Barra redonda de titânio de grau 2

Barra redonda de titânio de grau 2

Barra redonda de titânio comercialmente puro de grau 2 (UNS R50400), em conformidade com as normas ASTM B348 / ASME SB-348, concebida para aplicações nos setores da transformação química, marítimo, de dessalinização e médico, que exigem uma resistência à corrosão superior e uma excelente soldabilidade.

  • Material: CP Titânio Grau 2, UNS R50400
  • Padrão: ASTM B348 / ASME SB-348 (ASTM F67 / ISO 5832-2 para aplicações médicas)
  • Diâmetro: 6–300 mm | Comprimento: até 6 000 mm
  • Estado: Recozido | Tolerância: h9–h11 (torneado/retificado)
  • Certificado de ensaio de fábrica: EN 10204 3.1 incluída | Quantidade mínima de encomenda: 10 kg

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Barra redonda de titânio de grau 2 — Especificações rápidas

Parâmetro Valor
Material Titânio comercialmente puro (CP Ti Grau 2)
Designação UNS R50400
Nível Básico ASTM B348 / ASME SB-348
Norma Médica ASTM F67 / ISO 5832-2
Gama de diâmetros 6 mm – 300 mm
Comprimento Até 6 000 mm (disponível em comprimentos a medida)
Estado Recozido
Acabamento da superfície Laminado, torneado ou retificado (h9–h11)
Certificado de ensaio de fábrica EN 10204 3.1
QUANTIDADE MÁXIMA DE ENCOMENDA 10 kg
Prazo de execução 3 a 7 dias úteis (em stock) / 2 a 4 semanas (por encomenda)

Composição química do titânio de grau 2 — De acordo com a norma ASTM B348

O titânio de grau 2 é classificado como titânio comercialmente puro (CP) — uma forma não ligada de titânio composta principalmente por titânio, com limites rigorosamente controlados quanto aos elementos intersticiais e residuais. À temperatura de serviço, o titânio CP de grau 2 existe inteiramente na fase alfa hexagonal compacta (HCP), sem adições de ligas que formem uma fase beta. Esta estrutura alfa monofásica é a base da sua excelente soldabilidade e formabilidade.

Tabela de composição (ASTM B348, wt%)

Elemento Máximo (wt%)
Titânio Equilíbrio
Oxigénio (O) 0.25
Ferro (Fe) 0.30
Carbono © 0.08
Azoto (N) 0.03
Hidrogénio (H) 0.015
Outros elementos, cada um 0.10
Outros elementos, total 0.40

Fonte: ASTM B348-19, Tabela 1 — Requisitos químicos

Compreender o titânio “comercialmente puro”

Tipos de titânio CP (1 a 4) distinguem-se pelo seu teor admissível de oxigénio e ferro, o que determina a resistência ao escoamento. A classe 2 situa-se na faixa intermédia:

  • Grau 1 — limites mínimos de O e Fe; ductilidade máxima, resistência mínima
  • Grau 2 — teores moderados de O (máx. 0,25%) e Fe (máx. 0,30%); equilíbrio entre resistência e moldabilidade
  • Grau 3 — teores mais elevados de O e Fe; maior resistência, menor ductilidade
  • Grau 4 — resistência máxima da classe CP; soldabilidade reduzida em comparação com as classes 1–2

A ausência de elementos de liga significa que o Grau 2 mantém a resistência natural à corrosão e a biocompatibilidade do titânio puro, tornando-o adequado tanto para aplicações médicas em contacto com produtos químicos como para aplicações implantáveis (ASTM F67, ISO 5832-2).

Propriedades mecânicas da barra de titânio de grau 2 — Requisitos mínimos da norma ASTM B348

A barra de titânio de grau 2, no estado recozido, cumpre os seguintes requisitos mínimos de propriedades mecânicas, de acordo com ASTM B348-19. Os valores reais da fábrica excedem normalmente estes mínimos; os relatórios de ensaio EN 10204 3.1 documentam os resultados específicos de cada lote para cada encomenda.

