Récipients sous pression en titane

Récipients sous pression en titane

Les récipients sous pression en titane sont fabriqués à partir de titane ou d’alliages de titane commercialement purs (coque, têtes, buses, etc.) et sont utilisés pour stocker ou transporter des fluides agressifs à une température et une pression spécifiées.

Ils offrent une résistance à la corrosion à long terme au chlore humide, aux milieux contenant des chlorures, à l’eau de mer et à une gamme d’acides et d’alcalis, tandis que leur rapport résistance/poids élevé et leur faible densité réduisent les temps d’arrêt et la maintenance. Ils répondent également aux exigences de haute pureté et de faible relargabilité, ce qui permet de réduire le coût total de possession.

Pour un service continu, ≤250 °C est recommandé ; ≥300 °C nécessite une évaluation dédiée.

Introduction aux récipients sous pression en titane

Un récipient sous pression en titane utilise une coque, des têtes, des buses et des trous d’homme en titane/alliage de titane pour stocker ou traiter des fluides corrosifs à une température/pression définie. Il résiste à l’eau de mer, aux chlorures et aux acides, présente un rapport résistance/poids élevé et de faibles substances lixiviables, ce qui améliore le temps de fonctionnement et la pureté.

Utilisations typiques : chlore-alcali, dessalement/refroidissement offshore, chimie fine, électrolyse/galvanoplastie. Choisissez du titane complet pour les besoins de petite à moyenne taille, de pression faible à moyenne et de haute pureté ; choisissez Ti-clad sur acier pour les économies à paroi épaisse, à haute pression ou de grand diamètre.

Conception conforme à la section VIII de l’ASME ; qualifier le soudage selon la section IX de l’ASME. Utilisez des matériaux ASTM/ASME SB (par exemple, B265/B348/B338/B861/B381/B363) et vérifiez avec des tests hydro/pneumatiques, des tests d’étanchéité à l’hélium en option et des tests NDT (RT/UT/PT).

Spécifications et conformité

Code de conception : ASME BPVC Section VIII (Div. 1 / Div. 2)

WPS/WPQ : selon la section IX de l’ASME

Bande/Feuille/Plaque : ASTM B265 / ASME SB-265

Bar: ASTM B348 / ASME SB-348

Pipe: ASTM B861 (sans soudure) / B862 (soudé) = ASME SB-861 / SB-862

Tube d’échangeur de chaleur : ASTM B338 / ASME SB-338

Pièces forgées : ASTM B381 / ASME SB-381

Tuyauterie: ASTM B363 / ASME SB-363

Portée et paramètres

Composants des récipients sous pression en titane

Enveloppe de pression

La coque et les couches de coque sont laminées à partir de tôles de titane CP (ASTM B265) et soudées bout à bout, avec Gr2/Gr7/Gr12 sélectionné par support et service ; La surface intérieure peut être polie et nettoyée. Les têtes sont faites d’un matériau assorti, prenant en charge le formage par centrifugation et le remodelage post-soudure dans les types elliptiques, bombés, coniques ou plats. Les trous d’homme peuvent être à ouverture rapide ou boulonnés, avec des joints sanitaires et une lampe de vue/verre en option.

Buses et extrémités

Les buses de traitement couvrent les points d’alimentation/retrait, de circulation, d’évent/couverture et de drainage/condensat, généralement associées à des tuyaux en titane (ASTM B338) ; Des coussinets de renfort et des doublures/guides d’écoulement internes peuvent être ajoutés selon les besoins. Les raccords d’extrémité comprennent des brides en titane (RF/FF/TG/RTJ), des embouts sanitaires Tri-Clamp, filetés (NPT/BSP/métrique) et des extrémités à souder bout à bout. Les joints et les fixations sont disponibles dans des options à base de titane, de nickel et non métalliques ; Les fixations peuvent être entièrement en titane ou adaptées à la corrosion.

