Non tutti i tipi di titanio presentano le stesse prestazioni in ambito chimico. Il grado 2 resiste in modo affidabile agli ambienti ossidanti come l’acido nitrico, ma non regge agli acidi riducenti quali l’acido cloridrico e l’acido solforico a concentrazioni superiori a ~5%. Il grado 7 — grado 2 con aggiunta di palladio — estende la resistenza agli ambienti acidi riducenti fino a circa 10% di HCl e circa 30% di H₂SO₄ a temperatura ambiente. Il grado 12 (Ti-Mo-Ni) occupa una posizione intermedia: offre una resistenza ai cloruri e alle salamoie calde superiore a quella del grado 2, a un costo inferiore rispetto al grado 7. Il grado 16, una variante a basso contenuto di palladio del grado 7, offre prestazioni anticorrosive quasi equivalenti con una significativa riduzione dei costi e merita maggiore attenzione di quanta ne riceva in genere. Questa guida associa ciascun grado a specifici ambienti acidi, indicando le soglie di concentrazione e temperatura su cui gli ingegneri possono basarsi per le loro decisioni.
Perché la decisione sul voto è più importante di quanto si pensi
La resistenza alla corrosione del titanio deriva da un sottile strato passivo di biossido di titanio (TiO₂) in grado di autoripararsi, che si forma spontaneamente in presenza di ossigeno o umidità. In ambienti ossidanti — acido nitrico, acido cromico, la maggior parte dei cloruri acquosi a temperatura ambiente — questo strato è stabile e si rigenera rapidamente se danneggiato. Ecco perché il titanio non legato vanta 40 anni di esperienza nei condensatori degli impianti di acido nitrico.
Il problema è rappresentato dagli ambienti aggressivi. In presenza di acido solforico caldo, acido cloridrico caldo o in qualsiasi ambiente in cui l’ossigeno disciolto sia esaurito (basso pH, alta temperatura, geometria a fessura), quel film passivo non riesce a mantenersi. Il titanio non legato inizia a corrodersi, a volte rapidamente.
La strategia di legatura nei gradi 7, 11, 16 e 17 affronta direttamente questo problema. Una piccola aggiunta di palladio (0,05–0,25%) abbassa il potenziale di corrosione del titanio a un valore tale che il film passivo risulta stabile anche in condizioni riducenti e deaerate. Il meccanismo è di natura elettrochimica: il Pd agisce come depolarizzatore catodico, spostando il potenziale operativo nella zona di passivazione. Questo spiega perché un’aggiunta di Pd pari a 0,2% trasformi il comportamento del grado 2 in presenza di HCl o H₂SO₄: non si tratta di una modifica minore alla formulazione, ma di una risposta alla corrosione fondamentalmente diversa.
Il grado 12 adotta un approccio diverso — l'aggiunta di molibdeno e nichel, che migliorano la stabilità del film passivo nelle salamoie clorurate calde — senza richiedere l'uso del costoso palladio.
Scegliere il grado sbagliato, in un senso o nell'altro, comporta un costo reale. Scegliere un grado 7, più resistente del necessario, per un impiego con acido nitrico puro che il grado 2 è perfettamente in grado di gestire comporta un aumento del costo dei materiali di 2–3 volte senza alcun vantaggio dal punto di vista ingegneristico. Una sottospecificazione del grado 2 in uno scambiatore di calore 20% H₂SO₄ provoca un cedimento da corrosione entro 12–18 mesi. La decisione non è complessa una volta che l’ambiente corrosivo è stato correttamente caratterizzato.
I cinque livelli che contano davvero nel settore dei servizi chimici
Oltre 95% di titanio utilizzato nei processi chimici industriali rientra in cinque gradi. I gradi 1, 3, 4 e 5 hanno ciascuno le proprie applicazioni, ma i gradi 1 e 3 sono stati in gran parte sostituiti dal grado 2 per gli impieghi chimici; il grado 4 offre maggiore resistenza ma non presenta vantaggi in termini di resistenza alla corrosione, mentre il grado 5 (Ti-6Al-4V) è una lega aerospaziale che in realtà presenta peggiore resistenza alla corrosione superiore rispetto ai gradi CP nella maggior parte degli ambienti chimici.
