Recipientes a presión de titanio
Industrias del titanio : Oct. 24, 2025Recipientes a presión de titanio
Los recipientes a presión de titanio se fabrican a partir de titanio comercialmente puro o aleaciones de titanio (carcasa, cabezales, boquillas, etc.) y se utilizan para almacenar o transportar medios agresivos a temperatura y presión específicas.
Proporcionan resistencia a la corrosión a largo plazo al cloro húmedo, los medios que contienen cloruro, el agua de mar y una variedad de ácidos y álcalis, mientras que su alta relación resistencia-peso y su baja densidad reducen el tiempo de inactividad y el mantenimiento. También cumplen con los requisitos de alta pureza y baja lixiviabilidad, lo que ofrece un menor costo total de propiedad.
Para un servicio continuo, se recomienda ≤250 °C; ≥300 °C requiere una evaluación dedicada.
Introducción a los recipientes a presión de titanio
Un recipiente a presión de titanio utiliza carcasa, cabezales, boquillas y bocas de acceso de titanio/aleación de titanio para almacenar o procesar medios corrosivos a temperatura/presión definida. Resiste el agua de mar/cloruros/ácidos, tiene una alta relación resistencia-peso y baja lixiviabilidad, lo que mejora el tiempo de actividad y la pureza.
Usos típicos: cloro-álcali, desalinización / enfriamiento en alta mar, productos químicos finos, electrólisis / galvanoplastia. Elija titanio completo para necesidades de tamaño pequeño-mediano, presión baja-media y alta pureza; Elija Revestido de Ti en acero para una economía de pared gruesa, alta presión o gran diámetro.
Diseño según la Sección VIII de ASME; calificar soldadura según ASME Sección IX. Utilice materiales ASTM/ASME SB (por ejemplo, B265/B348/B338/B861/B381/B363) y verifique con pruebas hidroneumáticas, pruebas opcionales de fugas de helio y NDT (RT/UT/PT).
Especificaciones y cumplimiento
Código de diseño: ASME BPVC Sección VIII (Div. 1 / Div. 2)
WPS/WPQ: según la Sección IX de ASME
Tira / Hoja / Placa: ASTM B265 / ASME SB-265
Barra: ASTM B348 / ASME SB-348
Pipa: ASTM B861 (sin costuras) / B862 (soldado) = ASME SB-861 / SB-862
Tubería del intercambiador de calor: ASTM B338 / ASME SB-338
Forjas: ASTM B381 / ASME SB-381
Tuberías: ASTM B363 / ASME SB-363
Alcance y parámetros
| Categoría | Rango típico / notas |
|---|---|
| Grados de material | Titanio CP Gr1/Gr2; aleaciones Gr7 (modificadas con Pd, para medios de hendidura/reductores) / Gr12; Gr5 se puede considerar cuando se requiere una mayor resistencia (soldabilidad/corrosión para ser especialmente calificado). |
| Temperatura de diseño | Típicamente de –50 °C a 300 °C; ≤ 250 °C recomendado para un servicio continuo para mitigar los riesgos de activación/fragilización. |
| Presión de diseño | Normalmente ≤ 4,0 MPa (≈ 40 bar); clasificación final determinada por cálculos ASME y material / espesor. |
| Geometría | Diámetro ≤ 3048 milímetros (120 pulgadas); longitud ≤ 7620 milímetros (300 pulgadas); espesor de pared ≤ 75 mm (≈ 2,95 pulgadas). |
| Configuraciones | Recipientes verticales/horizontales, columnas, carcasas de intercambiadores de calor / placas tubulares, etc. |
| Documentación y pruebas | EN 10204 3.1/3.2 MTC; END (UT/RT/PT); pruebas hidrostáticas y neumáticas/de fugas; testigos de terceros según sea necesario. |
| Normas aplicables | ASME Sección VIII (diseño/fabricación/inspección), ASME Sección IX (calificación de soldadura); especificaciones de materiales comunes ASTM B265 / B338 / B381, etc.; PED/NACE según lo dicten los requisitos del proyecto. |
Componentes de los recipientes a presión de titanio
Límite de presión
La carcasa y las hiladas de la carcasa se laminan a partir de una placa de titanio CP (ASTM B265) y se sueldan a tope, con Gr2 / Gr7 / Gr12 seleccionados por medio y servicio; La superficie interior se puede pulir y limpiar. Las cabezas son de material a juego, lo que admite la formación por rotación y la remodelación posterior a la soldadura en tipos elípticos, cóncavos, cónicos o planos. Las bocas de acceso / orificios pueden abrirse rápidamente o atornillarse, con sellos sanitarios y luz de visión / vidrio mirilla opcional.
