Una lamiera placcata in titanio è una lamiera d’acciaio con uno strato di titanio legato metallurgicamente su una faccia. Il materiale base in acciaio sostiene la pressione e i carichi strutturali; lo strato di titanio, di solito spesso pochi millimetri, resiste al fluido di processo. L’acciaio placcato in titanio offre la resistenza alla corrosione del titanio massiccio in presenza di cloruri, acqua di mare e acidi ossidanti, a una frazione del costo del materiale, e si progetta e costruisce secondo ASME Sezione VIII o EN 13445 come un normale apparecchio in acciaio.
Perché la lamiera placcata in titanio si produce con la saldatura per esplosione
Il titanio non si può saldare per fusione all’acciaio. Fondendo insieme, i due metalli formano composti intermetallici titanio-ferro fragili (TiFe, TiFe2) che si criccano sotto carico. La placcatura per laminazione e il riporto di saldatura non sono quindi praticabili per il titanio su acciaio.
La saldatura per esplosione unisce i metalli allo stato solido: una detonazione controllata proietta la lamiera di titanio contro l’acciaio, l’impatto pulisce entrambe le superfici e le unisce in una frazione di millisecondo, senza zona fusa né intermetallici. Per questo la placcatura per esplosione è il metodo standard per produrre lamiere placcate in titanio in tutto il mondo. Shockwave esegue la placcatura all’interno di camere a vuoto, riducendo al minimo l’ossidazione all’interfaccia e ottenendo un legame uniforme da lamiera a lamiera.
Gradi di titanio e materiali base
| Voce | Scelta tipica |
|---|---|
| Strato di placcatura in titanio | Grado 1 (massima formabilità), Grado 2 (il più diffuso), Grado 7 e Grado 11 (legati al palladio, per acidi riducenti e corrosione interstiziale), Grado 12 (legato Ni-Mo) |
| Specifica della lamiera di titanio | ASME SB-265 / ASTM B265 |
| Materiale base | SA516 Gr. 60/70, acciaio per recipienti a pressione P265GH / P355, forgiati SA266 o SA350 per piastre tubiere |
| Specifica della lamiera placcata | ASME SB-898 (lamiere placcate in metalli reattivi e refrattari) più la specifica del cliente |
| Formati | Lamiere piane, dischi, piastre tubiere e dischi per fondi; lamiere fino a 60 m² e 50 tonnellate |
L’elenco completo dei materiali di placcatura e dei materiali base che lavoriamo è nella pagina combinazioni di materiali per lamiere placcate.
Norme e prove
ASME SB-898 richiede una prova di taglio del legame su ogni lamiera placcata, con una resistenza minima di 137,9 MPa (20 ksi), oltre al controllo a ultrasuoni del legame secondo un livello di accettabilità concordato. In Shockwave ogni lamiera di produzione riceve inoltre:
- Controllo a ultrasuoni phased array automatizzato del 100% della superficie legata
- Prove di taglio e di trazione nello spessore su un provino punzonato e tracciato, anche dopo cicli di PWHT simulati se richiesto
- Prove di piegamento, PMI (XRF) e controlli di durezza
- Ispezione di terza parte e di enti di classifica su richiesta (LR, DNV, ABS e altri)
Trattamento termico e fabbricazione
Poiché titanio e acciaio reagiscono ad alta temperatura, il trattamento termico dopo saldatura (PWHT) degli apparecchi placcati in titanio è limitato in temperatura e durata. È opportuno concordare il ciclo di PWHT con il produttore della lamiera placcata prima dell’ordine, così da qualificare il legame su provini sottoposti allo stesso ciclo.
I fasciami placcati in titanio non si saldano a piena penetrazione. Il dettaglio di giunto tipico è:
- Asportare lo strato di titanio lungo il giunto e saldare l’acciaio base con una normale procedura per acciaio al carbonio.
- Inserire una striscia di riempimento in titanio nello spazio, poi saldare sopra un coprigiunto in titanio, solo sulla placcatura in titanio.
- Saldare il titanio con protezione completa di gas inerte (protezione a strascico e al rovescio) per evitarne l’infragilimento, e verificare la tenuta dei coprigiunti tramite fori spia.
Maggiori dettagli in come saldare le lamiere placcate.
Dove si usa la lamiera placcata in titanio
- Impianti PTA e chimici: reattori, cristallizzatori e colonne nei processi di acido tereftalico purificato, cloro-soda e altri processi con cloruri o acidi ossidanti
- Scambiatori di calore: piastre tubiere per scambiatori raffreddati ad acqua di mare e condensatori di centrali elettriche con tubi in titanio
- Dissalazione: componenti di evaporatori e scambiatori in servizio con acqua di mare
- Metallurgia estrattiva: autoclavi e recipienti nei processi idrometallurgici
- Giunti di transizione: il titanio è utilizzato anche in giunti di transizione come Inox-Triplate® e CryoClad®
Lamiera placcata in titanio o titanio massiccio?
Il titanio massiccio è la scelta più semplice per apparecchi a parete sottile. Quando lo spessore cresce (alta pressione, grande diametro o piastre tubiere spesse), la lamiera placcata in titanio diventa molto più conveniente, perché solo lo strato a contatto con il fluido è in titanio e la resistenza è affidata all’acciaio. Inoltre gli apparecchi placcati si possono progettare con le tensioni ammissibili più elevate dell’acciaio, e attacchi e supporti si saldano sul lato acciaio con procedure standard.
Desidera un’offerta? Ci invii i gradi del materiale base e della placcatura, gli spessori, le dimensioni e la quantità tramite la nostra pagina contatti, oppure scopra di più sulle lamiere placcate e sulla placcatura di recipienti a pressione.
Domande frequenti
Che cos’è una lamiera placcata in titanio?
Una lamiera d’acciaio con uno strato di titanio legato metallurgicamente su una faccia, di solito tramite saldatura per esplosione. L’acciaio sostiene il carico, il titanio resiste alla corrosione.
Si può saldare il titanio all’acciaio?
Non con la saldatura per fusione: titanio e ferro formano composti intermetallici fragili. Il titanio si unisce all’acciaio allo stato solido con la saldatura per esplosione, il processo con cui si producono le lamiere placcate in titanio.
Quale norma copre la lamiera placcata in titanio?
ASME SB-898 (ASTM B898) copre le lamiere placcate in metalli reattivi e refrattari, compreso il titanio su acciaio. Richiede una resistenza al taglio del legame di almeno 137,9 MPa (20 ksi) e il controllo a ultrasuoni del legame.
Quali gradi di titanio si usano per la placcatura?
Soprattutto titanio commercialmente puro di Grado 1 e Grado 2. I Gradi 7, 11 e 12 si usano quando serve una maggiore resistenza agli acidi riducenti o alla corrosione interstiziale.
La lamiera placcata in titanio si può trattare termicamente?
Sì, ma temperatura e durata del trattamento termico dopo saldatura sono limitate per proteggere il legame. Concordi il ciclo di PWHT con il produttore, così che il legame venga provato dopo un ciclo simulato.
A cosa serve la lamiera placcata in titanio?
Reattori e colonne negli impianti PTA e cloro-soda, piastre tubiere per scambiatori e condensatori raffreddati ad acqua di mare, impianti di dissalazione e autoclavi della metallurgia estrattiva.
Scritto da Joeri Hofstede, CEO di Shockwave Metalworking Technologies — specialisti in saldatura per esplosione sotto vuoto dal 1985.