Propriedades mecânicas à temperatura ambiente

Imóveis Valor mínimo Unidade Método de ensaio
Resistência à tração final (UTS) 345 MPa (50 ksi) ASTM E8
Resistência ao escoamento (0,2% offset) 275 MPa (40 ksi) ASTM E8
Alongamento em 50 mm (2 pol.) 20 % ASTM E8
Redução da área 30 % ASTM E8

Todos os valores são valores mínimos, de acordo com a norma ASTM B348-19, Tabela 3. O material é fornecido no estado recozido.

Propriedades físicas

Imóveis Valor Unidade
Densidade 4.51 g/cm³
Módulo de elasticidade 103 GPa
Condutividade térmica 16.4 W/m·K
Coeficiente de expansão térmica (20–100 °C) 8.6 µm/m·°C
Gama de fusão 1,668 °C (3 034 °F)
Temperatura de transformação alfa-beta 882.5 °C (1 620 °F)

Intervalo de temperaturas de funcionamento

O titânio de grau 2 mantém propriedades mecânicas adequadas numa ampla gama de temperaturas:

  • Serviço criogénico: Aprovado para utilização até −59 °C (−75 °F) de acordo com as diretrizes do Código ASME para Caldeiras e Recipientes sob Pressão (BPVC)
  • Funcionamento contínuo a temperatura elevada: Até 427°C (800°F)
  • Serviço intermitente: Até 538 °C (1 000 °F)

Estas características tornam a barra de grau 2 adequada para componentes de recipientes criogénicos, suportes de tubagem de permutadores de calor e elementos internos de reactores químicos que funcionam a temperaturas moderadamente elevadas.

Resistência à corrosão do titânio de grau 2 em ambientes industriais

O titânio de grau 2 deve a sua resistência à corrosão a uma camada passiva de óxido de titânio (TiO₂) estável e com capacidade de autorregeneração, que se forma espontaneamente quando exposto ao oxigénio ou à humidade. Esta película tem normalmente uma espessura de 2 a 10 nm, é altamente aderente e volta a formar-se em milésimos de segundo quando danificada, desde que haja vestígios de oxigénio ou água no ambiente.

Presença nos principais meios de comunicação do setor industrial

Ambiente Desempenho Notas
Água do mar (até 315 °C / 600 °F) Excelente Totalmente resistente; concebido para evitar fendas estreitas
Ácidos oxidantes (HNO₃, H₂SO₄ diluído) Excelente Incluindo HNO₃ concentrado
Soluções aquosas de sais Excelente Incluindo salmouras de NaCl e MgCl₂
Meios alcalinos (NaOH, KOH) Excelente Ampla gama de concentrações e temperaturas
Compostos orgânicos e ácidos Excelente Incluindo os ácidos acético, láctico e cítrico
Cloro e bromo gasosos em fase líquida Excelente Requer a presença de vestígios de humidade ou oxigénio
Ácidos ligeiramente redutores Bom Com inibidores de passivação
Ácidos fortemente redutores (HCl, H₂SO₄ concentrado) Não recomendado Risco de dissolução ativa
Soluções alcalinas de peróxido Não recomendado Ataque químico
Sais de cloreto fundidos Não recomendado Corrosão a altas temperaturas

Comparação com o aço inoxidável 316L

Em ambientes de processamento químico, o titânio de grau 2 apresenta consistentemente um desempenho superior ao do aço inoxidável 316L em:

  • Ambientes com cloreto — o titânio é imune à corrosão por pite induzida por cloretos e à fissuração por corrosão sob tensão (SCC) que afetam os aços inoxidáveis austeníticos
  • Resistência aos ácidos oxidantes — estável em ácido nítrico em amplas faixas de concentração, nas quais o aço inoxidável se degrada
  • Utilização em água do mar e salmoura — sem risco de corrosão por pite a temperaturas inferiores a 315 °C (600 °F)

A vantagem em termos de peso também é significativa: com 4,51 g/cm³, o titânio de grau 2 é aproximadamente 43% mais leve do que o aço inoxidável 316L (7,98 g/cm³), reduzindo a carga estrutural em aplicações em recipientes sob pressão e tubagens.

