Auswahl und Vergleich von Titansorten für elektrische Heizrohre – TA1, TA2 und Titanlegierungen

Titanmaterialien sind keine einheitliche Qualität. Aufgrund der unterschiedlichen Verunreinigungen und Legierungselemente kann Titan in industrielles Reintitan und verschiedene Titanlegierungen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitungsleistung unterteilt werden. Für Heizrohre aus Titan werden am häufigsten industrielles Reintitan TA1 und TA2 verwendet, und in einigen besonderen Fällen werden Titanlegierungen wie TC4 verwendet. Das Verständnis der Leistungsunterschiede verschiedener Titansorten hilft bei der Auswahl des am besten geeigneten Materials entsprechend den tatsächlichen Arbeitsbedingungen.

Industrielles Reintitan ist die am häufigsten verwendete Kategorie für Heizrohre. Entsprechend dem Gehalt an Verunreinigungselementen wie Eisen, Sauerstoff und Stickstoff wird industrielles Reintitan in verschiedene Qualitäten eingeteilt. Der inländische Standard TA1 und TA2 entspricht dem internationalen Grad 1 bzw. Grad 2. Je niedriger die Güteklasse, desto höher die Reinheit, desto besser die Plastizität und Korrosionsbeständigkeit, aber desto geringer die Festigkeit. TA1 (Grade 1) hat die höchste Reinheit, die beste Duktilität und Stanzleistung und ist leicht zu biegen und zu formen. Es eignet sich zum Erhitzen von Rohren mit komplexen Formen und vielen Biegevorgängen. Seine Korrosionsbeständigkeit ist auch die beste unter industriellen Reintitanen, aber seine Festigkeit ist relativ gering.

TA2 (Klasse 2) ist die am häufigsten verwendete Sorte für Titan-Heizrohre und auch der Ausgewogenheitspunkt umfassender Leistung. Im Vergleich zu TA1 hat TA2 einen etwas höheren Verunreinigungsgehalt, eine höhere Festigkeit und Härte und kann höherem Druck und Fließreinigung standhalten. Die Korrosionsbeständigkeit ist etwas geringer als bei TA1, der Unterschied ist jedoch in den meisten korrosiven Umgebungen sehr gering, was für herkömmliche Meerwasser- und Chemieanwendungen völlig ausreichend ist. Aufgrund seiner ausgewogenen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten ist TA2 zum bevorzugten Material für die meisten Heizrohre und Wärmetauscherrohre aus Titan geworden.

Titanlegierungen wie TC4 (Ti-6Al-4V, Grade 5) werden in herkömmlichen Heizrohren selten verwendet. TC4 ist eine Titanlegierung vom Typ + mit einer Festigkeit, die fast doppelt so hoch ist wie die von reinem Titan, und kann höherem Druck und mechanischer Belastung standhalten. Allerdings ist die Korrosionsbeständigkeit von TC4 in einigen Medien etwas geringer als die von industriellem Reintitan, und der Schweißprozess ist schwieriger und die Kosten höher. Heizrohre aus Titanlegierungen werden normalerweise nur in besonderen Fällen mit hohem Druck und hohen Festigkeitsanforderungen verwendet, beispielsweise bei Tiefseegeräten und Hochdruck-Wärmetauschsystemen.

In Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit ist industrielles Reintitan in den meisten chemischen Umgebungen im Allgemeinen besser als Titanlegierungen. Der Zusatz von Legierungselementen verbessert die Festigkeit, kann jedoch die Stabilität des Passivfilms in bestimmten Medien verringern. In Meerwasser, verdünnter Salpetersäure, Chromsäure und anderen Medien weisen TA1 und TA2 nahezu die gleiche hervorragende Leistung auf; Bei reduzierenden Säuren wie Salzsäure und Schwefelsäure weist hochreines TA1 eine etwas bessere Leistung auf. In Umgebungen mit starker Korrosion wird empfohlen, zuerst TA1 zu verwenden, um die beste Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.

In Bezug auf Verarbeitung und Herstellung weist TA1 eine gute Plastizität auf und lässt sich leicht biegen, ausdehnen und schweißen; TA2 weist eine mäßige Plastizität auf und kann auch die Verarbeitungsanforderungen herkömmlicher Heizrohre erfüllen. Die Titanlegierung TC4 weist bei Raumtemperatur eine schlechte Plastizität auf, erfordert eine Heißverarbeitung und auch die Anforderungen an den Schweißprozess sind höher.

Tabelle 2 Leistungsvergleich gängiger Titansorten für Heizrohre

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Durch eine angemessene Auswahl der Titanqualitäten entsprechend den tatsächlichen Arbeitsbedingungen kann das beste Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten für Titanheizrohre erzielt werden.