Titan-Druckbehälter
Titan-Industrien : Oct. 24, 2025Titan-Druckbehälter
Titan-Druckbehälter werden aus kommerziell reinem Titan oder Titanlegierungen (Mantel, Köpfe, Düsen usw.) hergestellt und werden zur Lagerung oder Förderung aggressiver Medien unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck verwendet.
Sie bieten eine langfristige Korrosionsbeständigkeit gegen nasses Chlor, chloridhaltige Medien, Meerwasser und eine Reihe von Säuren und Laugen, während ihr hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und ihre geringe Dichte Ausfallzeiten und Wartungsarbeiten reduzieren. Sie erfüllen auch die Anforderungen an hochreine und geringe auslaugbare Stoffe und sorgen so für niedrigere Gesamtbetriebskosten.
Für den Dauerbetrieb wird eine Temperatur von ≤250 °C empfohlen; ≥300 °C erfordert eine spezielle Bewertung.
Einführung in Titan-Druckbehälter
Ein Titan-Druckbehälter verwendet eine Hülle, Köpfe, Düsen und Mannlöcher aus Titan/Titanlegierung, um korrosive Medien bei definierter Temperatur/Druck zu lagern oder zu verarbeiten. Es ist beständig gegen Meerwasser/Chloride/Säuren, hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und geringe Auslaugungsstoffe – was die Betriebszeit und Reinheit verbessert.
Typische Anwendungen: Chlor-Alkali, Entsalzung/Offshore-Kühlung, Feinchemikalien, Elektrolyse/Galvanik. Wählen Sie Volltitan für kleine bis mittlere Größen, niedrigen bis mittleren Druck und hohe Reinheit. Entscheiden Sie sich für Ti-plattiert auf Stahl für dickwandige, Hochdruck- oder große Durchmesser.
Design nach ASME Abschnitt VIII; Qualifizieren Sie das Schweißen gemäß ASME Abschnitt IX. Verwenden Sie ASTM/ASME SB-Materialien (z. B. B265/B348/B338/B861/B381/B363) und überprüfen Sie dies mit hydro-/pneumatischen Tests, optionalen Helium-Dichtheitsprüfungen und NDT (RT/UT/PT).
Spezifikationen und Konformität
Design-Code: ASME BPVC Sektion VIII (Div. 1 / Div. 2)
WPS/WPQ: gemäß ASME Abschnitt IX
Streifen / Blatt / Platte: ASTM B265 / ASME SB-265
Stab: ASTM B348 / ASME SB-348
Pfeife: ASTM B861 (nahtlos) / B862 (geschweißt) = ASME SB-861 / SB-862
Rohre für Wärmetauscher: ASTM B338 / ASME SB-338
Schmiedestücke: ASTM B381 / ASME SB-381
Rohrverschraubungen: ASTM B363 / ASME SB-363
Umfang & Parameter
| Kategorie | Typischer Bereich / Noten |
|---|---|
| Werkstoffe | CP Titan Gr1/Gr2; Legierungen Gr7 (Pd-modifiziert, für Spalt-/Reduzierkörper) / Gr12; Gr5 kann in Betracht gezogen werden, wenn eine höhere Festigkeit erforderlich ist (Schweißbarkeit/Korrosion muss besonders qualifiziert werden). |
| Auslegungstemperatur | Typischerweise –50 °C bis 300 °C; ≤ 250 °C empfohlen für den Dauerbetrieb, um das Aktivierungs-/Versprödungsrisiko zu mindern. |
| Auslegungsdruck | Typischerweise ≤ 4,0 MPa (≈ 40 bar); Endgültige Bewertung, die durch ASME-Berechnungen und Material/Dicke bestimmt wird. |
| Geometrie | Durchmesser ≤ 3048 mm (120 Zoll); Länge ≤ 7620 mm (300 Zoll); Wandstärke ≤ 75 mm (≈ 2,95 Zoll). |
| Konfigurationen | Vertikale/horizontale Behälter, Kolonnen, Wärmetauscherschalen / Rohrböden usw. |
| Dokumentation & Prüfung | EN 10204 3.1/3.2 MTC; ZfP (UT/RT/PT); hydrostatische & pneumatische/Dichtheitsprüfungen; Bezeugung durch Dritte nach Bedarf. |
| Anwendbare Normen | ASME Sektion VIII (Konstruktion/Herstellung/Inspektion), ASME Sektion IX (Schweißqualifikation); gängige Materialspezifikationen ASTM B265/B338/B381 usw.; PED/NACE je nach Projektanforderungen. |
Komponenten von Titan-Druckbehältern
Druckgrenze
Die Schale und die Schalenschichten werden aus CP-Titanblech (ASTM B265) gewalzt und stumpfgeschweißt, wobei Gr2/Gr7/Gr12 je nach Medium und Service ausgewählt wird. Die Innenfläche kann poliert und gereinigt werden. Die Köpfe sind aus passendem Material und unterstützen das Spinnformen und das Nachformen nach dem Schweißen in elliptischen, gewölbten, konischen oder flachen Ausführungen. Mannlöcher/Handlöcher können schnell geöffnet oder verschraubt werden, mit Sanitärdichtungen und optionalem Schaulicht/Schauglas.