Internes

Les composants internes peuvent inclure des guides de flux, des chicanes et des cloisons pour optimiser le temps de séjour et le transfert de masse. Les systèmes de distribution/collecte comprennent des tuyaux de pulvérisation, des distributeurs, des plateaux, des crépines/paniers et des éliminateurs de brouillard (treillis métallique ou palette). Les zones sujettes à l’érosion peuvent utiliser des revêtements d’usure ou des revêtements remplaçables ; Les conceptions intégrées d’échange de chaleur/filtration peuvent ajouter des plaques tubulaires en titane, des faisceaux de tubes ou des sièges de cartouche.

Supports et bardage

Les options de support comprennent des selles, des jupes, des jambes/pattes et des pattes de levage, avec des points de levage et des marques de centre de gravité fournis avant l’expédition. L’isolation et le gainage peuvent être configurés avec de la laine minérale/de l’aérogel et des gaines en aluminium/inox, avec un contrôle et un drainage appropriés des condensats. Pendant le transport ou en veille, les buses sont protégées par des stores/capuchons et la cuve peut être préservée à l’intérieur (par exemple, purge au gaz inerte).

Instrumentation et sécurité

Des raccords d’instruments sont fournis pour la pression, le niveau (magnétique/DP/radar), les puits thermométriques et l’échantillonnage. La protection de sécurité comprend des soupapes de sécurité et des disques de rupture en configuration simple ou en série/parallèle, avec observation par un tiers. Les ouvertures de service et les voyants facilitent l’inspection en ligne ainsi que le nettoyage et l’entretien CIP/SIP.

Récipients sous pression entièrement en titane ou recouverts de Ti

Applications

Systèmes d’oxydation chlore-alcali / chlore

Les récipients sous pression entièrement en titane sont largement utilisés pour les réacteurs, les épurateurs, les réservoirs de stockage, les trous d’homme et les tuyères. La résistance inhérente du titane à la corrosion par piqûres, à la corrosion caverneuse et à la fissuration par corrosion sous contrainte dans les milieux chlorés permet un service prolongé et sans doublure, réduisant ainsi les temps d’arrêt et la maintenance. Il résout les défaillances courantes de l’acier inoxydable dans les chlorures (piqûres, décollement et fuites du revêtement en caoutchouc).

Eau de mer / dessalement et refroidissement offshore

Pour les coquilles de dessalement, les coquilles de refroidisseur d’eau de mer et les réservoirs d’eau de mer, le titane combine la résistance à la corrosion de l’eau de mer avec un faible poids. Il maintient les performances à des vitesses d’écoulement élevées et prolonge les intervalles de retubage et d’entretien, ce qui permet de remédier à la corrosion rapide, à la défaillance du revêtement et aux fuites liées à l’entartrage typiques des systèmes en acier au carbone et de revêtement.

Chimie fine / PTA / milieux acides

Dans les réacteurs, les cristalliseurs, les boîtiers de filtre et les bobines de connexion, la surface propre et les faibles relargables métalliques du titane résistent à une large gamme d’acides, réduisant ainsi le risque de contamination des lots. Il évite la contamination secondaire due au délaminage du revêtement et réduit les arrêts dus aux fuites ou au regarnissage.

Électrolyse / SX-EW, galvanoplastie et traitement de l’eau

Pour les réservoirs d’électrolytes, les refroidisseurs, les boîtiers de filtre et les cuves de dosage/neutralisation, le titane résiste aux systèmes aux halogénures d’acide et aux désinfectants à base de chlore ; Sa surface se nettoie facilement et résiste à l’encrassement. Il surpasse le cuivre/l’acier inoxydable dans les environnements de brouillard acide et de chlorure, réduisant les fuites et les remplacements de correctifs et augmentant le temps de fonctionnement.

Equipements sensibles au poids / aéronautique & nouvelles énergies

Dans les récipients légers, les bouteilles de gaz et les unités chimiques spécialisées, le rapport résistance/poids élevé, la résistance à la corrosion et la faible densité du titane permettent une réduction significative de la masse sans compromettre la sécurité, résolvant ainsi les problèmes de fiabilité liés au surpoids et à la rouille dans les équipements en acier traditionnels.