| Grado | Denominazione | Composizione | Fascia di costo | Uso chimico principale |
|---|---|---|---|---|
| Grado 2 | CP-Ti, ASTM R50400 | 99%+ Ti | Valori di riferimento | Acidi ossidanti, acido nitrico, acidi riducenti diluiti a temperatura ambiente |
| Grado 7 | Ti-0,2Pd, ASTM R52400 | Grado 2 + 0,12–0,251 TP3T Pd | 2–3× Grado 2 | Acidi riducenti: HCl, H₂SO₄, acido fosforico, acidi organici |
| 11ª classe | Ti-0,2Pd, ASTM R52250 | Grado 1 + 0,12–0,251 TP3T Pd | Simile alla classe 7 | Come per il grado 7, maggiore formabilità (componenti a pareti sottili) |
| Grado 12 | Ti-Mo-Ni, ASTM R53400 | Ti + 0,3% Mo + 0,8% Ni | ~1,3–1,5 volte il grado 2 | Salamoie calde di cloruro, acqua di mare, ambienti con miscele di acidi |
| 16° grado | Ti-0,05Pd, ASTM R52402 | Grado 2 + 0,04–0,081 TP3T Pd | ~1,5–2 volte il livello 2 | Quasi equivalente al Grado 7, con un costo del Pd inferiore |
Norme applicabili relative alle forme del prodotto: lamiere/nastri/lastre (ASTM B265), tubi senza saldatura e saldati per impieghi in ambiente corrosivo (ASTM B337), tubi saldati per scambiatori di calore (ASTM B338), tubi senza saldatura (ASTM B861), tubi saldati (ASTM B862), pezzi forgiati (ASTM B381).
Grado 2 — Il valore di riferimento per gli ambienti acidi ossidanti
Il grado 2 è la scelta predefinita corretta per l'impiego in presenza di acidi ossidanti; è invece la scelta sbagliata in presenza di condizioni riducenti.
In pratica, il Grado 2 offre prestazioni eccezionali in:
- Acido nitrico (HNO₃): Resistente all’intera gamma di concentrazioni commerciali (10–65%) e a temperature fino al punto di ebollizione. Le prestazioni sono superiori a quelle della maggior parte delle leghe di nichel in flussi di acido nitrico contaminati contenenti fluoruri, che accelerano la corrosione degli acciai inossidabili ma non del titanio.
- Acido cromico: Resistente a tutte le concentrazioni a temperatura ambiente.
- Cloro in soluzione acquosa e ipoclorito: Stabile fino a 2% Cl₂ in condizioni ambientali — ampiamente utilizzato negli impianti cloro-alcalini per anodi, tubazioni e attrezzature di movimentazione.
- Acido solforico e acido cloridrico diluiti a temperatura ambiente: Il grado 2 tollera gli acidi riducenti diluiti, a condizione che la temperatura sia bassa e che sia presente ossigeno disciolto. Limiti pratici: H₂SO₄ fino a ~5% a 25 °C, HCl fino a ~1–2% a 25 °C in presenza di ossigeno disciolto.
I punti deboli del Grado 2:
- H₂SO₄ con concentrazione superiore a 5% o a una temperatura superiore a 60 °C
- HCl al di sopra di ~5–7% a temperatura ambiente in condizioni di aerazione, oppure al di sopra di ~1–2% a temperature elevate o in presenza di carenza di ossigeno
- Acido fosforico caldo a temperature superiori a 60 °C in concentrazioni superiori a 10%
- Qualsiasi geometria delle fessure in soluzioni di cloruro calde a temperature superiori a 80 °C
La soglia di corrosione interstiziale a 80 °C è importante per la progettazione delle apparecchiature. Nei giunti tra tubi e piastra dello scambiatore di calore, nelle aree di contatto delle facce delle flange o nei collegamenti con guarnizioni, le geometrie interstiziali sono inevitabili. A temperature superiori a 80 °C in ambienti contenenti cloruri, l’acciaio di Grado 2 può subire un attacco localizzato da fessura anche in contesti in cui non mostra segni di corrosione generale.
Grado 7 — La scelta migliore per ridurre gli ambienti acidi
La lega di titanio di grado 7 è la più resistente alla corrosione tra quelle disponibili in commercio e rappresenta la scelta più indicata in presenza di acidi riducenti, temperature elevate o rischio di corrosione interstiziale.