Boquillas y extremos
Las boquillas de proceso cubren los puntos de alimentación/extracción, circulación, ventilación/manta y drenaje/condensado, generalmente emparejados con tubería de titanio (ASTM B338); Se pueden agregar almohadillas de refuerzo y revestimientos/guías de flujo interno según sea necesario. Las conexiones finales incluyen bridas de titanio (RF / FF / TG / RTJ), férulas sanitarias Tri-Clamp, roscadas (NPT / BSP / Métricas) y extremos de soldadura a tope. Las juntas y sujetadores están disponibles en titanio, base de níquel y opciones no metálicas; Los sujetadores pueden ser totalmente de titanio o resistentes a la corrosión.
Funcionamiento interno
Los componentes internos pueden incluir guías de flujo, deflectores y particiones para optimizar el tiempo de residencia y la transferencia de masa. Los sistemas de distribución/recolección comprenden tubos de pulverización, distribuidores, bandejas, filtros/cestas y eliminadores de neblina (malla de alambre o paletas). Las zonas propensas a la erosión pueden usar revestimientos de desgaste o revestimientos reemplazables; Los diseños integrados de intercambio de calor / filtración pueden agregar placas de tubos de titanio, haces de tubos o asientos de cartuchos.
Soportes y Revestimiento
Las opciones de soporte incluyen sillas de montar, faldones, patas/orejetas y orejetas de elevación, con puntos de elevación y marcas de centro de gravedad proporcionadas antes del envío. El aislamiento y el revestimiento se pueden configurar con lana mineral / aerogel más chaquetas de aluminio / acero inoxidable, con un control y drenaje de condensado adecuados. Durante el transporte o la espera, las boquillas están protegidas con persianas/tapas y el recipiente se puede conservar internamente (por ejemplo, purga de gas inerte).
Instrumentación y seguridad
Se proporcionan conexiones de instrumentos para presión, nivel (magnético / DP / radar), termopozos y muestreo. La protección de seguridad incluye válvulas de seguridad y discos de ruptura en disposiciones simples o en serie/paralelo, con testigos de terceros disponibles. Las aberturas de servicio y las mirillas facilitan la inspección en línea y la limpieza y el mantenimiento de CIP/SIP.
Recipientes a presión completos de titanio frente a recipientes a presión revestidos de Ti
| Métrica clave | Recipiente a presión de titanio completo | Recipiente a presión revestido de acero de Ti (ASTM B898) | Recomendación |
|---|---|---|---|
| Límite de corrosión | Más robusto: excelente en condiciones de alto contenido de cloruro, cloro húmedo, salpicaduras / grietas de agua de mar. | Lado del medio protegido por una capa de titanio; El rendimiento depende de la calidad del revestimiento y del sellado de los bordes. | Agua de mar extrema/ultrapura/estancada → Titanio completo |
| Costar | Mayor CAPEX debido a los costosos metales base y de aportación. | ~20-60% más bajo que el titanio completo. | Proyectos sensibles al presupuesto o muy grandes → Revestido |
| Peso | Encendedor; mejor para plataformas elevadoras y marinas. | El sustrato de acero transporta carga; peso muerto más pesado. | Peso crítico → Titanio completo |
| Tamaño y pared gruesa | Los costos aumentan considerablemente para tamaños muy grandes o paredes gruesas. | Más económico/programable para unidades de gran diámetro y paredes gruesas. | Revestimiento de → de pared muy grande o gruesa |
| Mantenimiento y riesgo | No hay interfaz diferente; Por lo general, no tiene revestimiento y requiere poco mantenimiento. | Debe monitorear la deslaminación y las fugas de adherencia / borde durante la vida útil. | Alto costo de tiempo de inactividad → Titanio completo |
| Aplicaciones típicas | Cloro-álcali, agua de mar/desalinización, vacío/servicio ultrapuro, tanques criogénicos aeroespaciales. | Absorbedores/depuradores, carcasas de intercambiadores de calor, grandes tanques de almacenamiento. | Híbrido posible: titanio completo en áreas húmedas críticas + revestido en otro lugar. |
Aplicaciones
Sistemas oxidantes cloro-álcali / cloro
Los recipientes a presión de titanio completo se utilizan ampliamente para reactores, depuradores, tanques de almacenamiento, bocas de acceso y boquillas. La resistencia inherente del titanio a las picaduras, la corrosión por grietas y el agrietamiento por corrosión bajo tensión en medios de cloruro permite un servicio prolongado y sin revestimientos, lo que reduce el tiempo de inactividad y el mantenimiento. Resuelve fallas comunes de acero inoxidable en cloruros (picaduras, pelado y fugas del revestimiento de caucho).