Düsen & Enden
Prozessdüsen decken Zu-/Entnahme-, Zirkulations-, Entlüftungs-/Mantel- und Ablass-/Kondensatpunkte ab, typischerweise gepaart mit Titanrohren (ASTM B338); Verstärkungspolster und interne Flow-Auskleidungen/Führungen können nach Bedarf hinzugefügt werden. Zu den Endanschlüssen gehören Titanflansche (RF/FF/TG/RTJ), Tri-Clamp-Sanitärhülsen, Gewinde (NPT/BSP/Metrisch) und Stumpfschweißenden. Dichtungen und Befestigungselemente sind in Titan-, Nickelbasis- und nichtmetallischen Varianten erhältlich. Die Befestigungselemente können aus Volltitan oder korrosionsbeständig sein.
Interna
Zu den Einbauten können Strömungsführungen, Leitbleche und Trennwände gehören, um die Verweilzeit und den Massentransfer zu optimieren. Verteilungs-/Sammelsysteme umfassen Sprührohre, Verteiler, Wannen, Siebe/Körbe und Tropfenabscheider (Drahtgeflecht oder Flügel). In erosionsgefährdeten Zonen können Verschleißauskleidungen oder austauschbare Auskleidungen verwendet werden. Integrierte Wärmetauscher-/Filtrationskonstruktionen können Titanrohrböden, Rohrbündel oder Patronensitze hinzufügen.
Stützen & Verkleidungen
Zu den Stützoptionen gehören Sättel, Schürzen, Beine/Ösen und Hebeösen, wobei Hebepunkte und Schwerpunktmarkierungen vor dem Versand bereitgestellt werden. Isolierung und Ummantelung können mit Mineralwolle/Aerogel sowie Aluminium/Edelstahl-Mänteln konfiguriert werden, mit ordnungsgemäßer Kondensatkontrolle und -entwässerung. Während des Transports oder des Standby-Modus sind die Düsen mit Jalousien/Kappen geschützt und der Behälter kann intern konserviert werden (z. B. Inertgasspülung).
Instrumentierung & Sicherheit
Geräteanschlüsse sind für Druck, Füllstand (magnetisch/DP/Radar), Schutzrohre und Probenahme vorgesehen. Der Sicherheitsschutz umfasst Sicherheitsventile und Berstscheiben in einfacher oder serieller/paralleler Anordnung, wobei eine Bezeugung durch Dritte möglich ist. Serviceöffnungen und Schaugläser erleichtern die Online-Inspektion sowie die CIP/SIP-Reinigung und -Wartung.