Considerações sobre a corrosão em fendas

A corrosão em fendas pode ocorrer em soluções quentes de halogenetos ou sulfatos com concentrações superiores a 1 000 ppm, a temperaturas superiores a 75 °C. A conceção dos componentes deve eliminar fendas estreitas em aplicações marítimas e em serviços químicos com elevado teor de cloreto.

Aplicações industriais da barra redonda de titânio de grau 2

A barra redonda de titânio comercialmente puro de grau 2 é utilizada em diversos setores em que a resistência à corrosão, a leveza e a soldabilidade fiável constituem prioridades de engenharia.

Equipamento de Processamento Químico

A barra de titânio de grau 2 é amplamente utilizada na fabricação de eixos de agitadores, componentes internos de vasos de reação, eixos de bombas, hastes de válvulas e elementos de fixação em ambientes de instalações químicas. O material resiste a ácidos oxidantes, fluxos de processo clorados e soluções salinas que provocam falhas rápidas em componentes de aço ao carbono e de aço inoxidável. Os ambientes de processo típicos incluem a produção de cloro-álcali, a síntese farmacêutica e o fabrico de fertilizantes.

Engenharia marítima e offshore

As plataformas offshore, os oleodutos submarinos e os acessórios do casco das embarcações fabricados a partir de barras de titânio de Grau 2 beneficiam de total resistência à corrosão pela água do mar até 315 °C (600 °F). Os componentes navais, incluindo eixos de hélice, pinos de leme e fixadores de amarração, são fabricados a partir de barras de titânio de Grau 2 para eliminar os problemas de corrosão galvânica e bioincrustação associados ao bronze e ao aço inoxidável em aplicações marítimas.

Instalações de dessalinização

As placas de tubos, os componentes dos condensadores e as barras estruturais utilizadas em instalações de dessalinização por flash de múltiplos estágios (MSF) e por osmose inversa (RO) são produzidas a partir de Titânio ASTM B348, grau 2. A resistência deste material à corrosão por salmoura e à formação de incrustações torna-o um material de construção padrão nas especificações de projetos de dessalinização a nível mundial.

Dispositivos médicos e implantes

No caso de estruturas de dispositivos médicos não implantáveis, componentes de instrumentos e determinados instrumentos cirúrgicos, utiliza-se barra de Grau 2, em conformidade com as normas ASTM F67 e ISO 5832-2. A sua biocompatibilidade é comprovada através dos protocolos de avaliação biológica da norma ISO 10993. No caso de implantes ortopédicos que suportam cargas e que requerem maior resistência, são normalmente especificados, em vez disso, o Grau 4 ou o Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI).

Permutadores de calor e condensadores

As barras de titânio de grau 2 são maquinadas para produzir peças em bruto para placas tubulares, suportes de defletores e tirantes para permutadores de calor do tipo casco e tubos que operam em ambientes químicos agressivos ou salinos. A combinação de condutividade térmica (16,4 W/m·K), resistência à corrosão e baixa densidade torna o grau 2 uma alternativa económica a longo prazo às ligas de cobre-níquel em permutadores de calor submetidos a condições corrosivas.

Indústria de Galvanoplastia e Eletrolítica

As placas de cátodo, as barras de ânodo, as estruturas das cestas e os componentes dos gabaritos utilizados em operações de galvanoplastia são habitualmente fabricados em titânio de grau 2. O material é inerte na maioria dos banhos eletrolíticos, resiste à dissolução anódica e mantém a estabilidade dimensional mesmo após ciclos térmicos repetidos — propriedades que reduzem a frequência de substituição e melhoram a pureza do banho de galvanoplastia.

