Barra redonda de titânio de grau 7

A barra redonda de titânio de grau 7 é uma liga de titânio comercialmente puro (CP) que contém 0,12–0,25 % em peso de paládio, fornecida a ASTM B348 e ASME SB-348 normas. A adição de paládio proporciona uma vantagem decisiva em termos de resistência à corrosão em ambientes ácidos e com cloretos a altas temperaturas, mantendo simultaneamente todas as propriedades mecânicas do Grau 2. As aplicações típicas incluem eixos de agitadores, eixos de bombas, hastes de válvulas, peças em bruto para fixação e componentes internos de reatores nos setores do processamento químico, dessalinização, farmacêutico e serviços offshore.

Especificações rápidas

Porquê o Grau 7? A vantagem do Palladium na redução do serviço ácido

A classe 7 é mecanicamente idêntica à classe 2, mas tem um bom desempenho em ambientes corrosivos onde a classe 2 falha. Essa diferença — a razão pela qual a classe 7 existe — resulta de uma única adição controlada: 0,12–0,25 % em peso de paládio.

Como o paládio transforma o comportamento do titânio face à corrosão

O titânio CP não ligado (Grau 1, Grau 2) baseia-se numa película passiva estável de TiO₂ para garantir a resistência à corrosão. Em ambientes oxidantes e em meios neutros com cloretos, essa película é autorregenerável e altamente protetora. Em redução de ambientes ácidos — ácido clorídrico diluído, ácido sulfúrico diluído, ácido fosfórico quente — a película passiva torna-se termodinamicamente instável e o aço de grau 2 sofre corrosão ativa.

O paládio corrige esta situação ao atuar como um despolarizador catódico. A nível eletroquímico, o Pd reduz o sobrepotencial de hidrogénio na superfície do titânio, deslocando o potencial de corrosão em circuito aberto para um valor mais nobre (positivo). Esta deslocação coloca o potencial de funcionamento da liga acima da transição ativa/passiva — mantendo a película de TiO₂ intacta em condições que a retirariam do titânio não ligado.

O resultado prático: o Aço de Grau 7 permanece passivo em HCl diluído, H₂SO₄ diluído e gás HCl húmido, a temperaturas e concentrações que provocam corrosão ativa rápida no Aço de Grau 2 e na maioria dos aços inoxidáveis austeníticos.

Resistência à corrosão em fendas

A corrosão em fendas constitui uma preocupação particular nas placas de tubos dos permutadores de calor, nas juntas flangeadas e nos conjuntos de fixação, onde a geometria restringe o acesso do eletrólito. Dados publicados pela ATI e pela TIMET mostram que a adição de paládio aumenta significativamente a temperatura crítica de corrosão em fendas:

Esta margem de 170 °C constitui a principal razão técnica pela qual a Classe 7 é especificada para circuitos de salmoura quente, líquidos de depuração que contêm cloro e fluxos de processo ácidos a alta temperatura.

7.º ano vs 11.º ano vs 12.º ano vs 17.º ano — Como escolher

Todas as quatro classes oferecem uma resistência à corrosão superior à do titânio CP. A escolha depende da resistência da liga de base, do teor de Pd e da prioridade em termos de custo:

Guia de decisão:

• Redução do serviço com ácidos (HCl diluído, H₂SO₄ diluído, H₃PO₄ quente) → Grau 7
• Máxima capacidade de conformação a frio em condições de corrosão → 11.º ano
• Requisito de resistência mais elevado + meios ligeiramente corrosivos → 12º ano
• Pressão de custos nos casos em que um teor reduzido de Pd é tecnicamente aceitável → 17.º ano

Composição química — Requisitos da norma ASTM B348, grau 7

A composição química da barra redonda de titânio de grau 7 é determinada por ASTM B348-19 (Especificação Padrão para Barras e Lingotes de Titânio e de Ligas de Titânio). Todos os elementos abaixo indicados correspondem a limites máximos, com exceção do paládio, cuja concentração está sujeita a um intervalo controlado.

Por que razão os limites de oxigénio e ferro são importantes

O oxigénio e o ferro são os principais reforçadores intersticiais no titânio CP. A classe 7 utiliza a composição de base da classe 2 (O ≤ 0,25%, Fe ≤ 0,30%), o que proporciona um equilíbrio entre resistência e ductilidade. A composição de base do Grau 1 (utilizada no Grau 11) permite um teor de oxigénio mais baixo (≤ 0,18%), proporcionando maior ductilidade e formabilidade a frio, em detrimento da resistência à tração.