Fabrication

Soudure

Nettoyage avant soudure : Préparez les biseaux/rainures au besoin et enlevez l’oxyde, la graisse, les bavures et la poussière dans un rayon de 25 mm des deux côtés à l’aide de brosses dédiées en acier inoxydable ou non métalliques ; Terminez avec de l’acétone ou de l’éthanol pour assurer une surface propre et sèche.

Blindage : Utilisez des boucliers arrière/protection supérieure et arrière dédiés tout au long du soudage ; Coordonnez les opérateurs de sorte que le blindage reste jusqu’à ce que la soudure ait refroidi. La protection de la face arrière est essentielle, en particulier pour le soudage unilatéral ou le formage double face.

Technique : Maintenir un espace racinaire approprié pour un arc/une flaque d’eau stable. Gardez le tungstène à proximité et soudez continu et stable tout en surveillant la profondeur et le débit de la piscine ; Suivre strictement les niveaux de courant qualifiés (pas de surintensité). Prévoyez un temps de refroidissement spécifié entre les passages. Gardez la zone sèche et à l’abri de la poussière ; Vitesse de l’air ambiant < 2 m/s to avoid arc instability.

Usinage

Utilisez le tournage-fraisage-alésage en une seule configuration pour finir les faces d’étanchéité de la bride, les alésages de buse et les trous de boulons. Faces de bride selon ASME B16.5 (RF/FF/TG/RTJ) ; Les raccords d’extrémité prennent en charge les filetages NPT/BSP/Metric et les embouts sanitaires Tri-Clamp. Préparer les biseaux de buse selon le code et le dessin ; Surfaces d’étanchéité de la machine de finition après soudage. Des montages dédiés et une inspection en cours de processus garantissent la géométrie et l’interchangeabilité avec les joints et la tuyauterie standard.

Traitement de surface

Respectez la propreté spécifique au titane : dégraisser → rinçage à l’eau DI → décapage/soudure, élimination de la décoloration → passivation → séchage propre. La mécanique/électropolissage en option améliore la nettoyabilité et la fluidité ; Les cavités aveugles sont conçues pour être compatibles NEP/SIP. Avant l’expédition, effectuez des contrôles visuels/endoscopiques et des tests d’étanchéité/pression, installez des stores/capuchons sur tous les ports, appliquez un préservatif de gaz inerte au besoin et emballez dans des caisses d’exportation avec des bases renforcées.

Inspection et tests

Examen non destructif (EMI).

Effectuer l’UT/RT/PT sur les pièces sous pression désignées et les soudures critiques conformément aux dessins et aux normes applicables ; Conserver les indications/films et rapports originaux pour assurer une traçabilité complète.

Tests de pression et d’étanchéité.

Effectuer des essais hydrostatiques ou pneumatiques selon ASME BPVC UG-99/UG-100, en suivant les procédures ITP/ATP approuvées. Pour un service de haute pureté ou sous vide, ajoutez un spectromètre de détection de fuite à hélium (MSLD) avec une sensibilité d’acceptation telle que spécifiée dans le contrat/ITP (par exemple, ≤ 1×10⁻⁶ mbar· L/s). Les endroits suspects doivent être isolés et analysés de nouveau jusqu’à ce que les critères d’acceptation soient respectés.

Vérification des composants entrants et critiques.

Vérifier la composition chimique via ICP-OES/PMI ; effectuer des essais mécaniques (p. ex., ASTM E8/E23) au besoin ; Effectuer des inspections dimensionnelles et visuelles par rapport aux dessins et aux fiches techniques approuvés.

Traçabilité et livrables.