Soldabilidade e usinabilidade da barra de titânio de grau 2

Soldabilidade

O titânio de grau 2 é considerado um dos graus de titânio mais facilmente soldáveis. A sua microestrutura alfa monofásica não contém elementos de liga que criem fases intermetálicas ou fragilização da zona afetada pelo calor (HAZ) durante a soldadura — uma vantagem significativa em relação a graus ligados, como o grau 5 (Ti-6Al-4V).

Parâmetros de soldadura recomendados:

Parâmetro Especificação
Metal de adição ERTi-2 por AWS A5.16 / SFA-5.16
Processo GTAW (TIG), GMAW (MIG), feixe de eletrões, laser
Gás de proteção Árgon (pureza mínima de 99,999%), misturas de Ar/He
Escudo traseiro Obrigatório — proteger a zona de soldadura até que a temperatura desça para menos de 427 °C (800 °F)
Pré-aquecer Não é necessário para a maioria das espessuras
Tratamento térmico pós-soldadura Alívio de tensões a 480–595 °C (900–1 100 °F) para redução das tensões residuais

Requisito essencial: As soldaduras de titânio devem ser totalmente protegidas contra a contaminação atmosférica (oxigénio, azoto, hidrogénio) durante e após a soldadura, até que o metal arrefeça para uma temperatura inferior a 427 °C (800 °F). A absorção de oxigénio ou azoto acima desta temperatura provoca descoloração da superfície e fragilização. Uma cor de soldadura dourada, cinzenta-prateada ou amarelo-palha claro indica uma proteção adequada; azul, cinzento ou branco indicam contaminação.

Maquinabilidade

O titânio de grau 2 é usinável, mas requer práticas específicas para evitar o desgaste das ferramentas e o endurecimento por deformação:

  • Velocidade de corte: Utilize velocidades mais baixas do que as utilizadas para o aço — normalmente entre 30 e 60 m/min para operações de torneamento
  • Ferramentas: Ferramentas afiadas de carboneto sem revestimento ou de aço rápido (HSS); as ferramentas com revestimento de TiN podem causar atrito excessivo
  • Velocidade de avanço: Mantenha uma formação consistente de limalhas; evite o atrito, que acelera o endurecimento por deformação
  • Líquido de refrigeração: É essencial utilizar um líquido de arrefecimento abundante (solúvel em água) — a baixa condutividade térmica do titânio concentra o calor na aresta de corte
  • Evacuação de limalhas: As limalhas de titânio são inflamáveis a temperaturas elevadas; mantenha as limalhas afastadas da zona de corte

O Grau 2 é geralmente considerado mais fácil de usinar do que o Grau 5 (Ti-6Al-4V), devido à sua menor resistência e à ausência de fases de liga duras.

Dimensões padrão, tolerâncias e condições de entrega

Gama de diâmetros e condições da superfície

Gama de diâmetros Condição da superfície Tolerância típica Retilinearidade
6 – 25 mm Estirado a frio / torneado h9 ≤ 1 mm/m
26 – 80 mm Laminado a quente / torneado h10–h11 ≤ 1,5 mm/m
81 – 150 mm Laminado a quente / forjado h11 ≤ 2 mm/m
151 – 300 mm Tal como forjado / torneado em bruto ±3 mm Por acordo

Estão disponíveis tolerâncias mais rigorosas (por exemplo, acabamento retificado h8) mediante pedido. Todas as tolerâncias estão em conformidade com a norma ISO 286-1 para eixos.

Opções de comprimento padrão

Comprimento Descrição
500 – 3 000 mm Comprimentos padrão em stock
Até 6 000 mm Comprimento alargado, encomenda de laminado
Corte à medida Tolerância padrão de corte com serra de ±2 mm
Personalizado Disponível em qualquer comprimento, sujeito a uma quantidade mínima de encomenda

Condições de entrega

A barra redonda de titânio de grau 2 é fornecida no estado recozido salvo indicação em contrário. Estão disponíveis condições alternativas mediante acordo:

