Il titanio commercialmente puro Grade 2 è il materiale di riferimento per gli impieghi corrosivi negli impianti chimici e la maggior parte dei tubi in titanio per scambiatori di calore e delle lamiere spesse per recipienti è Grade 2. Resiste ai cloruri e agli acidi ossidanti che corrodono l'acciaio inossidabile, ha buona saldabilità e formabilità e offre resistenza sufficiente per i componenti in pressione. Questa guida illustra a cosa resiste Grade 2, quali sono i suoi limiti, quale forma ordinare per ciascun componente e come specificarlo.
Beiyu Titanium fornisce titanio Grade 2 sotto forma di tubi, lamiere spesse, lamiere sottili e barre per impieghi chimici e scambiatori di calore, secondo ASTM B338, B861, B862, B265 e B348. Per il materiale destinato a scambiatori di calore chimici, aggiungere alla richiesta di offerta i risultati EN 10204 3.1 e gli identificativi di colata o lotto richiesti, così che Beiyu possa confermare l'ambito della documentazione disponibile.
Perché Grade 2 è il materiale più utilizzato nei processi chimici?
Grade 2 (UNS R50400) offre l'equilibrio richiesto da un impianto chimico. Mantiene l'intera resistenza alla corrosione del titanio commercialmente puro, aggiunge resistenza sufficiente per tubazioni e parti in pressione e conserva saldabilità e formabilità per la fabbricazione. La resistenza alla corrosione è sostanzialmente la stessa tra i gradi CP Grades 1 to 4, quindi Grade 2 viene scelto al posto del più tenero Grade 1 quando un componente richiede maggiore resistenza, situazione che riguarda la maggior parte degli scambiatori di calore e dei recipienti. Per il confronto completo dei gradi, consultare la nostra guida alla scelta di un grado di titanio CP.
| Punto | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Resistenza alla corrosione | La piena resistenza alla corrosione del titanio commercialmente puro |
| Resistenza | Sufficiente per tubazioni e parti a pressione |
A quali agenti corrosivi resiste il titanio Grade 2?
Grade 2 deve le sue prestazioni a un film di ossido stabile e autoriparante. Resiste nei fluidi predominanti negli impieghi chimici e marini:
| Mezzo | Comportamento di Grade 2 |
|---|---|
| Acqua di mare e soluzioni di cloruri | Eccellente, anche con cloruri umidi e metallici |
| Acidi ossidanti, come acido nitrico e cromico | Eccellente resistenza |
| Soluzioni di cloro, cloriti e ipocloriti | Resistente, materiale comune negli impianti di sbiancamento |
| Acidi organici | Generalmente resistente |
| Acidi fortemente riducenti, come HCl o H2SO4 caldi | Limitato; passare a Grade 7 |
Poiché il film passivo si riforma in presenza di umidità e ossigeno, Grade 2 resiste alla corrosione per vaiolatura e alla corrosione interstiziale negli impieghi con cloruri che attaccherebbero l'acciaio inossidabile.
Quali sono i limiti di temperatura e di impiego di Grade 2?
Grade 2 mantiene una resistenza utile fino a circa 400°F (200°C) e resiste all'ossidazione in aria fino a circa 600°F (315°C). Due limiti determinano quando non è sufficiente:
- Acidi fortemente riducenti, come acido cloridrico o solforico caldo: Grade 2 si corrode; il grado contenente palladio Grade 7 è l'alternativa superiore per gli impieghi con acidi riducenti.
- Salamoie calde concentrate e interstizi negli impieghi a caldo: Grade 12 migliora la resistenza alla corrosione interstiziale negli impieghi con cloruri caldi.
Beiyu fornisce titanio Grade 7 e Grade 12 oltre a Grade 2, permettendo a un impianto di approvvigionare l'alternativa per acidi riducenti o salamoie calde dallo stesso fornitore e con la stessa catena documentale.
Se l'ambito corrosivo è determinato da acidi riducenti come HCl o acido solforico anziché da un ambiente chimico neutro o ossidante, esaminare come viene utilizzato Grade 7 per il servizio del titanio con acidi riducenti prima di mantenere Grade 2 nella riga d'ordine.
Per il servizio in salamoia calda e con cloruri in interstizi stretti, confrontare le condizioni di esercizio con dove viene utilizzato Grade 12 per servizio in salamoia calda e soggetto a corrosione interstiziale prima di mantenere Grade 2 nella specifica.
Quale forma ordinare per ciascun componente?
