Ein titanplattiertes Blech ist ein Stahlblech, auf dessen einer Seite eine Titanschicht metallurgisch gebunden ist. Der Grundwerkstoff aus Stahl nimmt den Druck und die mechanischen Lasten auf; die meist nur wenige Millimeter dicke Titanauflage widersteht dem Prozessmedium. Titanplattierter Stahl bietet die Korrosionsbeständigkeit von massivem Titan in chloridhaltigen Medien, Meerwasser und oxidierenden Säuren – zu einem Bruchteil der Werkstoffkosten. Er wird wie ein normaler Stahlbehälter nach ASME Section VIII oder EN 13445 ausgelegt und gefertigt.
Warum titanplattierte Bleche sprenggeschweißt werden
Titan lässt sich nicht durch Schmelzschweißen mit Stahl verbinden. Beim gemeinsamen Aufschmelzen bilden beide Metalle spröde intermetallische Titan-Eisen-Phasen (TiFe, TiFe2), die unter Last reißen. Walzplattieren und Auftragschweißen sind für Titan auf Stahl daher nicht praktikabel.
Das Sprengschweißen verbindet die Metalle im festen Zustand: Eine kontrollierte Detonation beschleunigt die Titanplatte auf den Stahl, der Aufprall reinigt beide Oberflächen und verbindet sie in Sekundenbruchteilen – ohne Schmelzzone und ohne intermetallische Phasen. Deshalb ist das Sprengplattieren weltweit das Standardverfahren für titanplattierte Bleche. Shockwave plattiert in Vakuumkammern; das minimiert die Oxidation in der Bindezone und sorgt für eine gleichmäßige Bindung von Blech zu Blech.
Titansorten und Grundwerkstoffe
| Merkmal | Übliche Wahl |
|---|---|
| Auflagewerkstoff Titan | Grade 1 (beste Umformbarkeit), Grade 2 (am häufigsten), Grade 7 und Grade 11 (palladiumlegiert, für reduzierende Säuren und Spaltkorrosion), Grade 12 (Ni-Mo-legiert) |
| Spezifikation Titanblech | ASME SB-265 / ASTM B265 |
| Grundwerkstoff | SA516 Gr. 60/70, Druckbehälterstahl P265GH / P355, Schmiedestücke SA266 oder SA350 für Rohrböden |
| Spezifikation plattiertes Blech | ASME SB-898 (plattierte Bleche aus reaktiven und hochschmelzenden Metallen) plus Kundenspezifikation |
| Lieferformen | Flachbleche, Ronden, Rohrböden und Ronden für Böden; Bleche bis 60 m² und 50 Tonnen |
Alle Auflage- und Grundwerkstoffe, die wir verarbeiten, finden Sie unter Werkstoffkombinationen für plattierte Bleche.
Normen und Prüfungen
ASME SB-898 fordert für jedes plattierte Blech eine Scherprüfung der Bindung mit einer Mindestscherfestigkeit von 137,9 MPa (20 ksi) sowie eine Ultraschallprüfung der Bindung nach vereinbarter Zulässigkeitsstufe. Bei Shockwave erhält jedes Produktionsblech zusätzlich:
- 100 % automatisierte Phased-Array-Ultraschallprüfung der gesamten Bindefläche
- Scherversuche und Zugversuche in Dickenrichtung an einem gestempelten, rückverfolgbaren Prüfstück, auf Wunsch auch nach simulierter Wärmebehandlung (PWHT)
- Biegeversuche, PMI (RFA) und Härteprüfung
- Abnahme durch Dritte und Klassifikationsgesellschaften auf Anfrage (LR, DNV, ABS und andere)
Wärmebehandlung und Verarbeitung
Da Titan und Stahl bei hohen Temperaturen miteinander reagieren, ist die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) titanplattierter Apparate in Temperatur und Dauer begrenzt. Stimmen Sie den PWHT-Zyklus vor der Bestellung mit dem Hersteller des plattierten Blechs ab, damit die Bindung an Prüfstücken qualifiziert werden kann, die denselben Zyklus durchlaufen haben.
