Vasos de pressão de titânio
Indústrias de titânio : Oct. 24, 2025Vasos de pressão de titânio
Os vasos de pressão de titânio são fabricados a partir de titânio comercialmente puro ou ligas de titânio (invólucro, cabeçotes, bicos, etc.) e são usados para armazenar ou transportar meios agressivos sob temperatura e pressão especificadas.
Eles fornecem resistência à corrosão a longo prazo para cloro úmido, meios contendo cloreto, água do mar e uma variedade de ácidos e álcalis, enquanto sua alta relação resistência-peso e baixa densidade reduzem o tempo de inatividade e a manutenção. Eles também atendem aos requisitos de alta pureza/baixo lixiviável, proporcionando um custo total de propriedade mais baixo.
Para serviço contínuo, recomenda-se ≤250 °C; ≥300 °C requer avaliação dedicada.
Introdução aos vasos de pressão de titânio
Um vaso de pressão de titânio usa invólucro de titânio/liga de titânio, cabeçotes, bicos e passagens de visita para armazenar ou processar meios corrosivos a temperatura/pressão definida. Ele resiste à água do mar/cloretos/ácidos, tem uma alta relação resistência-peso e baixa lixiviação, melhorando o tempo de atividade e a pureza.
Usos típicos: cloro-álcalis, dessalinização/resfriamento offshore, química fina, eletrólise/galvanoplastia. Escolha titânio completo para necessidades de tamanho pequeno-médio, baixa-média pressão e alta pureza; pick Ti-folheado em aço para economia de parede espessa, alta pressão ou grande diâmetro.
Projeto para ASME Seção VIII; qualificar soldagem de acordo com a Seção IX da ASME. Use materiais ASTM/ASME SB (por exemplo, B265/B348/B338/B861/B381/B363) e verifique com testes hidro/pneumáticos, testes opcionais de vazamento de hélio e NDT (RT/UT/PT).
Especificações e Conformidade
Código do projeto: ASME BPVC Seção VIII (Div. 1 / Div. 2)
WPS / WPQ: de acordo com a Seção IX da ASME
Tira/folha/placa: ASTM B265 / ASME SB-265
Barra: ASTM B348 / ASME SB-348
Cachimbo: ASTM B861 (sem costura) / B862 (soldado) = ASME SB-861 / SB-862
Tubulação do trocador de calor: ASTM B338 / ASME SB-338
Forjadas: ASTM B381 / ASME SB-381
Encaixes de tubulação: ASTM B363 / ASME SB-363
Escopo e Parâmetros
| Categoria | Intervalo / notas típicas |
|---|---|
| Classes de materiais | Titânio CP Gr1 / Gr2; ligas Gr7 (modificadas por Pd, para fendas/meios redutores) / Gr12; Gr5 pode ser considerado onde é necessária maior resistência (soldabilidade/corrosão a ser especialmente qualificada). |
| Temperatura de projeto | Normalmente –50 °C a 300 °C; ≤ 250 °C recomendado para serviço contínuo para mitigar os riscos de ativação/fragilização. |
| Pressão de projeto | Normalmente ≤ 4,0 MPa (≈ 40 bar); classificação final determinada por cálculos ASME e material/espessura. |
| Geometria | Diâmetro ≤ 3048 milímetros (120 pol); comprimento ≤ 7620 milímetros (300 pol.); espessura da parede ≤ 75 mm (≈ 2,95 pol.). |
| Configurações | Vasos verticais/horizontais, colunas, invólucros de trocadores de calor / folhas de tubos, etc. |
| Documentação e testes | EN 10204 3.1/3.2 CTM; END (UT/RT/PT); testes hidrostáticos e pneumáticos/de vazamento; testemunho de terceiros, conforme necessário. |
| Normas aplicáveis | ASME Seção VIII (projeto/fabricação/inspeção), ASME Seção IX (qualificação de soldagem); especificações de material comum ASTM B265 / B338 / B381, etc .; PED/NACE conforme os requisitos do projeto. |
Componentes de vasos de pressão de titânio
Limite de pressão
A concha e os cursos de concha são laminados a partir de placa de titânio CP (ASTM B265) e soldados a topo, com Gr2 / Gr7 / Gr12 selecionado por meio e serviço; A superfície interna pode ser polida e limpa. As cabeças são de material correspondente, suportando a formação de rotação e a remodelação pós-soldagem em tipos elípticos, côncavos, cônicos ou planos. As passagens de visita/orifícios de mão podem ser de abertura rápida ou aparafusadas, com vedações sanitárias e visor/visor opcional.