Em aplicações em que a corrosão é um fator crítico, o teor de ferro merece atenção: níveis elevados de Fe podem formar segundas fases ricas em ferro nos limites dos grãos, criando microcélulas galvânicas que comprometem localmente a película protetora de TiO₂. A especificação de acordo com a norma ASTM B348, com um MTR rastreável, garante que o ferro se mantenha dentro do limite controlado.

Propriedades mecânicas — ASTM B348, Grau 7

A classe 7 cumpre os mesmos requisitos mínimos de propriedades mecânicas que a classe 2, o que a torna uma substituição direta sempre que a classe 2 já estiver aprovada, mas for necessária uma resistência adicional à corrosão.

Classe 7 vs. Classe 5 (Ti-6Al-4V) — Prioridade à resistência à corrosão vs. prioridade à resistência mecânica

A classe 5 (Ti-6Al-4V, UNS R56400) oferece aproximadamente o dobro da resistência à tração da classe 7 (UTS ≥ 895 MPa, de acordo com a norma ASTM B348, contra ≥ 345 MPa), tornando-a a escolha padrão para aplicações estruturais e aeroespaciais. No entanto, o Grau 5 não iguala a resistência à corrosão do Grau 7 em serviços com ácidos redutores e é significativamente mais difícil de soldar sem tratamento térmico pós-soldadura. Para eixos de instalações químicas, hastes de válvulas e elementos de fixação em que o ambiente de serviço — e não a carga estrutural — é o critério de conceção determinante, o Grau 7 é a especificação correta.

Comportamento face à corrosão em ambientes químicos agressivos

A principal vantagem do grau 7 reside na sua resistência à corrosão quantificavelmente superior em comparação com o titânio CP não ligado e com os graus comuns de aço inoxidável. Os dados abaixo refletem os resultados de desempenho em termos de corrosão publicados, compilados a partir de informações da ATI Metals, das notas técnicas da TIMET e do Manual ASM, Volume 13B (Corrosão: Materiais).

Resistência em ácido clorídrico diluído (HCl)

O titânio não ligado de grau 2 sofre corrosão a taxas mensuráveis em soluções de HCl com concentrações superiores a aproximadamente 5% à temperatura ambiente e em concentrações muito baixas (1–3%) quando a temperatura excede ~60 °C. O grau 7 alarga substancialmente o intervalo de funcionamento seguro:

Os valores representam limites aproximados de isocorrosão a < 0,13 mm/ano (5 mpy). O desempenho real depende da aeração, da velocidade e da presença de espécies oxidantes. Fonte: Guia de Engenharia de Corrosão do Títanio da ATI; Manual da ASM, Vol. 13B.

Resistência no ácido sulfúrico (H₂SO₄)

O Grau 7 oferece uma proteção significativa em ácido sulfúrico diluído, ao passo que o Grau 2 não o faz:

Nota: As taxas de corrosão do Grau 7 em H₂SO₄ 1–5% permanecem abaixo de 0,13 mm/ano (5 mpy) até 190 °C em condições desareadas (fonte: dados de taxas de corrosão da TIMET). O desempenho deteriora-se rapidamente em H₂SO₄ concentrado acima de 20%. Para aplicações com ácido sulfúrico concentrado, deve considerar-se o uso de zircónio ou Hastelloy B-3.

Corrosão em fendas em meios quentes com cloretos

A temperatura crítica de corrosão em fendas (CCT) do titânio em salmouras de NaCl e MgCl₂ é um parâmetro de conceção fundamental para os permutadores de calor de dessalinização e marítimos:

• Grau 2: CCT ≈ 80 °C em MgCl₂ saturado a um pH > 1
• 7.º ano: CCT ≈ 250 °C em MgCl₂ saturado a um pH > 1 (segundo dados publicados pela ATI)

Esta margem de 170 °C significa que a classe 7 pode ser utilizada sem risco de corrosão em fendas em praticamente todas as temperaturas da salmoura de dessalinização comercial (normalmente entre 40 e 120 °C).

Grade 7 vs Hastelloy C-276 — Perspetiva dos custos ao longo do ciclo de vida

Em aplicações com ácidos diluídos, o Hastelloy C-276 (UNS N10276) é a alternativa tradicional de alto desempenho. A classe 7 apresenta uma boa relação custo-ciclo de vida por várias razões:

No caso dos eixos de agitadores e de bombas, em que o peso afeta diretamente as cargas nos rolamentos e o desgaste das vedações, a vantagem da densidade do Grau 7 traduz-se numa poupança mensurável ao longo do ciclo de vida do equipamento, independentemente do preço do material.