Il contenuto di palladio (0,12–0,251 TP3T in peso) sposta il potenziale di corrosione del titanio di circa +200 mV rispetto al materiale non legato. Questo spostamento è sufficiente a collocare il potenziale operativo all’interno della regione passiva in ambienti acidi riducenti e deaerati, dove il Grado 2 risulterebbe attivo e soggetto a corrosione.
Dati pratici sulle prestazioni:
- Acido cloridrico (HCl): Il grado 7 resiste alla corrosione fino a una concentrazione di circa 20–27% a 25 °C (curve di isocorrosione ricavate dai dati di laminazione TIMET). Il grado 2 in HCl aerato resiste fino a circa 5–71 TP3T a temperatura ambiente, ma tale limite diminuisce drasticamente a temperature elevate o in presenza di esaurimento dell’ossigeno disciolto.
- Acido solforico (H₂SO₄): Resistente fino a circa 45% a 25 °C, circa 20% a 60 °C, circa 7% al punto di ebollizione. Il grado 2 non legato inizia a corrodersi al di sopra di circa 5% a temperatura ambiente.
- Acido fosforico (H₃PO₄): Il grado 7 resiste a concentrazioni fino a circa 80% a temperatura ambiente; il grado 2 è limitato a circa 30% a 25 °C e a valori notevolmente inferiori a temperature elevate.
- Acidi organici (acetico, formico, ossalico): Il grado 7 è sostanzialmente inerte nell'intero intervallo delle concentrazioni commerciali a temperature fino a 100 °C.
- Soglia di corrosione interstiziale: Il grado 7 non è soggetto a corrosione interstiziale nelle soluzioni clorurate a temperature inferiori a 250 °C (a pH superiore a 1). La soglia del grado 2 è di 80 °C. Questa differenza, di per sé, giustifica l’uso del grado 7 negli scambiatori di calore a salamoia calda in cui non è possibile eliminare la geometria interstiziale.
Il grado 7 offre inoltre resistenza all'HCl gassoso umido e ai sistemi acidi misti comunemente utilizzati nella produzione farmaceutica — ambienti in cui né l'acciaio inossidabile né le leghe di nichel garantiscono prestazioni adeguate senza ricorrere a leghe dal costo proibitivo.
I due ambiti in cui la classe 7 continua a registrare risultati insoddisfacenti:
- Acido fluoridrico (HF): Tutti i tipi di titanio sono soggetti all'aggressione dell'HF. Lo ione fluoruro dissolve il film passivo di TiO₂. Nessun tipo di titanio è adatto all'impiego con l'HF: utilizzare zirconio, apparecchiature rivestite in PTFE o Hastelloy C-276.
- Acido nitrico fumante (HNO₃ fumante rosso con >5% NO₂): Può causare la corrosione sotto sforzo nel titanio. Si tratta di un’eccezione specifica alla resistenza all’acido nitrico, generalmente eccellente, del titanio.
Grado 12 — Il cavallo di battaglia economico per l'impiego in ambienti con cloruri e salamoia calda
Le aggiunte di molibdeno e nichel presenti nel Grado 12 gli conferiscono una resistenza in ambienti caldi ricchi di cloruri che il Grado 2 non è in grado di eguagliare — a un costo aggiuntivo pari a circa la metà rispetto al Grado 7.
Il grado 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) non contiene palladio, il che elimina il principale fattore di costo che incide sul prezzo del grado 7. Al contrario, il molibdeno e il nichel stabilizzano il film passivo specificamente in ambienti con salamoia calda, acqua di mare e miscele di cloruri e acidi.