Bicos & Extremidades
Os bicos de processo cobrem os pontos de alimentação/retirada, circulação, ventilação/manta e drenagem/condensado, normalmente emparelhados com tubo de titânio (ASTM B338); Almofadas de reforço e revestimentos/guias de fluxo interno podem ser adicionados conforme necessário. As conexões finais incluem flanges de titânio (RF/FF/TG/RTJ), ponteiras sanitárias Tri-Clamp, rosqueadas (NPT/BSP/Metric) e extremidades de solda de topo. Juntas e fixadores estão disponíveis nas opções de titânio, à base de níquel e não metálicas; Os fixadores podem ser totalmente de titânio ou compatíveis com corrosão.
Internos
Os componentes internos podem incluir guias de fluxo, defletores e divisórias para otimizar o tempo de residência e a transferência de massa. Os sistemas de distribuição/coleta compreendem tubos de pulverização, distribuidores, bandejas, filtros/cestos e eliminadores de névoa (malha de arame ou palhetas). As zonas propensas à erosão podem usar revestimentos de desgaste ou revestimentos substituíveis; Os projetos integrados de troca de calor/filtragem podem adicionar folhas de tubos de titânio, feixes de tubos ou assentos de cartucho.
Suportes & Revestimento
As opções de suporte incluem selas, saias, pernas/alças e alças de elevação, com pontos de elevação e marcas de centro de gravidade fornecidas antes do envio. O isolamento e o revestimento podem ser configurados com lã mineral/aerogel mais revestimentos de alumínio/aço inoxidável, com controle e drenagem adequados do condensado. Durante o transporte ou espera, os bicos são protegidos com persianas/tampas e o recipiente pode ser preservado internamente (por exemplo, purga de gás inerte).
Instrumentação e Segurança
As conexões de instrumentos são fornecidas para pressão, nível (magnético/DP/radar), poços termométricos e amostragem. A proteção de segurança inclui válvulas de segurança e discos de ruptura em arranjos simples ou em série/paralelo, com testemunhagem de terceiros disponível. As aberturas de serviço e os visores facilitam a inspeção on-line e a limpeza e manutenção CIP/SIP.
Vasos de pressão totalmente revestidos de titânio vs. titânio
| Métrica-chave | Vaso de pressão de titânio completo | Vaso de pressão revestido de aço Ti (ASTM B898) | Recomendação |
|---|---|---|---|
| Limite de corrosão | Mais robusto: excelente em condições de alto teor de cloreto, cloro úmido e respingos de água do mar/fendas. | Lado da mídia protegido por camada de titânio; O desempenho depende da qualidade do revestimento e da vedação das bordas. | Água do mar extrema/ultrapura/estagnada → titânio completo |
| Custar | CAPEX mais alto devido a metais básicos e de adição caros. | ~ 20-60% menor que o titânio completo. | Projetos sensíveis ao orçamento ou muito grandes → Folheados |
| Peso | Isqueiro; melhor para plataformas elevatórias e offshore. | O substrato de aço carrega carga; peso morto mais pesado. | Titânio → Full com peso crítico |
| Tamanho & parede espessa | Os custos aumentam acentuadamente para tamanhos muito grandes ou paredes grossas. | Mais econômico/agendável para unidades de grande diâmetro e parede espessa. | Muito grande ou de parede espessa → folheado |
| Manutenção e risco | Nenhuma interface diferente; normalmente sem revestimento e de baixa manutenção. | Deve monitorar a delaminação da ligação/borda e o vazamento ao longo da vida útil. | Alto custo de tempo de inatividade → titânio completo |
| Aplicações típicas | Cloro-álcali, água do mar/dessalinização, vácuo/serviço ultrapuro, tanques criogênicos aeroespaciais. | Absorvedores/depuradores, invólucros de trocadores de calor, grandes tanques de armazenamento. | Híbrido possível: titânio completo em áreas molhadas críticas + revestido em outro lugar. |
Aplicativos
Sistemas oxidantes de cloro-álcalis / cloro-contendo
Os vasos de pressão de titânio são amplamente utilizados para reatores, depuradores, tanques de armazenamento, passagens e bicos. A resistência inerente do titânio à corrosão por pites, corrosão em frestas e rachaduras por corrosão sob tensão em meios de cloreto permite um serviço longo e sem revestimento, reduzindo o tempo de inatividade e a manutenção. Ele resolve falhas comuns de aço inoxidável em cloretos (corrosão, descascamento e vazamento de revestimento de borracha).