Especificações disponíveis — Dimensões e tolerâncias

A barra redonda de titânio de grau 7 é produzida numa ampla gama de dimensões para se adequar a componentes maquinados, elementos estruturais e peças em bruto para fixação.

Gama de diâmetros e comprimentos

O serviço de corte à medida está disponível para todos os formatos. O comprimento mínimo de corte é de 100 mm; não há sobretaxa para os tamanhos padrão em stock.

Condições da superfície

• Laminado a quente / sem escória (decapado): Acabamento padrão para diâmetros maiores, utilizado em componentes submetidos a usinagem de desbaste. O óxido superficial é totalmente removido por decapagem ácida, em conformidade com a norma ASTM B600.
• Estirado a frio: Maior precisão dimensional e melhor acabamento superficial em comparação com o laminado a quente. Adequado para peças maquinadas com precisão, em que a remoção adicional de material é limitada.
• Retificado sem centros: Controlo dimensional rigoroso. Padrão para eixos de bombas, hastes de válvulas e outros componentes rotativos com tolerâncias apertadas. Tolerância típica h9 (por exemplo, diâmetro de 25 mm: +0/−0,052 mm).

Formas de produtos relacionados — ASTM Grau 7

Normas e Certificações

A barra redonda de titânio de grau 7 é produzida e testada de acordo com as seguintes normas. Todas as normas aplicáveis estão listadas com a sua designação atual.

EN 10204 3.1 vs 3.2 — O que cada uma significa para os requisitos do projeto

Tipo 3.1 é a norma do setor para aquisições destinadas a instalações químicas e offshore. O próprio inspetor autorizado da fábrica testemunha e assina o relatório de ensaio. O documento é rastreável até ao número específico da fornada de produção e abrange todos os ensaios exigidos pela norma ASTM B348.

Tipo 3.2 É exigido por alguns empreiteiros de EPC, projetos nucleares e especificações do setor da defesa. Um inspetor independente (Lloyd’s, Bureau Veritas, TÜV ou o próprio inspetor do utilizador final) presencia os ensaios e assina conjuntamente o relatório. O prazo de execução é mais longo e implica um custo adicional. Especifique a versão 3.2 na fase de pedido de cotação — não pode ser adicionada posteriormente a um certificado 3.1.

Fabrico, Usinagem e Soldadura

Barra redonda de grau 7 para usinagem

O titânio de grau 7 é usinado de forma semelhante ao titânio CP de grau 2. Os principais desafios são a baixa condutividade térmica (que provoca a concentração de calor na aresta de corte), a tendência para o endurecimento por deformação e a recuperação elástica. Prática recomendada:

• Ferramentas: Preferência por metal duro (grau C-2 ou revestido); é essencial que as arestas estejam afiadas — nunca utilize ferramentas gastas
• Velocidade de corte: 30–60 m/min para torneamento (valor inferior ao do aço inoxidável — a dissipação de calor é fundamental)
• Velocidade de avanço: Moderado a elevado — as passagens leves favorecem o endurecimento por deformação; manter o contacto contínuo com as limalhas
• Líquido de refrigeração: Arrefecimento por injeção de água obrigatório; são preferíveis os fluidos de arrefecimento solúveis em água; não é permitida a maquinagem a seco
• Evite: Condições de borda reforçadas; permitem que as limalhas sejam eliminadas livremente, para evitar o recorte e a acumulação de calor

Nível de soldadura 7 — Requisitos relativos ao processo e à proteção

A classe 7 é totalmente soldável por GTAW (TIG). O requisito fundamental é a exclusão total de oxigénio e azoto da zona de soldadura, durante e após o ciclo de aquecimento. O teor máximo tolerável de oxigénio no metal de soldadura do titânio é de aproximadamente 0,3% (3 000 ppm); a contaminação por hidrogénio superior a 150 ppm provoca fragilização. Ambos os riscos são controlados através da proteção contínua com gás inerte ao longo de todo o ciclo de soldadura.

Metal de adição: ERTi-7 (AWS A5.16) — material de adição com paládio que iguala o desempenho em termos de resistência à corrosão do metal de base de Grau 7 na soldadura. O ERTi-2 (material de adição de Grau 2) é aceitável para juntas estruturais em que a resistência à corrosão da soldadura não é crítica, mas o ERTi-7 deve ser utilizado sempre que a soldadura estiver exposta ao ambiente do processo.

