Korrosionsbeständige Titanzylinder und -behälter für aggressive chemische Anwendungen

Warum Titan Königswasser und anderen aggressiven Medien widersteht

Titan verdankt seine Korrosionsbeständigkeit einem dichten, selbstheilenden Titandioxidfilm, der sich in Luft, Wasser und oxidierenden Umgebungen sofort bildet. Königswasser ist eine stark oxidierende Mischung, und unter oxidierenden Bedingungen ist der Passivfilm genau dort am stabilsten, daher werden Titanzylinder und -gefäße zum Aufbewahren und Erhitzen von Königswasser, Salpetersäuremischungen, Chloridlösungen, feuchtem Chlor und starken Alkalien verwendet. Die praktischen Grenzen sind reduzierende Säuren wie heiße Salz- oder Schwefelsäure ohne Oxidationsmittel, Flusssäure und fluoridhaltige Lösungen, die den Film angreifen. Für jedes spezifische Medium sind Korrosionstests unter tatsächlichen Temperatur- und Konzentrationsbedingungen die zuverlässige Möglichkeit, die Eignung zu bestätigen.

Geeignete Titansorten für Zylinder und Gefäße

Die meisten Titanzylinder und -fässer werden aus handelsüblichen Qualitäten oder aus einer Molybdän-{0}Nickellegierungssorte hergestellt, wenn zusätzliche Beständigkeit erforderlich ist. TA1 und TA2 sind industrielle Reintitanqualitäten, die UNS R50400 bzw. R50550 entsprechen; TA2 ist die übliche Wahl für Strukturbehälter, da es gute Festigkeit mit ausgezeichneter Schweißbarkeit kombiniert. TA10 entspricht Güteklasse 12 (UNS R53400), einer Ti-0,3Mo-0,8Ni-Legierung mit besserer Beständigkeit bei Reduktions- und Spaltbedingungen und höherer Festigkeit bei erhöhter Temperatur. Die Wandstärke für Zylinder beträgt typischerweise 1–5 mm, abhängig von Behältergröße, Druck und Kundenanforderungen.

Herstellung von Titanzylindern

Die Herstellung beginnt mit gewalztem Blech oder Blech, das zu einem Zylinder geformt wird, wobei die Längsnaht durch Argon-Lichtbogenschweißen geschlossen wird. Beim Titanschweißen müssen sowohl die Schweißfläche als auch die Schweißnaht mit Argon mit einer Reinheit von mindestens 99,99 % abgeschirmt werden, da Sauerstoff und Stickstoff, die oberhalb von etwa 500 °C absorbiert werden, die Schweißnaht spröde machen. Der Schweißstrom wird je nach Blechdicke und Materialqualität ausgewählt und auf beiden Seiten der Verbindung wird eine Schutzgasabdeckung verwendet, um Oxidation zu verhindern. Nach dem Schweißen werden die Nähte geschliffen und poliert, und der komplette Behälter wird vor der Auslieferung auf Porosität, fehlende Verschmelzung und Oberflächenfehler untersucht. Für den Druckbetrieb sollte die Fertigung den geltenden Vorschriften für Druckbehälter entsprechen und durch hydrostatische Tests und Schweißnahtprüfungen überprüft werden.

Anwendungen

Galvanik und Elektrolyse: Anoden, Tanks und Heizgefäße für saure Elektrolyte

Produktion von Chlor-Alkali und Soda: Zellen, Rohrleitungen und Behälter in feuchtem Chlor und Salzlake

Beizlinien: Körbe, Tanks und Zylinder für saure Entzunderungsbäder

Hydrometallurgie und Edelmetallraffinierung: Gefäße für den Königswasseraufschluss und die Lösungshandhabung

Harnstoff- und Vakuumsalzanlagen: korrosionsbeständige Prozessausrüstung

Forschungslabore: kleine Zylinder und Tiegel für Säureaufschlussexperimente

Vorsichtsmaßnahmen und Einschränkungen für den Service

Mehrere Bedingungen verkürzen die Lebensdauer von Titangeräten und müssen vor der Auswahl überprüft werden. Fluoridionen, selbst in Spurenmengen, zerstören den Passivfilm. Konzentrierte reduzierende Säuren greifen bei hohen Temperaturen Titan an, sofern keine Oxidationsmittel oder Legierungszusätze vorhanden sind. Spalten und stagnierende Zonen können in heißen Chloridmedien örtlich angegriffen werden, weshalb für solche Anwendungen die Güteklasse 12 bevorzugt wird. Schließlich beschleunigt die galvanische Kopplung mit weniger edlen Metallen in leitfähigen Lösungen deren Korrosion. Daher sollte bei der Behälterkonstruktion das gesamte benetzte System und nicht nur der Titanteil berücksichtigt werden.

Häufig gestellte Fragen

1. Können Titanzylinder mit Königswasser verwendet werden?

Ja, in Grenzen. Königswasser ist stark oxidierend, wodurch Titan passiviert bleibt, und Titangefäße werden für den Einsatz in Königswasser bei moderaten Temperaturen verwendet. Überprüfen Sie die Betriebstemperatur und Konzentration durch Korrosionstests, da heiße, konzentrierte Mischungen das Metall immer noch angreifen können.

2. Was ist der Unterschied zwischen TA1, TA2 und TA10?

TA1 und TA2 sind kommerziell reine Titanqualitäten mit leicht unterschiedlichen Festigkeitsniveaus; TA2 ist stärker und das übliche Gefäßmaterial. TA10 ist eine Ti-0,3Mo-0,8Ni-Legierung mit besserer Beständigkeit bei Reduktions- und Spaltbedingungen und höherer Festigkeit bei erhöhter Temperatur.

3. Warum ist die Argonabschirmung beim Schweißen von Titan so wichtig?

Titan reagiert ab etwa 500 °C schnell mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff und bildet spröde Verbindungen, die unter Belastung reißen. Eine Abschirmung aus reinem Argon auf beiden Seiten der Schweißnaht verhindert diese Kontamination.

4. In welchen Branchen werden Titanflaschen am häufigsten verwendet?

Galvanisieren, Chloralkali- und Sodaherstellung, Säurebeizen, Hydrometallurgie und Edelmetallraffinierung, wo Säuren, Chloride und Alkalien Edelstahlgeräte schnell zerstören.

5. Welche Dicke ist typisch für Titanzylinderwände?

Typischerweise 1-5 mm für drucklose oder Niederdruckbehälter, ausgewählt nach Durchmesser, Betriebsdruck und mechanischer Belastung. Gemäß den geltenden Vorschriften werden für druckbewertete Geräte dickere Wände verwendet.

6. Welche Inspektion wird nach der Fertigung durchgeführt?

Sichtprüfung, Farbeindringprüfung von Schweißnähten, Maßprüfungen sowie hydrostatische oder Dichtheitsprüfung für Druckanwendungen. Bei kritischen Gefäßen kann eine Ultraschalluntersuchung hinzukommen.