Druckbehälter aus Volltitan vs. Ti-beschichtet
| Schlüssel-Metrik | Druckbehälter aus Volltitan | Mit Ti-Stahl ummantelter Druckbehälter (ASTM B898) | Empfehlung |
|---|---|---|---|
| Korrosionsgrenze | Am robustesten: Hervorragend geeignet für Bedingungen mit hohem Chloridgehalt, nassem Chlor und Meerwasserspritzern/Spalten. | Medienseite durch Titanschicht geschützt; Die Leistung hängt von der Qualität der Beschichtung und der Kantenversiegelung ab. | Extremes/ultrareines/stehendes Meerwasser → Volltitan |
| Kosten | Höhere CAPEX durch teure Grund- und Lote. | ~20–60 % niedriger als Volltitan. | Budgetsensible oder sehr große Projekte → Gekleidet |
| Gewicht | Feuerzeug; Besser für Hebe- und Offshore-Plattformen. | Stahlsubstrat trägt Last; schwereres Eigengewicht. | Gewichtskritische → Volltitan |
| Größe & Dickwandigkeit | Bei sehr großen Größen oder dicken Wänden steigen die Kosten stark an. | Wirtschaftlicher/planbarer für große Durchmesser und dickwandige Geräte. | Sehr große oder dickwandige → plattiert |
| Wartung & Risiko | Keine unähnliche Schnittstelle; In der Regel ohne Auskleidung und wartungsarm. | Muss die Delamination von Verklebung/Kante und Leckagen über die Lebensdauer überwachen. | Hohe Ausfallkosten → Volltitan |
| Typische Anwendungen | Chloralkali, Meerwasser/Entsalzung, Vakuum/Reinstservice, kryogene Tanks für die Luft- und Raumfahrt. | Absorber/Wäscher, Wärmetauscherschalen, große Lagertanks. | Hybrid möglich: Volltitan an kritischen benetzten Stellen + an anderer Stelle plattiert. |
Anträge
Chlor-Alkali / chlorhaltige Oxidationsanlagen
Volltitan-Druckbehälter werden häufig für Reaktoren, Scrubber, Lagertanks, Mannlöcher und Düsen verwendet. Die inhärente Beständigkeit von Titan gegen Lochfraß, Spaltkorrosion und Spannungsrisskorrosion in chloridhaltigen Medien ermöglicht einen langen, auskleidungsfreien Betrieb, wodurch Ausfallzeiten und Wartung reduziert werden. Es löst häufige Fehler bei Edelstahl in Chloriden (Lochfraß, Gummierung, Ablösen und Leckagen).
Meerwasser / Entsalzung & Offshore-Kühlung
Für Entsalzungsschalen, Meerwasserkühlerschalen und Meerwassertanks kombiniert Volltitan Korrosionsbeständigkeit im Meerwasser mit geringem Gewicht. Er behält die Leistung bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten bei und verlängert die Erneuerungs-/Wartungsintervalle für Rohre, um schnelle Korrosion, Beschichtungsversagen und zunderbedingte Leckagen zu vermeiden, die für Kohlenstoffstahl-/Beschichtungssysteme typisch sind.
Feinchemikalien / PTA / saure Medien
In Reaktoren, Kristallisatoren, Filtergehäusen und Verbindungsspulen widerstehen die saubere Oberfläche und die geringen Metallauslaugungsstoffe von Titan einer Vielzahl von Säuren und verringern das Risiko einer Chargenkontamination. Es vermeidet Sekundärverunreinigungen durch Delamination des Liners und reduziert Abschaltungen durch Leckagen oder Neuauskleidungen.
Elektrolyse / SX-EW, Galvanik & Wasseraufbereitung
Für Elektrolyttanks, Kühler, Filtergehäuse und Dosier-/Neutralisationsgefäße widersteht Titan Säurehalogenid-Systemen und Desinfektionsmitteln auf Chlorbasis; Seine Oberfläche lässt sich leicht reinigen und ist resistent gegen Verschmutzung. Es übertrifft Kupfer/Edelstahl in Umgebungen mit Säurenebel und Chlorid, reduziert Patch-Lecks und -Austausch und erhöht die Betriebszeit.
Gewichtsempfindliche Geräte / Luft- und Raumfahrt & neue Energie
In leichten Behältern, Gasflaschen und Spezialchemikalieneinheiten sorgen das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, die Korrosionsbeständigkeit und die geringe Dichte von Titan für eine erhebliche Massenreduzierung, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen – und lösen so Probleme mit Übergewicht und rostbedingter Zuverlässigkeit bei herkömmlichen Stahlgeräten.
Herstellung
Schweißen
Reinigung vor der Schweißnaht: Bereiten Sie Fasen/Rillen nach Bedarf vor und entfernen Sie Oxide, Fett, Grate und Staub innerhalb von 25 mm auf beiden Seiten mit speziellen rostfreien oder nichtmetallischen Bürsten; Mit Aceton oder Ethanol abschließen, um eine saubere, trockene Oberfläche zu gewährleisten.