Rispetto al 2° grado:
- La resistenza alla corrosione interstiziale in acqua di mare si estende fino a circa 120 °C (rispetto agli 80 °C del Grado 2)
- Maggiore resistenza all'acido fosforico caldo contenente impurità alogenate
- Maggiore resistenza alla trazione (circa 483 MPa come valore minimo rispetto ai 345 MPa come valore minimo del Grado 2) — consente la realizzazione di pareti più sottili
- Maggiore resistenza nelle soluzioni calde di ipoclorito di sodio
Rispetto alla classe 7:
- Il grado 12 è generalmente inferiore nei servizi con acidi riducenti puri (HCl, H₂SO₄)
- Il grado 12 offre prestazioni comparabili o superiori in sistemi a salamoia di cloruro a caldo e in acqua di mare, dove la preoccupazione principale è l’attacco nelle fessure, non la corrosione da acidi riducenti
- Il grado 12 non offre alcun vantaggio in ambienti HF (entrambi falliscono)
Scenari ottimali per il 12° anno:
- Desalinizzazione offshore e trattamento delle acque di produzione (acque saline calde, ad alta temperatura)
- Impianti di sbiancamento per l'industria della cellulosa e della carta esposti a miscele di cloruro e ipoclorito
- Lavorazione chimica in ambiente marino in cui il raffreddamento con acqua di mare è combinato con l'esposizione ad acidi deboli
- Raffinerie dotate di sistemi di ricircolo della salamoia in cui non è richiesta una resistenza all’acido puro
Classe 16 — L’alternativa poco discussa alla classe 7
Il Grado 16 contiene circa la metà del palladio presente nel Grado 7 (0,04–0,08% contro 0,12–0,25%) e offre una resistenza alla corrosione che, nella maggior parte degli ambienti chimici reali, è indistinguibile da quella del Grado 7.
Questo grado non riceve quasi alcuna attenzione nelle linee guida tecniche standard, nonostante una proposta di valore chiara: il palladio rappresenta costantemente una quota significativa del sovrapprezzo delle lamiere e dei tubi di Grado 7 e Grado 11. Ai prezzi di mercato del palladio, un ordine di piastre di Grado 16 può costare da 20 a 35% in meno rispetto a un ordine equivalente di Grado 7 con prestazioni anticorrosive comparabili nella maggior parte degli ambienti di processo.
Il meccanismo di corrosione è lo stesso — l’aggiunta di Pd sposta il potenziale di corrosione nella regione passiva — e i dati dei test provenienti da TIMET e dalla letteratura di ingegneria della corrosione dimostrano che il Pd 0.05% è sufficiente per ottenere un comportamento passivo nella maggior parte degli ambienti acidi riducenti. Il vantaggio di un contenuto di Pd più elevato (Grado 7) si manifesta principalmente in condizioni estreme: acidi riducenti molto concentrati, temperature molto elevate o ambienti in cui il potenziale di corrosione è particolarmente basso.
Quando preferire il grado 16 al grado 7:
- Ambienti di esercizio nella fascia moderata (H₂SO₄ <20%, HCl <5%, temperature inferiori a 80 °C)
- Applicazioni in cui la pressione sui costi è significativa e il tecnico è in grado di documentare l'equivalenza sulla base di dati di prova pubblicati
- Progetti che richiedono grandi quantità di lamiere e in cui la differenza di costo è significativa (fabbricazione di involucri per reattori, involucri per scambiatori di calore di grandi dimensioni)
Quando è opportuno continuare con il 7° grado:
- Utilizzo di acido riducente concentrato a caldo al limite superiore della resistenza alla corrosione del Grado 7
- Applicazioni in cui le specifiche conservative sono richieste per contratto (settore nucleare, apparecchiature per processi farmaceutici con convalida FDA)
- Ambienti in fessura con temperature superiori a 200 °C — un contenuto di Pd più elevato garantisce una maggiore sicurezza
Il grado 17 è l'equivalente, basato sul grado 1, del grado 16 (più duttile, minore resistenza) e segue la stessa logica per le applicazioni che richiedono un'estrema formabilità a scapito della resistenza agli acidi.
Quadro di riferimento per la selezione "acido per acido"
Il modo più diretto per utilizzare queste informazioni è una matrice relativa agli ambienti acidi. La tabella che segue riporta i dati comunemente citati nei manuali sulla corrosione TIMET e nella letteratura tecnica pubblicata in materia di corrosione.