Água do mar / dessalinização e resfriamento offshore
Para conchas de dessalinização, conchas de refrigerador de água do mar e tanques de água do mar, o titânio completo combina resistência à corrosão da água do mar com baixo peso. Ele mantém o desempenho em altas velocidades de fluxo e estende os intervalos de retubulação/manutenção, abordando corrosão rápida, falha de revestimento e vazamento relacionado à incrustação típico de sistemas de aço/revestimento de carbono.
Produtos químicos finos / PTA / meios ácidos
Em reatores, cristalizadores, carcaças de filtro e carretéis de conexão, a superfície limpa do titânio e os lixiviáveis de baixo metal resistem a uma ampla gama de ácidos, reduzindo o risco de contaminação do lote. Evita a contaminação secundária da delaminação do revestimento e reduz as paradas por vazamentos ou revestimento.
Eletrólise / SX-EW, galvanoplastia e tratamento de água
Para tanques de eletrólitos, resfriadores, carcaças de filtro e recipientes de dosagem/neutralização, o titânio resiste a sistemas de iodetos ácidos e desinfetantes à base de cloro; Sua superfície limpa facilmente e resiste à incrustação. Ele supera o cobre/aço inoxidável em ambientes de névoa ácida e cloreto, reduzindo vazamentos e substituições de remendos e aumentando o tempo de atividade.
Equipamentos sensíveis ao peso / aeroespacial e nova energia
Em recipientes leves, garrafas de gás e unidades químicas especiais, a alta relação resistência-peso, resistência à corrosão e baixa densidade do titânio proporcionam redução significativa de massa sem comprometer a segurança, resolvendo problemas de excesso de peso e confiabilidade causados pela ferrugem em equipamentos de aço tradicionais.
Fabricação
Soldagem
Limpeza pré-soldagem: Prepare chanfros/ranhuras conforme necessário e remova óxido, graxa, rebarbas e poeira dentro de 25 mm em ambos os lados usando escovas inoxidáveis ou não metálicas dedicadas; Finalize com acetona ou etanol para garantir uma superfície limpa e seca.
Blindagem: Use blindagens de arrasto dedicadas/proteção superior e traseira durante a soldagem; Coordenar os operadores para que a blindagem permaneça até que a solda esfrie. A proteção traseira é crítica, especialmente para soldagem de um lado ou conformação de dois lados.
Técnica: Mantenha uma lacuna de raiz apropriada para um arco / poça estável. Mantenha o tungstênio próximo e a soldagem contínua e estável enquanto monitora a profundidade e o fluxo da piscina; Siga rigorosamente os níveis de corrente qualificados (sem sobrecorrente). Permita o tempo de resfriamento especificado entre as passagens. Mantenha a área seca e livre de poeira; Velocidade do ar ambiente < 2 m/s to avoid arc instability.
Usinagem
Use torneamento-fresamento-mandrilamento de configuração única para terminar as faces de vedação do flange, furos de bico e furos de parafuso. Faces de flange de acordo com ASME B16.5 (RF/FF/TG/RTJ); as conexões finais suportam roscas NPT/BSP/Metric e ponteiras sanitárias Tri-Clamp. Prepare chanfros de bico por código e desenho; faces de vedação da máquina de acabamento após a soldagem. Acessórios dedicados e inspeção em processo garantem geometria e intercambialidade com juntas e tubulações padrão.
Tratamento de superfície
Siga a limpeza específica do titânio: desengordure → enxágue com água DI → remoção de decapagem/descoloração da solda → passivação → secagem limpa. O polimento mecânico/eletropolimento opcional melhora a capacidade de limpeza e o fluxo; as cavidades cegas são projetadas para serem compatíveis com CIP/SIP. Antes do envio, realize verificações visuais/boroscópio e testes de vazamento/pressão, instale persianas/tampas em todas as portas, aplique preservação de gás inerte conforme necessário e embale em caixas de exportação com bases reforçadas.
Inspeção e Teste
Exame não destrutivo (EQM).
Realizar UT/RT/PT em peças de pressão designadas e soldas críticas de acordo com os desenhos e normas aplicáveis; reter indicações/filmes e relatórios originais para garantir total rastreabilidade.
Teste de pressão e vazamento.