Abschirmung: Verwenden Sie während des gesamten Schweißens spezielle nachlaufende Abschirmungen/Schutz von oben und hinten; Koordinatenoperatoren, sodass die Abschirmung bestehen bleibt, bis die Schweißnaht abgekühlt ist. Der Schutz der Rückseite ist entscheidend, insbesondere beim einseitigen Schweißen oder beidseitigen Umformen.
Technik: Halten Sie einen angemessenen Wurzelspalt für einen stabilen Lichtbogen/eine stabile Pfütze aufrecht. Halten Sie das Wolfram in der Nähe und das Schweißen kontinuierlich und stabil, während Sie die Pooltiefe und den Durchfluss überwachen. Halten Sie sich strikt an die qualifizierten Strompegel (kein Überstrom). Lassen Sie eine bestimmte Abkühlzeit zwischen den Durchgängen zu. Halten Sie den Bereich trocken und staubfrei; Geschwindigkeit der Umgebungsluft < 2 m/s to avoid arc instability.
Zerspanung
Verwenden Sie Drehen-Fräsen-Bohren in einer Aufspannung, um Flanschdichtflächen, Düsenbohrungen und Schraubenlöcher zu bearbeiten. Flanschflächen nach ASME B16.5 (RF/FF/TG/RTJ); Die Endanschlüsse unterstützen NPT/BSP/metrische Gewinde und Tri-Clamp-Sanitäraderendhülsen. Vorbereiten von Düsenfasen pro Code und Zeichnung; Abschließende maschinelle Abdichtung von Flächen nach dem Schweißen. Spezielle Vorrichtungen und In-Prozess-Inspektion gewährleisten die Geometrie und Austauschbarkeit mit Standarddichtungen und -rohrleitungen.
Oberflächenbehandlung
Befolgen Sie titanspezifische Sauberkeit: Entfetten → Spülen mit VE-Wasser → Entfernen von Beizen/Schweißnahtverfärbungen → Passivieren → sauberes Trocknen. Optionales mechanisches/elektropoliertes Polieren verbessert die Reinigbarkeit und Fließfähigkeit; Blinde Kavitäten sind CIP/SIP-freundlich ausgeführt. Führen Sie vor dem Versand Sicht-/Endoskop-Kontrollen und Dichtheits-/Druckprüfungen durch, bringen Sie Jalousien/Kappen an allen Anschlüssen an, wenden Sie bei Bedarf eine Inertgaskonservierung an und verpacken Sie sie in Exportkisten mit verstärktem Boden.
Inspektion & Prüfung
Zerstörungsfreie Untersuchung (ZfP).
Durchführung von UT/RT/PT an ausgewiesenen Druckteilen und kritischen Schweißnähten in Übereinstimmung mit den Zeichnungen und geltenden Normen; Bewahren Sie die Originalangaben/Filme und Berichte auf, um eine vollständige Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten.
Druck- und Dichtheitsprüfung.
Durchführung hydrostatischer oder pneumatischer Tests gemäß ASME BPVC UG-99/UG-100 gemäß den zugelassenen ITP/ATP-Verfahren. Für hochreine oder Vakuumanwendungen fügen Sie ein Helium-Massenspektrometer-Lecksuchgerät (MSLD) mit einer im Vertrag/ITP angegebenen Akzeptanzempfindlichkeit hinzu (z. B. ≤ 1×10⁻⁶ mbar· L/s). Verdächtige Stellen sind zu isolieren und erneut zu testen, bis die Akzeptanzkriterien erfüllt sind.
Überprüfung eingehender und kritischer Komponenten.
Überprüfung der chemischen Zusammensetzung über ICP-OES/PMI; bei Bedarf mechanische Tests (z. B. ASTM E8/E23) durchführen; Vollständige Maß- und Sichtprüfungen anhand genehmigter Zeichnungen und Datenblätter.
Rückverfolgbarkeit und Leistungen.
Aufrechterhaltung der Rückverfolgbarkeit von Werkstoffen, Zusatzwerkstoffen und Schutzgasen während der gesamten Fertigung. Liefern Sie ein Dokumentationspaket, das EN 10204 3.1/3.2 MTC, qualifizierte WPS/PQR/WPQ-, NDE-Berichte, Hydro-/Pneumatik-/Helium-Testaufzeichnungen, Verpackungs- und Konservierungsanweisungen enthält; Veranlassen Sie eine Begutachtung durch Dritte (z. B. SGS/BV/DNV/TÜV) oder eine Inspektion vor Ort, falls angegeben.