La costruzione di apparecchiature chimiche e scambiatori di calore richiede diversi prodotti di stabilimento Grade 2. Abbinare forma e norma al componente:
| Componente | Forma Grade 2 | Norma |
|---|---|---|
| Tubi per scambiatori di calore e condensatori | Tubo senza saldatura o saldato | ASTM B338 |
| Tubazioni di processo | Tubo senza saldatura o saldato | ASTM B861 / B862 |
| Recipienti, piastre tubiere, lamiera spessa per reattori | Lamiera spessa e lamiera sottile | ASTM B265 |
| Alberi, raccordi, componenti lavorati meccanicamente | Barra e billetta | ASTM B348 |
Beiyu fornisce Grade 2 in tutte queste forme, permettendo di approvvigionare per la costruzione di uno scambiatore di calore o di un impianto di processo tubo in titanio Grade 2, una piastra tubiera in titanio Grade 2 su disegno, lamiera sottile e lamiera spessa in titanio Grade 2, e tubazioni secondo un unico grado e un'unica catena documentale. Per i dettagli sulla specifica dei tubi, consultare la nostra guida ai tubi in titanio ASTM B338.
Quando lo scambiatore utilizza una serpentina in serbatoio anziché un fascio tubiero rettilineo, la serpentina in titanio per scambiatore di calore pagina mostra i dettagli del disegno e della geometria della serpentina da includere mantenendo lo stesso tubo Grade 2 come base.
Un insieme completo per un processo può anche combinare questi semilavorati con altri apparecchiature chimiche e componenti a contatto con il fluido quali valvole a sfera in titanio; mantenere coerenti il fluido, la temperatura e la pressione di riferimento nell'intero insieme.
Quando conviene passare da Grade 2 a un altro grado?
Grade 2 copre la maggior parte degli impieghi chimici ossidanti e neutri, ma tre casi richiedono un diverso grado di titanio:
| Limite di impiego | Passare a | Motivo |
|---|---|---|
| Acidi riducenti come HCl, H2SO4 o acido fosforico caldi | Grade 7 (Ti-0.15Pd) | Il palladio migliora la resistenza agli acidi riducenti |
| Salamoie calde e impieghi con cloruri soggetti a corrosione interstiziale | Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) | Mo/Ni migliorano il comportamento con cloruri caldi e negli interstizi |
| Carico meccanico elevato oltre la resistenza del titanio CP | Ti-6Al-4V o un'altra lega | Requisito di resistenza meccanica, non di resistenza alla corrosione |
Quando le condizioni di servizio superano l'idoneità del grado di titanio, confrontare il fluido e la temperatura specificati con una soluzione in lega di nichel, come lamiera spessa Alloy 625 secondo ASTM B443 anziché forzare l'impiego del Grade 2 per il servizio.
Come specificare e certificare Grade 2 per impieghi chimici?
Una richiesta di offerta per impieghi chimici o scambiatori di calore dovrebbe indicare grado, forma, norma e dimensioni, oltre all'impiego, affinché lo stabilimento produttore possa confermarne l'idoneità:
| Campo da indicare |
|---|
| Grado e norma: Grade 2 secondo ASTM B338 (tubo), B861/B862 (tubo), B265 (lamiera spessa) o B348 (barra). |
| Dimensioni: OD e parete per tubo; spessore per lamiera spessa; diametro per barra. |
| Condizione e finitura secondo le esigenze del componente. |
| Certificazione: certificato del materiale EN 10204 3.1 con composizione chimica e risultati meccanici legati al numero di colata. |
Beiyu verifica ogni voce rispetto alle capacità dello stabilimento produttore e fornisce Grade 2 per impieghi corrosivi nei settori chimico, marino e petrolio e gas, con documentazione per numero di colata. Consultare le nostre industria chimica e ingegneria marina applicazioni per gli impieghi tipici di Grade 2.
Per il servizio in acqua di mare e marino che resta entro l'intervallo di resistenza alla corrosione di Grade 2, la guida complementare sul titanio in acqua di mare e nel servizio marino mostra dove la stessa base Grade 2 si estende ai sistemi di dissalazione e offshore.