Requisitos de blindagem:

• Gás de proteção para o maçarico: argão (pureza mínima de 99,998%), 10–15 L/min
• Purga traseira (lado da raiz): argónio; manter até que a soldadura e a zona afetada pelo calor (HAZ) arrefeçam para, no mínimo, 260 °C (500 °F) — o titânio reage com o oxigénio acima deste limiar (conforme a norma AWS D10.6)
• Proteção traseira: Obrigatória em passagens externas — deve estender-se 75–100 mm para trás do arco

Matiz térmico da soldadura — critérios de aceitação vs. rejeição:

O tratamento térmico pós-soldadura (PWHT) não é necessário para peças soldadas de Grau 7 em serviço químico normal. Pode ser especificado um tratamento de alívio de tensões para componentes de secção espessa em serviço de fadiga de ciclo elevado.

Soldadura do Grau 7 ao Grau 2

As soldaduras entre o Grau 7 e o Grau 2 são metalurgicamente compatíveis — ambos são titânio CP em fase alfa. Utilize o material de adição ERTi-7 para manter o paládio no depósito de soldadura nos pontos em que a junta está exposta ao processo corrosivo. As propriedades mecânicas da junta soldada corresponderão às do metal de base de menor resistência (Grau 2 ou Grau 7 — ambos têm os mesmos requisitos mínimos).

Aplicações do sector

A barra redonda de grau 7 é selecionada para componentes rotativos e estáticos em instalações químicas sujeitas a corrosão e em aplicações marítimas. A seguir, apresentam-se as principais áreas de aplicação em que a barra redonda — ao contrário da chapa, da placa ou do tubo — é a forma de produto adequada.

• Unidades de cloro-álcali: Eixos de suporte de ânodos, hastes de válvulas e peças em bruto para fixação em ambientes com cloro e dióxido de cloro em estado líquido, onde o Grau 2 sofre um ataque acelerado
• Manuseamento de ácido fosfórico e ácido sulfúrico: Eixos de agitadores, eixos de bombas e componentes internos de colunas em instalações de produção de fertilizantes e de concentração de ácidos que operam na gama de ácidos diluídos (< 10% H₂SO₄, < 5% H₃PO₄)
• Scrubbers FGD (dessulfurização de gases de combustão): Elementos de fixação, suportes e elementos estruturais em circuitos de depuração de SO₂ com líquido contaminado com cloreto
• Celulose e papel — unidade de branqueamento: Peças do eixo e elementos de fixação nas torres de branqueamento com ClO₂ e nas etapas de lavagem com hipoclorito
• Desalinização — circuitos de salmoura: Tampões para placas de tubos de permutadores de calor, mangas para eixos de bombas e peças de fixação em circuitos de salmoura de flash multiestágio (MSF) e de osmose inversa (RO) até 120 °C
• Petróleo e gás offshore: Elementos de fixação submarinos, hastes de válvulas e acessórios de instrumentação em ambientes de serviço «sour» (que contêm H₂S), de acordo com a norma NACE MR0175

Pacote de Encomendas, Stock e Certificação

Stock padrão e prazo de entrega

O corte à medida, o polimento e a retificação sem centro estão disponíveis como operações secundárias em material disponível em stock.

Pacote de Certificação (Padrão)

Cada remessa de barra redonda ASTM B348 Grau 7 inclui:

• EN 10204 3.1 Relatório de ensaio de fábrica contendo: número do lote, composição química (todos os elementos de acordo com a norma ASTM B348, incluindo Pd confirmado entre 0,12 e 0,251 TP3T), resultados dos ensaios mecânicos (resistência à tração (UTS), resistência à deformação (YS), alongamento, redução da área), condições de tratamento térmico e assinatura do inspetor autorizado
• Registo de inspeção dimensional: diâmetro, retidão e comprimento, de acordo com as variações admissíveis da norma ASTM B348
• Confirmação da marcação do material: número de lote gravado ou estampado na barra, em conformidade com a norma ASTM B348, secção 13

Declaração de conformidade com a norma EN 10204 3.2, declaração de conformidade com a NACE MR0175, relatório de ensaio PMI (XRF) e documentação específica do cliente disponíveis mediante pedido — especificar na fase de pedido de cotação.

Quantidade mínima de encomenda

Não há quantidade mínima de encomenda (MOQ) obrigatória para os tamanhos disponíveis em stock. As encomendas à fábrica estão sujeitas aos pesos mínimos por lote da fábrica (normalmente entre 500 kg e 2 000 kg, dependendo do diâmetro). Contacte a nossa equipa de vendas para acordos relativos à divisão de lotes no caso de necessidades de quantidades mais reduzidas.