  • Recozido (padrão): Microestrutura totalmente recristalizada; combinação ideal de ductilidade, soldabilidade e resistência à corrosão
  • Tal como laminado / tal como forjado: Para clientes que realizam tratamento térmico ou recozimento nas suas próprias instalações
  • Alívio do stress: Disponível tratamento de alívio de tensões pós-processamento (480–595 °C, de acordo com os requisitos da norma ASTM B348)

Rastreabilidade e documentação

Cada encomenda conta com o apoio de:

  • EN 10204 3.1 Certificado de ensaio de fábrica (MTC) — análise química e resultados de ensaios mecânicos certificados por um laboratório independente
  • Número de lote/lote marcado nas extremidades da barra ou na etiqueta anexada
  • Relatório de inspeção dimensional, mediante pedido
  • Ensaios por ultrassons (UT) disponíveis de acordo com os requisitos suplementares da norma ASTM B265, mediante pedido

Barra de titânio de grau 2 vs. grau 5: qual o grau a escolher?

Os dois tipos de barras de titânio mais frequentemente especificados são o Tipo 2 (comercialmente puro, UNS R50400) e o Tipo 5 (liga Ti-6Al-4V, UNS R56400). A escolha depende do equilíbrio entre os requisitos de resistência, resistência à corrosão, soldabilidade e conformabilidade da aplicação.

Comparação direta de imóveis

Imóveis Grau 2 (CP Ti) Grau 5 (Ti-6Al-4V)
UNS R50400 R56400
Nível Básico ASTM B348 ASTM B348 / AMS 4928
Resistência mínima à tração 345 MPa (50 ksi) 895 MPa (130 ksi)
Resistência mínima ao escoamento 275 MPa (40 ksi) 828 MPa (120 ksi)
Densidade 4,51 g/cm³ 4,43 g/cm³
Soldabilidade Excelente (ERTi-2) Bom — requer blindagem inerte rigorosa e PWHT
Formabilidade Excelente Moderado (requer formação a temperatura elevada)
Resistência à corrosão Excelente Excelente
Maquinabilidade Moderado Mais difícil (maior resistência)
Microestrutura Alfa monofásico Alfa-beta de duas fases
Biocompatibilidade Elevado (ASTM F67, ISO 5832-2) Elevado (ASTM F1472, ISO 5832-3)
Aplicações típicas Equipamento químico, marítimo, dessalinização, galvanoplastia Estruturas aeroespaciais, implantes ortopédicos, elementos de fixação para cargas elevadas

Quando especificar o grau 2

Os engenheiros costumam optar pelo Grau 2 quando:

  • A candidatura envolve ambientes químicos ou marinhos corrosivos onde a soldabilidade e a conformabilidade são fundamentais
  • Cargas mecânicas moderadas estão envolvidos e a vantagem da relação peso/resistência do Grau 5 não é necessária
  • Os componentes devem ser soldado no local ou em oficina sem tratamento térmico complexo após a soldadura
  • A especificação prevê ASTM F67 ou ISO 5832-2 (aplicações médicas, relacionadas com implantes ou farmacêuticas)
  • Relação custo-eficácia é uma prioridade — o titânio CP de grau 2 tem normalmente um preço por kg inferior ao da liga de grau 5

Quando se deve especificar, em vez disso, o grau 5

A classe 5 (Ti-6Al-4V) é a escolha adequada quando:

  • As cargas estruturais ou mecânicas exigem limites de escoamento superiores a 275 MPa
  • Estão em causa estruturas primárias aeroespaciais ou implantes ortopédicos de suporte de carga (conforme a norma AMS 4928 ou ASTM F1472)
  • A resistência à fadiga em ambientes de carga dinâmica é um fator determinante na conceção

Perguntas frequentes — Barra redonda de titânio de grau 2

Qual é a diferença entre o 2.º ano e Titânio de grau 5?

A classe 2 é titânio comercialmente puro (não ligado) com uma resistência à tração mínima de 345 MPa. O grau 5 (Ti-6Al-4V) é uma liga que contém 6% de alumínio e 4% de vanádio, proporcionando uma resistência à tração mínima aproximadamente 2,6 vezes superior (895 MPa). O grau 2 é preferido quando são necessárias soldabilidade, formabilidade e resistência à corrosão superiores; o grau 5 é selecionado para aplicações que exigem elevada resistência estrutural e resistência à fadiga.