Scelta del grado di titanio in base all'ambiente acido
| Acido | Concentrazione | Temperatura | Grado consigliato | Note |
|---|---|---|---|---|
| Acido nitrico (HNO₃) | 10–65% | Fino a ebollizione | Grado 2 | Tutti i livelli di CP sono adeguati; il livello 7 non offre alcun vantaggio |
| Acido nitrico (rosso fumante) | >5% NO₂ | Qualsiasi | Evita tutto il Ti | Rischio di SCC in tutti i gradi |
| Acido solforico (H₂SO₄) | <5% | <60 °C | Grado 2 | Deve essere presente O₂ disciolto |
| Acido solforico | 5–45% | <60 °C | 7° grado o 16° grado | Il grado 2 subisce corrosione al di sopra di 5% |
| Acido solforico | >45% | Qualsiasi | 7° grado (con cautela) | Sono necessari dati di prova; valutare l'uso di Zr o Ta al di sopra del 60% |
| Acido cloridrico (HCl) | <5–7%, aerato | Solo RT | Grado 2 | O₂ disciolto necessario; il limite diminuisce drasticamente a temperature elevate |
| Acido cloridrico | 5–27% | Fino a 50 °C | 7° grado o 16° grado | Grado 2 non adeguato al di sopra di ~5–7% aerato |
| Acido cloridrico | >27% | Qualsiasi | Consultare i dati dei test | Il grado 7 può subire corrosione al di sopra del 27% a temperature elevate |
| Acido fosforico (H₃PO₄) | <30% | <80 °C | Grado 2 | Accettabile con aerazione |
| Acido fosforico | 30–80% | Qualsiasi | 7° grado o 16° grado | È ammesso il grado 12 se privo di alogenuri |
| Acido fluoridrico (HF) | Qualsiasi | Qualsiasi | Nessuno | Tutti i gradi di titanio non sono adatti: utilizzare Zr, materiali rivestiti in PTFE o Hastelloy |
| Acidi organici (acetico, formico) | Tutti i prodotti commerciali | <100 °C | 2ª o 7ª classe | Grado 2 per la versione diluita, Grado 7 per quella concentrata/calda |
| Salamoia calda a base di cloruro | NaCl >10%, >80 °C | 80–150 °C | 12ª classe o 7ª classe | Rischio di fessura di grado 2 a temperature superiori a 80 °C |
| Ipoclorito caldo | NaOCl >1%, >60 °C | Fino a ebollizione | 12ª classe o 7ª classe | Grado 2 marginale al di sopra dei 60 °C |
| Gas Cl₂ umido | Fino a 2% | <100 °C | Grado 2 | Tutti i gradi di CP risultano adeguati in Cl₂ umido |
Questo quadro di riferimento copre gli ambienti acidi più comuni nei processi chimici. I sistemi a acidi misti, i flussi contaminati (ad esempio, HNO₃ + HF nel decapaggio dell’acciaio inossidabile) e i fluidi di processo proprietari richiedono prove di corrosione specifiche: nessuna tabella pubblicata può sostituire completamente le prove di immersione nel fluido di processo effettivo.
Il "Palladium Premium": quando è difficile giustificare il costo del Grado 7
Il palladio viene scambiato a circa $1.000–$1.500 per oncia troy. Il grado 7 contiene 0,12–0,25% di Pd in peso: in un ordine di lastre da 1.000 libbre, ciò corrisponde a circa 1,2–2,5 libbre di palladio incorporato nella lega. Tale contenuto di Pd aggiunge un sovrapprezzo sul materiale direttamente legato al prezzo spot del palladio.
Quando una lamiera di Grado 2 costa $5–8/lb e quella di Grado 7 costa $12–18/lb, la scelta in termini di costi merita un approccio ingegneristico rigoroso, anziché optare per il grado più alto per semplice prudenza.
Una semplice visione del ROI:
- Costo di un fallimento prematuro di grado 2: Un fermo impiantistico non programmato per la sostituzione di uno scambiatore di calore in un impianto chimico a processo continuo può comportare una perdita di produzione compresa tra $200.000 e $500.000, oltre a $50.000–$150.000 in materiali di ricambio e manodopera.
- Costo del passaggio al 7° grado: Per un fascio di scambiatori di calore da 10.000 libbre, il sovrapprezzo del Grado 7 rispetto al Grado 2 potrebbe essere compreso tra $70.000 e $100.000.
- Punto di pareggio: Se il Grado 7 prolunga la durata di vita anche solo di 2-3 anni in un ambiente acido riducente in cui il Grado 2 cederebbe nel giro di 1-2 anni, i vantaggi economici pendono nettamente a favore del Grado 7.
Il Grado 16 modifica ulteriormente questo calcolo. Se il prezzo del Grado 16 si attesta a $8–12/lb — il che riflette il minor contenuto di Pd — e garantisce una durata di servizio equivalente in quell’ambiente specifico, il sovrapprezzo rispetto al Grado 2 scende a un livello tale che anche un modesto miglioramento dell’affidabilità giustifica il passaggio a un grado superiore.