Come leggere il certificato Grade 2 per impieghi chimici
Il comportamento alla corrosione del Grade 2 è intrinseco al metallo; per gli impieghi chimici e negli scambiatori di calore, il rischio relativo al certificato riguarda quindi la forma e le relative prove, non la lega:
| Campo da indicare | Cosa afferma la guida |
|---|---|
| Base chimica | Confermare che l'ossigeno rientri nell'intervallo di Grade 2, poiché determina la resistenza, e che il ferro sia entro il limite; queste sono le due voci che definiscono Grade 2 commercialmente puro. |
| Proprietà meccaniche per forma | Lamiera spessa, tubo e barra vengono sottoposti a prove su basi diverse, quindi leggere carico di snervamento e resistenza a trazione rispetto alla norma della forma ordinata, B265 per la lamiera spessa, B338 per il tubo, B348 per la barra. |
| Prove sui tubi per scambiatori | Nel tubo saldato per scambiatori di calore, il vero rischio di accettazione è l'integrità della saldatura, non la composizione chimica. ASTM B338 richiede essa stessa queste prove, quindi confermare che il controllo a correnti indotte sulla saldatura, la prova idrostatica o pneumatica e i risultati di schiacciamento e svasatura siano tutti riportati sul certificato anziché presunti. |
Confrontare il numero di colata con la marcatura del tubo o della lamiera spessa per completare la tracciabilità. Il rischio per chi acquista scambiatori è accettare un certificato con una composizione chimica corretta ma privo del programma di prove del tubo, perché nel tubo saldato il punto di cedimento in esercizio è la saldatura, non il metallo base.
Saldare apparecchiature Grade 2: la protezione determina la durata in esercizio
La maggior parte di Grade 2 per impieghi chimici viene utilizzata in apparecchiature saldate, quindi la qualità della saldatura determina la resistenza alla corrosione. La lega in sé si salda facilmente; il rischio è l'atmosfera, perché oltre circa 480 degrees Celsius il titanio assorbe ossigeno e azoto e si infragilisce, quindi ogni zona riscaldata, bagno di saldatura, lato radice e metallo in raffreddamento necessita di una copertura di gas inerte fino al raffreddamento. Il colore della saldatura è il segnale operativo di accettazione: l'argento è corretto, il paglierino chiaro è normalmente ancora accettabile, mentre blu, grigio o bianco polveroso indicano che la protezione è venuta meno e che il metallo sotto quel colore è sospetto. Per gli acquisti, due prescrizioni sono determinanti: indicare che le saldature di fabbricazione seguano la prassi di protezione del titanio con accettazione in base al colore e ripetere il grado del materiale d'apporto nell'ordine d'acquisto affinché i giunti corrispondano al disegno. Quando per l'impiego chimico è specificato un giunto contenente palladio, Beiyu può formulare un'offerta per Filo per saldatura in titanio ERTi-7 come voce separata di materiale d'apporto.
Formazione di idruri: la modalità silenziosa di cedimento del titanio in esercizio
Le modalità di cedimento per corrosione di Grade 2 sono illustrate sopra; quella meno nota è l'idrogeno. In esercizio, il titanio può assorbire idrogeno e formare idruri fragili quando è accoppiato galvanicamente a un metallo più attivo oppure mantenuto a potenziali fortemente negativi da una protezione catodica eccessiva, con aggravamento alle temperature più elevate. Il danno cresce in modo invisibile e si manifesta come criccatura molto tempo dopo la messa in servizio. Le protezioni sono progettuali e poco costose in fase di progettazione: evitare accoppiamenti incontrollati con metalli attivi, mantenere la protezione a corrente impressa entro limiti di potenziale appropriati per il titanio e sollevare esplicitamente la questione quando i tubi di titanio incontrano un mantello d'acciaio protetto. Un acquirente che segnala l'ambiente galvanico nella richiesta di offerta permette alla valutazione del materiale di individuare precocemente questo rischio.
Contaminazione da ferro: il cedimento meno costoso da prevenire
Il titanio in un impianto chimico cede solitamente in corrispondenza di un dettaglio, e il ferro incorporato è il caso classico. Utensili, scaffalature e scintille di molatura dell'acciaio lasciano particelle di ferro nella superficie del titanio; in esercizio questi punti si macchiano, compromettono localmente il film passivo e possono innescare corrosione per vaiolatura alla quale la lega pulita resisterebbe. Le regole costano quasi nulla: utensili dedicati o puliti, separazione dall'acciaio al carbonio durante stoccaggio e fabbricazione e controllo del ferro superficiale quando previsto dalla specifica. Nelle apparecchiature certificate, il ferro incorporato è un difetto rilevabile e motivo di non conformità; prevenirlo è una decisione di organizzazione dello stoccaggio.