Agua de mar / desalinización y refrigeración en alta mar
Para conchas de desalinización, conchas enfriadoras de agua de mar y tanques de agua de mar, el titanio completo combina resistencia a la corrosión del agua de mar con bajo peso. Mantiene el rendimiento a altas velocidades de flujo y extiende los intervalos de reentubado/mantenimiento, abordando la corrosión rápida, la falla del recubrimiento y las fugas relacionadas con incrustaciones típicas de los sistemas de recubrimiento/acero al carbono.
Productos químicos finos / PTA / medios ácidos
En reactores, cristalizadores, carcasas de filtros y carretes de conexión, la superficie limpia del titanio y los lixiviables con bajo contenido de metales resisten una amplia gama de ácidos, lo que reduce el riesgo de contaminación por lotes. Evita la contaminación secundaria por la delaminación del revestimiento y reduce las paradas por fugas o revestimiento.
Electrólisis / SX-EW, galvanoplastia y tratamiento de agua
Para tanques de electrolito, enfriadores, carcasas de filtros y recipientes de dosificación / neutralización, el titanio resiste sistemas de halogenuros ácidos y desinfectantes a base de cloro; Su superficie se limpia fácilmente y resiste el ensuciamiento. Supera al cobre/acero inoxidable en entornos de niebla ácida y cloruro, lo que reduce las fugas y los reemplazos de parches y aumenta el tiempo de actividad.
Equipos sensibles al peso / aeroespacial y nuevas energías
En recipientes livianos, botellas de gas y unidades químicas especiales, la alta relación resistencia-peso, la resistencia a la corrosión y la baja densidad del titanio brindan una reducción significativa de la masa sin comprometer la seguridad, resolviendo los problemas de confiabilidad causados por el sobrepeso y la oxidación en los equipos de acero tradicionales.
Fabricación
Soldadura
Limpieza previa a la soldadura: Prepare biseles/ranuras según sea necesario y elimine el óxido, la grasa, las rebabas y el polvo en un radio de 25 mm en ambos lados con cepillos inoxidables o no metálicos específicos; Termine con acetona o etanol para asegurar una superficie limpia y seca.
Blindaje: Utilice protectores de arrastre dedicados/protección superior y posterior durante la soldadura; Coordine a los operadores para que el blindaje permanezca hasta que la soldadura se haya enfriado. La protección de la parte trasera es fundamental, especialmente para la soldadura de un solo lado o el conformado de doble lado.
Técnica: Mantenga un espacio de raíz apropiado para un arco / charco estable. Mantenga el tungsteno cerca y la soldadura continua y estable mientras monitorea la profundidad y el flujo de la piscina; Siga estrictamente los niveles de corriente calificados (sin sobrecorriente). Permita el tiempo de enfriamiento especificado entre pasadas. Mantenga el área seca y libre de polvo; Velocidad del aire ambiente < 2 m/s to avoid arc instability.
Mecanizado
Utilice torneado-fresado-mandrinado de una sola configuración para terminar las caras de sellado de bridas, los orificios de las boquillas y los orificios de los pernos. Caras de brida según ASME B16.5 (RF/FF/TG/RTJ); las conexiones finales admiten roscas NPT / BSP / métricas y férulas sanitarias Tri-Clamp. Prepare los biseles de las boquillas según el código y el dibujo; Acabado de las caras de sellado de la máquina después de la soldadura. Los accesorios dedicados y la inspección en proceso garantizan la geometría y la intercambiabilidad con juntas y tuberías estándar.
Tratamiento superficial
Siga la limpieza específica del titanio: desengrase → enjuague con agua desionizada → eliminación de decapado/decoloración de soldaduras → pasivación → secado limpio. El pulido mecánico/electropulido opcional mejora la capacidad de limpieza y el flujo; Las cavidades ciegas están diseñadas para ser compatibles con CIP / SIP. Antes del envío, realice verificaciones visuales / boroscopio y pruebas de fugas / presión, coloque persianas / tapas en todos los puertos, aplique la conservación de gas inerte según sea necesario y empaque en cajas de exportación con bases reforzadas.
Inspección y pruebas
Examen no destructivo (ECM).
Realizar UT/RT/PT en piezas de presión designadas y soldaduras críticas de acuerdo con los planos y las normas aplicables; conservar las indicaciones/películas e informes originales para garantizar una trazabilidad completa.
Pruebas de presión y fugas.