Titanplattierte Mäntel werden nicht durchgeschweißt. Die übliche Nahtgestaltung:
- Die Titanauflage entlang der Naht entfernen und den Stahl-Grundwerkstoff mit einem normalen Verfahren für unlegierten Stahl schweißen.
- Einen Titan-Füllstreifen in die Lücke legen und darüber einen Titan-Abdeckstreifen nur mit der Titanauflage verschweißen.
- Titan unter vollständigem Inertgasschutz (Schlepp- und Wurzelschutz) schweißen, um Versprödung zu vermeiden, und die Abdeckstreifen über Kontrollbohrungen auf Dichtheit prüfen.
Mehr zur Nahtgestaltung in Wie man plattierte Bleche schweißt.
Wo titanplattierte Bleche eingesetzt werden
- PTA- und Chemieanlagen: Reaktoren, Kristallisatoren und Kolonnen in Anlagen für gereinigte Terephthalsäure, Chloralkali-Elektrolyse sowie in anderen Prozessen mit Chloriden oder oxidierenden Säuren
- Wärmetauscher: Rohrböden für meerwassergekühlte Wärmetauscher und Kraftwerkskondensatoren mit Titanrohren
- Meerwasserentsalzung: Verdampfer- und Wärmetauscherkomponenten im Meerwasserbetrieb
- Metallgewinnung: Autoklaven und Behälter in hydrometallurgischen Prozessen
- Übergangsverbindungen: Titan wird auch in Übergangsverbindungen wie Inox-Triplate® und CryoClad® eingesetzt
Titanplattiert oder Massivtitan?
Für dünnwandige Apparate ist Massivtitan die einfachste Lösung. Mit steigender Wanddicke – hoher Druck, großer Durchmesser oder dicke Rohrböden – wird titanplattiertes Blech deutlich günstiger, denn nur die medienberührte Schicht besteht aus Titan, die Festigkeit liefert der Stahl. Plattierte Apparate können außerdem mit den höheren zulässigen Spannungen des Stahls ausgelegt werden, und Anbauteile und Stützen werden mit Standardverfahren an die Stahlseite geschweißt.
Sie möchten ein Angebot? Senden Sie uns Grund- und Auflagewerkstoff, Dicken, Blechgröße und Menge über unsere Kontaktseite, oder lesen Sie mehr über plattierte Bleche und die Plattierung von Druckbehältern.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein titanplattiertes Blech?
Ein Stahlblech mit einer Titanschicht, die metallurgisch auf eine Seite gebunden ist, meist durch Sprengschweißen. Der Stahl trägt die Last, das Titan schützt vor Korrosion.
Kann man Titan mit Stahl verschweißen?
Nicht durch Schmelzschweißen: Titan und Eisen bilden spröde intermetallische Phasen. Titan wird im festen Zustand durch Sprengschweißen mit Stahl verbunden – so werden titanplattierte Bleche hergestellt.
Welche Norm gilt für titanplattierte Bleche?
ASME SB-898 (ASTM B898) gilt für plattierte Bleche aus reaktiven und hochschmelzenden Metallen, einschließlich Titan auf Stahl. Sie fordert eine Scherfestigkeit der Bindung von mindestens 137,9 MPa (20 ksi) und eine Ultraschallprüfung der Bindung.
Welche Titansorten werden zum Plattieren verwendet?
Überwiegend Reintitan Grade 1 und Grade 2. Grade 7, 11 und 12 werden eingesetzt, wenn eine höhere Beständigkeit gegen reduzierende Säuren oder Spaltkorrosion gefordert ist.
Können titanplattierte Bleche wärmebehandelt werden?
Ja, aber Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung nach dem Schweißen sind begrenzt, um die Bindung zu schützen. Stimmen Sie den PWHT-Zyklus mit dem Hersteller ab, damit die Bindung nach einem simulierten Zyklus geprüft werden kann.
Wofür werden titanplattierte Bleche verwendet?
Für Reaktoren und Kolonnen in PTA- und Chloralkali-Anlagen, Rohrböden für meerwassergekühlte Wärmetauscher und Kondensatoren, Entsalzungsanlagen und Autoklaven in der Metallgewinnung.
Verfasst von Joeri Hofstede, CEO von Shockwave Metalworking Technologies – Spezialisten für Vakuum-Sprengschweißen seit 1985.