Note sugli acquisti dall'ufficio esportazioni
Gli ordini per apparecchiature chimiche comprendono più forme di prodotto contemporaneamente e il modo chiaro di ordinare prevede una voce di specifica per ciascuna forma: lamiera spessa secondo B265, tubo secondo B338, barra secondo B348, tubo senza saldatura secondo B861 e tubo saldato secondo B862, ciascuno con dimensioni e ambito delle prove propri, anziché un'unica voce generica di titanio. Indicare mezzo, concentrazione e temperatura affinché la valutazione dello stabilimento produttore verifichi le condizioni di impiego, non soltanto le dimensioni; richiedere fin dall'inizio la doppia certificazione ASME SB quando il fabbricante lavora secondo un codice; e inserire nell'ordine il grado del materiale d'apporto quando il fabbricante lo acquista tramite lo stesso canale. Beiyu verifica ogni voce per impiego chimico rispetto alle capacità dello stabilimento produttore prima di formulare l'offerta, con documentazione EN 10204 3.1 e tracciabilità tramite il numero di colata secondo l'ambito dell'ordine.
| Forma | Riga di specifica |
|---|---|
| Lamiera spessa | ASTM B265 |
| Tubo | ASTM B338 |
| Barra | ASTM B348 |
| Tubo senza saldatura | ASTM B861 |
| Tubo saldato | ASTM B862 |
Domande frequenti
Il titanio Grade 2 è adatto all'acqua di mare?
Sì. Grade 2 resiste alla corrosione da acqua di mare e cloruri, compresa la corrosione per vaiolatura e quella interstiziale, ed è quindi un materiale di riferimento per scambiatori di calore e tubazioni marini e per dissalazione.
Quale grado di titanio viene utilizzato per gli scambiatori di calore?
Grade 2 è il più comune, fornito come tubo ASTM B338 e lamiera spessa B265 per piastre tubiere. Gli impieghi con acidi riducenti o salamoie calde possono invece richiedere Grade 7 o Grade 12.
Qual è il limite di temperatura del titanio Grade 2?
Grade 2 mantiene una resistenza utile fino a circa 400°F (200°C) e resiste all'ossidazione in aria fino a circa 600°F (315°C); verificare rispetto all'impiego specifico e al codice applicabile.
Quando occorre Grade 7 o Grade 12 invece di Grade 2?
Grade 7 per acidi riducenti come acido cloridrico o solforico caldo; Grade 12 per salamoie calde concentrate e impieghi con cloruri soggetti a corrosione interstiziale. Grade 2 copre la maggior parte dei fluidi ossidanti e neutri. Beiyu fornisce tutti e tre.
Riferimenti
- ASTM B265, B338, B348, B861 e B862, specifiche normalizzate per semilavorati di titanio: astm.org
- AWS G2.4, guida alla saldatura per fusione del titanio e delle leghe di titanio (American Welding Society)
- EN 10204, prodotti metallici, tipi di documenti di controllo (CEN)
Dettagli delle specifiche con fonti
Il tubo Grade 2 per servizio chimico viene ordinato secondo ASTM B338, la norma che copre tubi in titanio senza saldatura e saldati per condensatori e scambiatori di calore; i minimi del grado di 345 MPa a trazione e 275 MPa di carico di snervamento derivano da ASTM B265, Table 2.
La pubblicazione TIMET Corrosion Resistance of Titanium riporta che, in interstizi stretti in salamoia satura di cloruro di sodio quasi neutra, la corrosione interstiziale del titanio non legato diventa possibile a circa 93 °C (200 °F) e oltre, mentre è improbabile al di sotto di 70 °C (158 °F); pH più basso o alte concentrazioni di ioni calcio o magnesio possono abbassare la temperatura di innesco. Limiti di ossigeno e ferro di 0,25% e 0,30%, secondo ASTM B265, Table 1, mantengono il grado saldabile con metallo d'apporto ERTi-2 classificato in AWS A5.16.
Richiedere un'offerta per titanio Grade 2
Il Lista di controllo per la richiesta di offerta è un utile controllo finale dei campi relativi a grado, norma, dimensioni, tolleranza, quantità e documentazione prima dell'invio.
Se la richiesta di offerta riguarda lavori soggetti al codice canadese, affiancare alla lista di controllo per grado e dimensioni la nostra guida al titanio per apparecchiature a pressione canadesi affinché la voce del materiale indichi la designazione ASME SB e la catena dei certificati che il costruttore presenterà per la verifica CRN.
Per formulare un'offerta per titanio Grade 2 destinato a impieghi chimici o scambiatori di calore, Beiyu necessita di: forma (tubo per scambiatori, tubo da condotta, lamiera spessa, lamiera sottile o barra), norma, dimensioni (diametro esterno e spessore di parete, oppure spessore), quantità e impiego o fluido. 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.