Realize testes hidrostáticos ou pneumáticos de acordo com ASME BPVC UG-99/UG-100, seguindo os procedimentos aprovados de ITP/ATP. Para serviço de alta pureza ou vácuo, adicione detecção de vazamento de espectrômetro de massa de hélio (MSLD) com sensibilidade de aceitação conforme especificado no contrato/ITP (por exemplo, ≤ 1×10⁻⁶ mbar· L/s). Os locais suspeitos devem ser isolados e testados novamente até que os critérios de aceitação sejam atendidos.
Verificação de componentes críticos e de entrada.
Verificar a composição química via ICP-OES/PMI; realizar testes mecânicos (por exemplo, ASTM E8/E23) quando necessário; Conclua inspeções dimensionais e visuais em relação a desenhos e folhas de dados aprovados.
Rastreabilidade e entregas.
Mantenha a rastreabilidade do calor/lote para materiais, metais de adição e gases de proteção durante toda a fabricação. Entregar um pacote de documentação incluindo EN 10204 3.1/3.2 MTC, WPS/PQR/WPQ qualificado, relatórios de EQM, registros de teste hidro/pneumático/hélio, instruções de embalagem e preservação; providenciar testemunho de terceiros (por exemplo, SGS/BV/DNV/TÜV) ou inspeção de residentes quando especificado.
FAQ (Técnico)
1º trimestre. Qual é o "melhor" metal para um vaso de pressão?
Um. Depende do serviço: 304/316L/duplex (2205/2507) para corrosão geral com cloretos moderados; ligas de níquel para ácidos de alta temperatura, fortemente oxidantes/redutores; Ligas de titânio/titânio para água do mar, cloro úmido, hipocloritos, sistemas de oxidação de cloreto e meios de alta pureza - oferecendo longa vida útil e menor custo total de propriedade em tais ambientes.
2º trimestre. O titânio pode suportar a pressão do fundo do mar (externa)?
Um. Sim - quando projetado para pressão externa. A capacidade é governada por verificações de geometria, espessura da parede, reforço e flambagem de acordo com os gráficos de pressão externa da Seção VIII da ASME. A prática comum emprega conchas esféricas ou cilindros curtos com anéis/nervuras de reforço, seguidos de testes de pressão externa e NDE.
3º trimestre. O titânio racha sob pressão?
Um. Não quando o design em conformidade com o código e a soldagem qualificada são aplicados. Os riscos surgem de captação/fragilização por hidrogênio, contaminação da solda (O/N/H), entalhes afiados/elevadores de tensão ou meios incompatíveis (por exemplo, HF/fluoretos). As mitigações incluem graus de rolamento de Pd (Gr7/Gr16) para ambientes de fenda/redução, proteção total contra gás inerte durante a soldagem, controle rigoroso de contaminação e desidrogenação/repassivação pós-soldagem, quando necessário.
4º trimestre. É necessária uma tolerância de corrosão para vasos de titânio?
A. Geralmente baixo ou zero, dadas as taxas de corrosão tipicamente baixas no meio pretendido. Onde são esperadas fendas/depósitos/erosão, especifique uma tolerância local, revestimentos de desgaste ou detalhes reforçados com base na velocidade e geometria.
Pergunta 5. Os vasos revestidos de Ti (titânio sobre aço) delaminarão? Como a integridade é garantida?
Um. Ao usar placa colada por explosão/rolo compatível com interface UT, encapsulamento/sobreposição de borda adequado e procedimentos de solda qualificados, o serviço de longo prazo é possível; Reparos de revestimento local em serviço são possíveis, se necessário.
6º trimestre. O teste de vazamento de hélio é obrigatório?
Um. É altamente recomendado para serviços de alta pureza, vácuo, tóxicos ou de alto valor devido à sua sensibilidade superior em comparação com os testes hidropneumáticos. Para serviços gerais, siga o código e os requisitos contratuais.
Pergunta 7. O titânio é adequado para sistemas farmacêuticos/alimentícios/UPW?
R. Sim. O titânio oferece alta limpeza, resistência à corrosão e biocompatibilidade, suporta CIP/SIP e repassivação; Selecione as classes apropriadas de rugosidade/limpeza da superfície e controle as partículas/lixiviáveis metálicos para atender às especificações do processo.
Pergunta 8. Como as juntas e faces de flange devem ser selecionadas?
A. Prefira ePTFE / PTFE ou enrolado em espiral com tira de titânio, geralmente em faces de RF; O RTJ é reservado para serviços específicos de alta pressão. Aplique as tabelas de torque do fabricante e verifique a carga do parafuso para evitar fluxo frio e afrouxamento.
