grades 16 e 17 sono le opzioni a minore contenuto di palladio.
Un acido più concentrato è sempre più aggressivo? No, ed è l'ipotesi errata più comune in questo servizio. Nell'acido nitrico in ebollizione, la curva TIMET raggiunge il massimo intorno al 40-50 per cento per i gradi non legati e contenenti palladio e scende verso il 70 per cento, quindi una corrente a concentrazione intermedia può comportare un servizio più gravoso di una molto concentrata.
Si può utilizzare il titanio nell'acido nitrico fumante rosso? No. Le indicazioni pubblicate lo escludono per il rischio di reazione piroforica. Considerare questa condizione un'esclusione per la sicurezza di processo.
Perché il mio provino di laboratorio ha dato risultati peggiori rispetto all'impianto? Molto probabilmente per l'effetto del titanio disciolto. Nelle prove TIMET di 24 ore, il passaggio da 0 a 40 mg/l di ioni titanio ha ridotto la velocità di corrosione nell'acido al 68 per cento da 31.8 mpy a 0.4 mpy. L'acido fresco in una prova breve non beneficia di questa inibizione.
E per gli acidi riducenti come il cloridrico o il solforico? È il caso opposto e richiede un grado diverso. Vedere titanio Grade 7 negli acidi riducenti.
Quale norma si applica al materiale? Le lamiere spesse e sottili fanno riferimento ad ASTM B265, i tubi ad ASTM B338, le barre ad ASTM B348. La guida alle lamiere spesse è disponibile in la guida alle lamiere sottili e spesse ASTM B265.
Inviare i dati del flusso con la richiesta di offerta
Inviare intervallo di concentrazione dell'acido, temperatura, indicazione se la superficie è riscaldata, fase liquida o vapore, ricircolo, contaminanti, grado, norma, dimensioni e quantità a la pagina RFQ di Beiyu. Revisionato da Penn Ma, 15 anni nell'esportazione di semilavorati di titanio. Ultima revisione: 2026-09-02.