Il consiglio pratico: come impostazione predefinita, il Grado 2 per ambienti verificati esclusivamente ossidanti, il Grado 16 per impieghi in ambienti acidi moderatamente riducenti in cui il costo è un fattore determinante e il Grado 7 per ambienti acidi fortemente riducenti o laddove sussista un rischio noto di corrosione interstiziale a temperature elevate.
Lavorazione e saldatura: quando la scelta del grado di acciaio perde di validità
La resistenza alla corrosione del titanio può essere compromessa da tecniche di saldatura inadeguate, indipendentemente dal grado specificato. Questo aspetto viene spesso sottovalutato nella maggior parte delle guide alla scelta dei gradi.
La questione cruciale: la formazione dei casi alfa. Quando il titanio viene saldato o riscaldato a temperature superiori a 600 °C in presenza di aria, azoto o ossigeno, si forma uno strato superficiale duro, fragile e ricco di ossigeno denominato “alpha-case”. L’alpha-case presenta una scarsa duttilità e, cosa ancora più grave, una resistenza alla corrosione ridotta, poiché la sua composizione chimica non corrisponde più a quella della lega di base.
Per la saldatura in ambiente chimico:
- È obbligatorio l'uso di gas inerte come protezione, sia sulla superficie di saldatura che sul fondo del cordone. Il spurgo a ritroso con argon (purezza minima 99,995%) non è facoltativo nella saldatura del titanio destinata ad applicazioni chimiche. Il “controllo del colore” del cordone di saldatura costituisce l’indicatore pratico di qualità: il colore bianco-argento è accettabile, il giallo paglierino è al limite dell’accettabilità, mentre il blu o il viola indicano una contaminazione da ossigeno e la saldatura deve essere scartata.
- Il titanio deve essere saldato con filo di apporto in titanio dello stesso grado o di grado inferiore. Non utilizzare materiale d’apporto di grado 5 (Ti-6Al-4V) per metalli di base di grado 2 o 7: il contenuto di alluminio del materiale d’apporto riduce la resistenza alla corrosione nella zona di saldatura.
- Pulizia delle superfici: Il titanio reagisce con il ferro alle temperature di saldatura. La contaminazione da ferro derivante dalla molatura con utensili in acciaio, dal contatto con spazzole metalliche in acciaio o dalla presenza di particelle di ferro nell'ambiente di lavoro può causare corrosione localizzata in corrispondenza delle saldature. È necessario utilizzare spazzole specifiche in acciaio inossidabile e mantenere pulite le aree di lavoro.
- Passivazione post-saldatura: Il titanio, in genere, non richiede una passivazione chimica (a differenza dell’acciaio inossidabile), ma è buona prassi rimuovere meccanicamente eventuali zone di saldatura scolorite e procedere successivamente alla pulizia con solventi prima di mettere in servizio le apparecchiature.
I gradi 7 e 12 si saldano sostanzialmente allo stesso modo del grado 2: non sono necessari parametri speciali oltre ai requisiti standard per la saldatura del titanio sopra indicati. Se eseguita correttamente, la resistenza alla corrosione dei giunti saldati è pari a quella del metallo di base.
Sintesi: Adeguare il livello scolastico all’ambiente
La scelta del tipo di titanio da utilizzare nei processi chimici si riduce a poche decisioni:
L'ambiente acido è prevalentemente ossidante? → Il grado 2 è la specifica standard. Garantisce una durata di oltre 40 anni in ambienti con acido nitrico, acido cromico e cloro umido, a un costo competitivo.
Sono presenti acidi riducenti (HCl, H₂SO₄, acido fosforico caldo)? → Specificare il grado 7 o il grado 16. L’aggiunta di palladio non è un lusso in questi contesti: è proprio ciò che rende il titanio utilizzabile. Il grado 16 è la scelta più conveniente per impieghi entro limiti moderati di concentrazione e temperatura.
La preoccupazione principale è la salamoia calda a base di cloruro o l’acqua di mare, e non la riduzione degli acidi? → Il grado 12 è quello più adatto. L’aggiunta di Mo-Ni contrasta il meccanismo specifico di corrosione interstiziale negli ambienti salini ad alta temperatura, a un costo inferiore rispetto ai gradi contenenti Pd.