FAQ (technisch)
Frage 1. Was ist das "beste" Metall für einen Druckbehälter?
Ein. Es hängt von der Wartung ab: 304/316L/Duplex (2205/2507) für allgemeine Korrosion mit mäßigen Chloriden; Nickellegierungen für hochtemperaturbeständige, stark oxidierende/reduzierende Säuren; Titan/Titan-Legierungen für Meerwasser, nasses Chlor, Hypochlorite, chloridoxidierende Systeme und hochreine Medien bieten eine lange Lebensdauer und niedrigere Gesamtbetriebskosten in solchen Umgebungen.
Frage 2. Kann Titan dem Druck der Tiefsee (von außen) standhalten?
Ein. Ja – wenn sie für externen Druck ausgelegt sind. Die Kapazität wird durch Geometrie, Wandstärke, Steifigkeit und Knicknachweise gemäß ASME-Sektion VIII External Pressure Charts bestimmt. In der gängigen Praxis werden kugelförmige Schalen oder kurze Zylinder mit Versteifungsringen/Rippen verwendet, gefolgt von Außendruckprüfungen und NDE.
Frage 3. Reißt Titan unter Druck?
Ein. Nicht, wenn normgerechte Konstruktion und qualifiziertes Schweißen angewendet werden. Risiken ergeben sich durch Wasserstoffaufnahme/-versprödung, Schweißnahtverunreinigungen (O/N/H), scharfe Kerben/Spannungserhöhungen oder unverträgliche Medien (z. B. HF/Fluoride). Zu den Abhilfemaßnahmen gehören Pd-haltige Typen (Gr7/Gr16) für Spalt-/Reduktionsumgebungen, vollständiger Inertgasschutz während des Schweißens, strenge Kontaminationskontrolle und bei Bedarf Dehydrierung/Repassivierung nach dem Schweißen.
Frage 4. Ist eine Korrosionszugabe für Titangefäße erforderlich?
A. Oft niedrig oder null, bei typischerweise niedrigen Korrosionsraten in den vorgesehenen Medien. Wenn Spalten/Ablagerungen/Erosion zu erwarten sind, geben Sie ein lokales Aufmaß, Verschleißauskleidungen oder verstärkte Details basierend auf Geschwindigkeit und Geometrie an.
Frage 5. Delaminieren Ti-kaschierte (Titan auf-Stahl) Behälter? Wie wird Integrität sichergestellt?
Ein. Bei Verwendung von konformen explosions-/rollgebondeten Blechen mit Schnittstelle UT, ordnungsgemäßer Kantenummantelung/-auflage und qualifizierten Schweißverfahren ist ein langfristiger Service möglich. Bei Bedarf sind lokale Linerreparaturen während des Betriebs möglich.
Frage 6. Ist eine Helium-Dichtheitsprüfung obligatorisch?
Ein. Es wird dringend für hochreine, vakuumbezogene, toxische oder hochwertige Dienstleistungen empfohlen, da es im Vergleich zu hydro-/pneumatischen Tests überlegen ist. Befolgen Sie für allgemeine Dienstleistungen den Kodex und die vertraglichen Anforderungen.
Frage 7. Ist Titan für Pharma-/Lebensmittel-/UPW-Systeme geeignet?
A. Ja. Titan bietet hohe Reinheit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität, unterstützt CIP/SIP und Repassivierung; Wählen Sie geeignete Oberflächenrauheits-/Reinheitsklassen und kontrollieren Sie Partikel/auslaugbare Metalle, um die Prozessspezifikationen zu erfüllen.
Frage 8. Wie sollten Dichtungen und Flanschflächen ausgewählt werden?
A. Bevorzugen Sie ePTFE/PTFE oder spiralgewickelt mit Titanstreifen, üblicherweise auf HF-Flächen; RTJ ist für bestimmte Hochdruckdienste reserviert. Wenden Sie die Drehmomenttabellen des Herstellers an und überprüfen Sie die Schraubenlast, um einen Kaltfluss und ein Lösen zu verhindern.
