Por que o titânio é o material ideal para equipamentos de processamento químico

Por que o titânio supera o aço inoxidável em serviços químicos

O titânio combina resistência à corrosão de grau-de água do mar com uma densidade de apenas 4,51 g/cm3 e alta resistência específica. Em fábricas de produtos químicos, ele resiste ao cloro úmido, cloretos, hipocloritos e muitos meios redutores e oxidantes onde o aço inoxidável sofre corrosão por corrosão, ataque em fendas ou fissuração por corrosão sob tensão. O resultado prático é uma vida útil mais longa do equipamento, menos tempo de inatividade, menos manutenção e menos incidentes de poluição. É por isso que o titânio se tornou um dos principais materiais estruturais-resistentes à corrosão em equipamentos químicos, desde plantas de cloro-álcalis até unidades de química fina.

Indústria de cloro-álcalis

O cloro-álcali foi a primeira grande aplicação química do titânio, abrangendo a produção de cloro, óxidos de cloro, pesticidas e pó branqueador. Na produção de cloro, os equipamentos e tubulações de titânio podem representar uma parcela substancial da massa total da planta. Itens típicos incluem eletrolisadores de ânodo de metal, eletrolisadores de membrana de troca{3}}iônica, bombas de anólito, resfriadores de cloro úmido de-e{5}}tubo, torres de decloração de águas residuais com cloro, torres de resfriamento e lavagem de gás de cloro, pré-aquecedores de salmoura refinada e bombas e válvulas de decloração a vácuo.

Produção de carbonato de sódio e sal a vácuo

Nas plantas de carbonato de sódio, o titânio aparece em resfriadores externos de cristalizadores, condensadores de amônia em torres de destilação, aquecedores de licor-mãe-de cloreto de amônio, trocadores de calor de placas e parapeitos, tubos de resfriamento de torres de carbonização, rotores e impulsores de compressores de turbinas de CO2 e bombas alcalinas. Na produção de sal a vácuo, evaporadores de titânio e amônia, pré-aquecedores, pré-resfriadores, flanges, tubos, carcaças de bombas e cotovelos são padrão devido à corrosividade da salmoura em temperaturas elevadas.

Plantas de Fibra Petroquímica e Química Fina

As linhas de produção de poliéster, náilon e vinilon adotaram equipamentos de titânio para garantir uma operação segura e contínua, melhor qualidade do produto e maior vida útil onde o aço inoxidável sofre corrosão prematuramente. Nas plantas de óxido de propileno (PO), os meios de processo são cloro líquido e propileno, que são corrosivos tanto para o aço carbono, alumínio, cobre, níquel e aço inoxidável; o titânio é o único metal estrutural econômico que sobrevive a essas condições em tubulações e vasos críticos.

Sais Inorgânicos, Corantes, Uréia e Ácido Nítrico

Clorato de sódio: células eletrolíticas, ânodos de titânio, reatores e evaporadores; o consumo pode atingir cerca de 15 toneladas de titânio por 10.000 toneladas de capacidade de clorato de sódio.

Sais de potássio: evaporadores, tanques de pré-aquecimento e resfriadores para produção de cloreto, sulfato, nitrato e carbonato de potássio.

Dióxido de titânio e ureia: concentradores de membrana, tubos de alimentação de calcinadores, placas distribuidoras de centrífugas, revestimentos de torres de síntese de ureia, removedores de amônia, misturadores de alta-pressão e molas de válvulas.

Corantes e ácido nítrico: trocadores de calor de serpentina, torres de absorção, purificadores, ventiladores, bombas de vácuo, filtros, evaporadores de ácido nítrico, pré-aquecedores de gás residual, turbo sopradores, bombas, válvulas e tubulações.

Por que o titânio funciona: principais propriedades para serviços químicos

A baixa densidade (4,51 g/cm3) reduz o peso estrutural e as cargas das cordas.

Alta resistência à tração, fluência e fadiga, inclusive em temperaturas elevadas.

Excelente resistência à corrosão, especialmente à água do mar, cloretos e cloro úmido.

Ampla faixa de temperatura de serviço: ligas de titânio convencionais operam de cerca de -269°C a +600°C.

Grande capacidade de deformação elástica: alta resistência ao escoamento com baixo módulo de elasticidade adequado para molas e tubulações flexíveis.

A baixa expansão térmica reduz o estresse térmico em equipamentos sujeitos a oscilações de temperatura.

O comportamento não{0}}magnético mantém os dispositivos de instrumentação, detecção e controle intactos.

Bom desempenho de processamento em fundição, forjamento, soldagem e fabricação aditiva.

Escolhendo a nota certa

Os Graus 1 e 2 comercialmente puros cobrem a maioria dos equipamentos e tubulações químicas; Grau 7 (Ti-0,2Pd) e Grau 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) são especificados onde a corrosão em fendas em cloretos quentes ou condições redutoras é um risco; O grau 5 (Ti-6Al-4V) é usado onde a resistência mecânica governa. Padrões de produtos relevantes incluem ASTM B265 (folha/placa), ASTM B338 e B861 (tubo), ASTM B348 (bar) e equivalentes ASME para equipamentos de pressão. Os certificados da fábrica de acordo com EN 10204 3.1 devem acompanhar as entregas para projetos químicos.

Perguntas frequentes

Por que o aço inoxidável falha onde o titânio sobrevive em cloretos?

O aço inoxidável depende da passividade do óxido de cromo, que se decompõe localmente em meios de cloreto e causa corrosão por corrosão sob tensão. O filme passivo do titânio é muito mais estável em cloretos e sua superfície repassiva rapidamente mesmo após danos mecânicos.

O titânio é-econômico em termos de custo para fábricas de produtos químicos?

Sim, nas aplicações certas. O titânio custa mais por quilograma do que o aço inoxidável, mas sua densidade é menor e sua vida útil em serviço com cloreto é várias vezes maior. Portanto, a comparação do-custo{2}}instalado-por{3}}ano geralmente favorece o titânio em equipamentos críticos.

Qual grau de titânio um trocador de calor em uma planta de cloro-álcalis deve usar?

Os resfriadores de cloro úmido são comumente construídos com CP Grau 2; onde existem condições de fenda nas juntas de tubo-a-de tubo, Grau 7 ou Grau 12 é uma escolha mais segura. A seleção final deve seguir o meio do processo, temperatura e código de projeto.

Os equipamentos de titânio podem ser soldados e reparados no local?

Sim, com procedimentos qualificados. A soldagem de titânio requer proteção rigorosa com gás inerte da poça de fusão e da zona de resfriamento da solda; a soldagem de reparo em uma fábrica de produtos químicos deve seguir a qualificação do procedimento de soldagem original.

O titânio reage com o ácido nítrico?

O titânio tem boa resistência ao ácido nítrico em uma ampla faixa de concentração em temperaturas moderadas e é usado em evaporadores e condensadores de ácido nítrico; condições de ácido quente concentrado devem ser verificadas em relação aos dados de corrosão antes do projeto.

Qual é o limite de temperatura operacional para equipamentos químicos de titânio?

O titânio CP é geralmente limitado a cerca de 300°C para serviço de corrosão contínua, enquanto as ligas de titânio estendem a faixa até 600°C, onde as propriedades mecânicas governam. O risco de corrosão em frestas aumenta acima de cerca de 70-80°C em serviços com cloreto para tipos CP, razão pela qual os tipos de liga são selecionados para salmouras quentes.