Que normas se aplicam às barras redondas de titânio de grau 2?

A especificação principal é ASTM B348 (e a norma ASME SB-348 para utilização em recipientes sob pressão), que abrange barras e tarugos de titânio e de ligas de titânio. Para aplicações médicas, ASTM F67 (implantes cirúrgicos — titânio comercialmente puro) e ISO 5832-2 aplicar. Os certificados de ensaio de fábrica são emitidos de acordo com EN 10204 3.1.

O titânio de grau 2 é soldável e que metal de adição se utiliza?

Soldaduras de titânio de grau 2 utilizando facilmente os processos GTAW (TIG) ou GMAW (MIG). O metal de adição recomendado é ERTi-2, de acordo com a norma AWS A5.16 / SFA-5.16. A soldadura deve ser realizada sob proteção de árgon de alta pureza (mínimo de 99,999%), mantendo-se a proteção de seguimento até que a zona de soldadura arrefeça para uma temperatura inferior a 427 °C (800 °F). Uma proteção adequada produz uma cor de soldadura cinzenta-prateada ou amarelo-palha claro; uma descoloração azul ou branca indica contaminação por oxigénio.

A barra de titânio de grau 2 pode ser utilizada em ambientes com água do mar?

O titânio de grau 2 é totalmente resistente à corrosão pela água do mar a temperaturas até 315 °C (600 °F) — um nível de desempenho que o aço ao carbono e a maioria dos aços inoxidáveis não conseguem igualar. A corrosão em fendas constitui um risco potencial em salmoura quente e concentrada a temperaturas superiores a 75 °C; a conceção dos componentes deve eliminar fendas estreitas nessas condições de funcionamento.

Quais são as propriedades mecânicas da barra de titânio de grau 2, de acordo com a norma ASTM B348?

Por ASTM B348-19 (condição recozida): resistência à tração máxima mínima de 345 MPa (50 ksi), resistência ao escoamento mínima de 275 MPa (40 ksi, desvio de 0,2%), alongamento mínimo de 20% (em 50 mm) e redução mínima da área de 30%. Os valores reais de fábrica estão documentados no Certificado de Ensaios de Fábrica EN 10204 3.1 fornecido com cada encomenda.

Que gama de dimensões e tolerâncias estão disponíveis para a barra redonda de titânio de Grau 2?

Os diâmetros em stock variam entre 6 mm e 300 mm. As tolerâncias padrão são h9 a h11, de acordo com a norma ISO 286-1, dependendo do diâmetro e do estado da superfície (torneado, trefilado a frio ou tal como laminado). Estão disponíveis comprimentos até 6 000 mm; está disponível o serviço de corte à medida com uma tolerância de corte à serra de ±2 mm. Acabamentos retificados até h8 e mais precisos estão disponíveis mediante pedido.

Emitem certificados de ensaio de fábrica EN 10204 3.1?

A certificação EN 10204 3.1 é padrão em todas as encomendas. O MTC documenta a composição química real e os resultados dos ensaios mecânicos, certificados por um organismo de inspeção independente e rastreáveis até ao número de fornada/lote. Os certificados fazem referência à norma aplicável (ASTM B348, ASTM F67 ou outra, conforme especificado).

Qual é a quantidade mínima de encomenda (MOQ) e o prazo de entrega habitual?

A quantidade mínima de encomenda é de 10 kg. O prazo de entrega para artigos em stock é normalmente de 3 a 7 dias úteis. Os tamanhos personalizados, as tolerâncias especiais ou as encomendas de grande volume têm um prazo de entrega de 2 a 4 semanas, dependendo do diâmetro e da quantidade. Contacte a equipa de vendas para obter informações específicas sobre a disponibilidade em stock e uma resposta ao pedido de orçamento no prazo de 24 horas.

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