Maintenez la traçabilité de la chaleur/lot pour les matériaux, les métaux d’apport et les gaz de protection tout au long de la fabrication. Fournir un ensemble de documentation comprenant EN 10204 3.1/3.2 MTC, des WPS/PQR/WPQ qualifiés, des rapports NDE, des dossiers d’essais hydro/pneumatiques/à l’hélium, des instructions d’emballage et de conservation ; organiser une inspection par un tiers (par exemple, SGS/BV/DNV/TÜV) ou une inspection par un résident si nécessaire.

FAQ (technique)

Question 1. Quel est le « meilleur » métal pour un récipient sous pression ?

Un. Cela dépend de l’entretien : 304 / 316L / duplex (2205 / 2507) pour la corrosion générale avec des chlorures modérés ; alliages de nickel pour les acides fortement oxydants/réducteurs à haute température ; Titane/alliages de titane pour l’eau de mer, le chlore humide, les hypochlorites, les systèmes d’oxydation des chlorures et les milieux de haute pureté, offrant une longue durée de vie et un coût total de possession inférieur dans de tels environnements.

Question 2. Le titane peut-il résister à la pression (externe) des grands fonds marins ?

Un. Oui, lorsqu’il est conçu pour une pression externe. La capacité est régie par la géométrie, l’épaisseur de la paroi, le raidissement et les contrôles de flambage selon les tableaux de pression externe de la section VIII de l’ASME. La pratique courante utilise des coques sphériques ou des cylindres courts avec des anneaux/nervures de renfortissage, suivis d’essais de pression externe et d’END.

Question 3. Le titane se fissure-t-il sous la pression ?

Un. Pas lorsqu’une conception conforme au code et un soudage qualifié sont appliqués. Les risques découlent de l’absorption ou de la fragilisation de l’hydrogène, de la contamination des soudures (O/N/H), d’encoches brusques/d’augmentations de contraintes ou de fluides incompatibles (par exemple, HF/fluorures). Les mesures d’atténuation comprennent des nuances contenant du (Gr7/Gr16) pour les environnements de crevasse/réduction, une protection complète contre les gaz inertes pendant le soudage, un contrôle strict de la contamination et une déshydrogénation/re-passivation après le soudage si nécessaire.

Question 4. Une tolérance à la corrosion est-elle requise pour les cuves en titane ?

R. Souvent faible ou nulle, compte tenu des faibles taux de corrosion généralement faibles dans le milieu prévu. Lorsque l’on s’attend à des crevasses, des dépôts ou de l’érosion, spécifiez une tolérance locale, des revêtements d’usure ou des détails renforcés en fonction de la vitesse et de la géométrie.

Question n° 5. Les navires revêtus de Ti (titane sur acier) vont-ils se délaminer ? Comment l’intégrité est-elle assurée ?

Un. Lors de l’utilisation de plaques conformes à l’explosion/au rouleau avec interface UT, une encapsulation/rechargement des bords approprié et des procédures de soudage qualifiées, un service à long terme est réalisable ; Des réparations locales de revêtement en service sont possibles si nécessaire.

Question n°6. Le test d’étanchéité à l’hélium est-il obligatoire ?

Un. Il est fortement recommandé pour les services de haute pureté, sous vide, toxiques ou de grande valeur en raison de sa sensibilité supérieure à celle des tests hydro/pneumatiques. Pour les services généraux, respectez le code et les exigences contractuelles.

Question n°7. Le titane convient-il aux systèmes pharmaceutiques/alimentaires/UPW ?

R. Oui. Le titane offre une propreté, une résistance à la corrosion et une biocompatibilité élevées, prend en charge le NEP/SIP et la repassivation ; Choisir les classes de rugosité/propreté de surface appropriées et contrôler les particules/métaux lixiviables pour répondre aux spécifications du processus.

Question n°8. Comment choisir les joints d’étanchéité et les faces de bride ?

A. Préférez l’ePTFE/PTFE ou l’enroulement en spirale avec une bande de titane, généralement sur les faces RF ; Le RTJ est réservé à des services spécifiques à haute pression. Appliquez les tables de couple du fabricant et vérifiez la charge du boulon pour éviter l’écoulement à froid et le desserrement.