È coinvolto l'acido fluoridrico? → Nessun tipo di titanio è idoneo. Interrompere la valutazione e prendere in considerazione lo zirconio, una struttura rivestita in PTFE o l’Hastelloy C-276.
La scelta del grado di acciaio rappresenta solo metà della decisione ingegneristica. La qualità della saldatura, la progettazione del giunto volta a ridurre al minimo la geometria a fessura e la caratterizzazione del flusso di processo (in particolare il contenuto di ossigeno disciolto, il profilo di temperatura e gli ioni contaminanti) determinano se il grado specificato offre le prestazioni previste. Un grado 2 correttamente specificato, con saldature pulite in un ambiente a base di acido nitrico, durerà sempre più a lungo di un grado 7 di scarsa fattura nello stesso ambiente.
Domande frequenti
Qual è il tipo di titanio più resistente alla corrosione per l'impiego in ambito chimico?
Il grado 7 (Ti-0,2Pd) è la lega di titanio disponibile in commercio più resistente alla corrosione. L’aggiunta di palladio sposta il potenziale di corrosione nella regione passiva in ambienti acidi riducenti, dove il titanio non legato subisce corrosione. Resiste all’HCl fino a circa 10% e all’H₂SO₄ fino a circa 30% a temperatura ambiente e non subisce corrosione interstiziale in soluzioni clorurate a temperature inferiori a 250 °C con pH superiore a 1.
Quando dovrei usare il grado 12 invece del grado 7?
Il Grado 12 è la scelta preferibile quando il rischio principale di corrosione è rappresentato dall’esposizione a salamoia clorurata calda o all’acqua di mare — e non agli acidi riducenti. La sua aggiunta di Mo-Ni garantisce una resistenza superiore alla corrosione interstiziale in ambienti salini caldi rispetto al Grado 2, a un costo inferiore rispetto al Grado 7. Se il processo prevede l’uso di H₂SO₄ o HCl a caldo, il grado 7 offre prestazioni superiori rispetto al grado 12.
Qual è la differenza tra il grado 7 e il grado 16?
Entrambe le qualità prevedono l’aggiunta di palladio per migliorare la resistenza alla corrosione da acidi riducenti. La qualità 7 contiene 0,12–0,25% di Pd; la qualità 16 contiene 0,04–0,08% di Pd. Il minor contenuto di Pd del grado 16 lo rende meno costoso e, nella maggior parte degli ambienti pratici di trattamento chimico con concentrazioni acide e temperature moderate, le sue prestazioni in termini di resistenza alla corrosione sono equivalenti a quelle del grado 7. Il grado 7 offre una maggiore sicurezza in condizioni estreme.
Il titanio si corrode nell'acido fluoridrico?
Sì. Tutti i tipi di titanio vengono corrotti dall’acido fluoridrico (HF) e dalle soluzioni contenenti fluoruro a pH inferiore a circa 3. Gli ioni fluoruro dissolvono il film passivo protettivo di TiO₂. Non si dovrebbe specificare alcun tipo di titanio per l’impiego con l’HF: utilizzare attrezzature rivestite in zirconio o fluoropolimeri (PTFE/PFA) oppure leghe di nichel come l’Hastelloy C-276.
Il titanio di grado 2 è idoneo all'impiego in presenza di acido solforico?
Il Grado 2 è idoneo per l'acido solforico diluito (meno di 5% H₂SO₄) a temperatura ambiente in presenza di ossigeno disciolto. A concentrazioni superiori a 5%, a temperature superiori a 60 °C o in condizioni di deaerazione, il Grado 2 subisce una corrosione a velocità inaccettabili. Per qualsiasi impiego con H₂SO₄ che superi tali soglie, è necessario specificare il Grado 7 o il Grado 16.
Perché la qualità della saldatura è così importante nelle apparecchiature chimiche in titanio?
Il titanio saldato senza un adeguato spurgo di gas inerte sviluppa uno strato superficiale contaminato dall’ossigeno (alpha-case) che presenta una resistenza alla corrosione ridotta e una scarsa duttilità. Una saldatura visivamente perfetta ma che presenta una colorazione blu o viola è una saldatura non idonea all’impiego in ambienti chimici. La saldatura del titanio richiede il spurgo con argon, utensili dedicati privi di contaminazione da ferro e l’ispezione del colore della saldatura come controllo di qualità obbligatorio.