Realice pruebas hidrostáticas o neumáticas según ASME BPVC UG-99 / UG-100, siguiendo los procedimientos aprobados de ITP / ATP. Para servicio de alta pureza o vacío, agregue detección de fugas con espectrómetro de masas de helio (MSLD) con sensibilidad de aceptación como se especifica en el contrato/ITP (por ejemplo, ≤ 1×10⁻⁶ mbar· L/s). Los lugares sospechosos se aislarán y se volverán a analizar hasta que se cumplan los criterios de aceptación.
Verificación de componentes críticos y entrantes.
Verificar la composición química a través de ICP-OES / PMI; realizar pruebas mecánicas (por ejemplo, ASTM E8 / E23) cuando sea necesario; Inspecciones dimensionales y visuales completas contra dibujos y hojas de datos aprobados.
Trazabilidad y entregables.
Mantenga la trazabilidad de calor / lote para materiales, metales de aporte y gases de protección durante la fabricación. Entregar un paquete de documentación que incluya EN 10204 3.1/3.2 MTC, WPS/PQR/WPQ calificado, informes de ECM, registros de pruebas hidro/neumáticas/de helio, instrucciones de embalaje y conservación; organizar el testimonio de terceros (por ejemplo, SGS/BV/DNV/TÜV) o la inspección de residentes cuando se especifique.
Preguntas frecuentes (técnicas)
Pregunta 1. ¿Cuál es el "mejor" metal para un recipiente a presión?
Un. Depende del servicio: 304/316L/dúplex (2205/2507) para corrosión general con cloruros moderados; aleaciones de níquel para ácidos altamente oxidantes/reductores de alta temperatura; Titanio/aleaciones de titanio para agua de mar, cloro húmedo, hipocloritos, sistemas oxidantes de cloruro y medios de alta pureza, que ofrecen una larga vida útil y un menor costo total de propiedad en dichos entornos.
Pregunta 2. ¿Puede el titanio soportar la presión (externa) de las profundidades marinas?
Un. Sí, cuando está diseñado para presión externa. La capacidad se rige por la geometría, el espesor de la pared, la rigidez y las comprobaciones de pandeo según las tablas de presión externa de la Sección VIII de ASME. La práctica común emplea carcasas esféricas o cilindros cortos con anillos / nervaduras de refuerzo, seguidos de pruebas de presión externa y ECM.
Pregunta 3. ¿El titanio se agrieta bajo presión?
Un. No cuando se aplica un diseño que cumple con el código y una soldadura calificada. Los riesgos surgen de la captación/fragilidad del hidrógeno, la contaminación de la soldadura (O/N/H), muescas afiladas/elevadores de tensión o medios incompatibles (por ejemplo, HF/fluoruros). Las mitigaciones incluyen grados con soporte de Pd (Gr7 / Gr16) para entornos de grietas / reducción, protección total contra gases inertes durante la soldadura, control estricto de la contaminación y deshidrogenación / repasivación posterior a la soldadura cuando sea necesario.
Pregunta 4. ¿Se requiere un margen de corrosión para los recipientes de titanio?
R. A menudo bajas o cero, dadas las bajas tasas de corrosión en el medio previsto. Cuando se prevean grietas/depósitos/erosión, especifique un margen local, revestimientos de desgaste o detalles reforzados en función de la velocidad y la geometría.
Pregunta 5. ¿Se deslaminarán los recipientes revestidos de Ti (titanio sobre acero)? ¿Cómo se asegura la integridad?
Un. Cuando se utiliza una placa unida por explosión / rollo compatible con UT de interfaz, encapsulación / recubrimiento de bordes adecuada y procedimientos de soldadura calificados, se puede lograr un servicio a largo plazo; Las reparaciones locales de revestimiento en servicio son posibles si es necesario.
Pregunta 6. ¿Es obligatoria la prueba de fugas de helio?
Un. Se recomienda encarecidamente para servicios de alta pureza, vacío, tóxicos o de alto valor debido a su sensibilidad superior en comparación con las pruebas hidroneumáticas. Para servicios generales, siga el código y los requisitos contractuales.
Pregunta 7. ¿El titanio es adecuado para sistemas farmacéuticos/alimentarios/UPW?
R. Sí. El titanio ofrece alta limpieza, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, admite CIP / SIP y repasivación; Seleccione las clases de rugosidad/limpieza de la superficie adecuadas y controle las partículas/lixiviables metálicos para cumplir con las especificaciones del proceso.
Pregunta 8. ¿Cómo se deben seleccionar las juntas y las caras de las bridas?
A. Prefiera ePTFE / PTFE o enrollado en espiral con tira de titanio, comúnmente en caras de RF; RTJ está reservado para servicios específicos de alta presión. Aplique tablas de torsión del fabricante y verifique la carga del perno para evitar el flujo en frío y el aflojamiento.