Perguntas frequentes — Barra redonda de titânio de grau 7

O que torna o Grau 7 mais resistente à corrosão do que o Grau 2?
A classe 7 contém 0,12–0,25 % em peso de paládio (conforme a norma ASTM B348), que atua como despolarizador catódico. Em ambientes ácidos redutores — HCl diluído, H₂SO₄ diluído, ácido fosfórico quente — o paládio desloca o potencial de corrosão para acima da transição ativa/passiva, mantendo intacta a película passiva de TiO₂ onde o Grau 2 sofre corrosão ativa.

Qual é a diferença entre o titânio de grau 7 e o de grau 11?
Ambas as classes contêm o mesmo intervalo de paládio (0,12–0,25%) e oferecem a mesma resistência à corrosão. A diferença reside na composição da base: a Classe 7 utiliza uma base de Classe 2 (O ≤ 0,25%, UTS ≥ 345 MPa); a classe 11 utiliza uma base da classe 1 (O ≤ 0,18%, UTS ≥ 241 MPa). A classe 11 é escolhida quando é necessária a máxima formabilidade a frio; a classe 7 é a escolha padrão para aplicações em barras maquinadas.

Que documentos são incluídos em cada envio?
Cada remessa inclui um Relatório de Ensaios de Fábrica EN 10204 3.1 com a composição química completa (incluindo o intervalo confirmado de Pd 0,12–0,251 TP3T), resultados de ensaios mecânicos rastreáveis ao número da fornada de produção e registos de inspeção dimensional. A documentação de conformidade com as normas EN 10204 3.2 e NACE MR0175 está disponível mediante pedido.

Como posso verificar se a barra que recebi é de Grau 7 e não de Grau 2?
A análise por XRF (fluorescência de raios X portátil) deteta o teor de paládio em segundos e é uma prática padrão na inspeção de entrada do titânio com liga de Pd. Para aplicações críticas, a análise laboratorial por ICP-OES (plasma acoplado indutivamente) de uma amostra do lote fornecido fornece a composição química definitiva. Verifique sempre o número do lote indicado nas marcações da barra, comparando-o com o MTR.

Quando é que se deve optar pelo 7.º ano em vez do 12.º ano?
Escolha a classe 7 para aplicações em que haja exposição a ácidos (HCl diluído, H₂SO₄ diluído, gás HCl húmido) e onde exista risco de corrosão em fendas em meios halogenados a altas temperaturas. A classe 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni, UNS R53400) oferece maior resistência (UTS ≥ 483 MPa) e é mais económica para ambientes ligeiramente corrosivos, onde a combinação de níquel/molibdénio proporciona proteção suficiente. A classe 7 é a escolha conservadora e segura em termos de especificações, nos casos em que a falha por corrosão acarreta consequências de segurança ou regulamentares.

O titânio de grau 7 é soldável?
Sim. A liga 7 é totalmente soldável utilizando o processo GTAW (TIG) com fio de adição ERTi-7 contendo paládio. É necessária uma proteção completa com gás inerte — gás da tocha, purga traseira e proteção final — ao longo de todo o ciclo de soldadura, para evitar a contaminação por oxigénio e azoto. A qualidade aceitável da soldadura é confirmada através da inspeção da tonalidade de aquecimento: uma tonalidade entre prateada e dourada clara é aceitável; uma tonalidade azul ou cinzenta indica contaminação e requer retrabalho.

A classe 7 está em conformidade com as normas NACE MR0175 / ISO 15156 para serviços em ambientes ácidos?
Sim. A norma NACE MR0175 / ISO 15156-3 indica o Grau 7 (UNS R52400) como um material aceitável para aplicações em petróleo e gás «sour» (que contêm H₂S). A documentação de conformidade está disponível mediante pedido para projetos que exijam certificação formal da NACE.

Qual é a gama de tamanhos padrão e o prazo de entrega habitual?
Os diâmetros comuns (25–100 mm) estão em stock, com envio em 2–5 dias úteis. Os diâmetros e comprimentos não normalizados são produzidos por encomenda na fábrica, com um prazo de entrega de 6–12 semanas. Os lingotes personalizados com diâmetros entre 200 e 400 mm requerem 10–16 semanas. O corte à medida e o acabamento superficial estão disponíveis para o material em stock, sem impacto adicional no prazo de entrega.