Selección del grado de brida de titanio para medios químicos

Elección de grado de brida de titanio para medios químicos

Una brida de titanio en una planta química rara vez falla en el centro de la cara. Falla en el estrecho espacio entre la junta y la brida, donde el líquido permanece quieto, se consume el oxígeno y se concentran los cloruros. El titanio resiste el medio en flujo mejor que cualquier grado de acero inoxidable, pero el grado debe coincidir con la química, y la unión debe construirse de manera que la grieta permanezca limpia. Estas bridas son Gr1, Gr2, Gr5 y Gr7, ANSI B16.5 y GB/T 9112, DN 15 a 600, en cuello de soldadura, deslizante, ciega y formas hexagonales o planas personalizadas mecanizadas según plano.

Lo que decide el medio

La primera pregunta es si el ácido oxida o reduce. El titanio depende de una fina película de óxido, y los medios oxidantes como el ácido nítrico o el cloro húmedo reconstruyen esa película más rápido de lo que la atacan. Los ácidos reductores como el clorhídrico o el sulfúrico diluido despojan la película, y ahí es donde la adición de paladio en Gr7, o el molibdeno y el níquel en Gr12, es lo que mantiene la superficie pasiva. Equivocarse en esto es el error más común y más costoso en la selección de bridas para servicio químico.

Guía de medios a grados

La tabla es un punto de partida, no una carta de corrosión. La concentración, la temperatura, la aireación y la presencia de fluoruros o cloro libre cambian el límite, y donde un servicio se encuentra cerca del límite, la respuesta honesta es una prueba de cupón en lugar de una suposición de grado.

Acabado de cara y elección de junta

La junta cumple dos funciones y solo una de ellas es sellar. También decide qué tan apretado es el espacio y cuánto cloruro puede concentrarse allí. Una junta de espiral con relleno de grafito o PTFE es la respuesta general para servicio químico; una cubierta de PTFE es adecuada para alta pureza y menor presión; una lámina de fibra comprimida es para líneas de agua y servicios públicos donde se elige titanio para el lado del agua de mar en lugar del lado del proceso.

Por qué el espacio determina la vida útil

El titanio no es atacado por cloruros neutros a temperatura ambiente, por eso sobrevive al agua de mar cuando el 316L no lo hace. Dentro de una grieta de junta, la química es diferente: el líquido está estancado, se consume oxígeno, el pH cae y el cloruro se concentra. Por encima de aproximadamente 70 a 80 C, esa combinación puede comenzar la corrosión por grietas incluso en Gr2. Las defensas prácticas son un acabado de cara liso, una junta que no deja un espacio muerto amplio, juntas de cara completa o confinadas en servicio agresivo, y Gr7 donde la temperatura no se puede mantener baja.

Pernos y acoplamiento galvánico

El titanio se encuentra alto en la serie galvánica, por lo que es el cátodo y el acero circundante se convierte en el ánodo. Los pernos de acero a través de una brida de titanio se corroerán más rápido que los mismos pernos a través de una brida de acero, y las arandelas y el acero de soporte sufren de la misma manera. Las mangas y arandelas aislantes, una cara de perno pintada o recubierta, o pernos de titanio con un compuesto antiagarrotamiento funcionan; lo que no funciona es mezclar materiales y esperar. Los pernos de titanio se agarrotan mucho en las roscas de titanio, por lo que el lubricante no es opcional.

Montaje sin sobreesfuerzo de la brida

La precarga se establece a partir de la junta, no de la llave. La fuerza de perno requerida es la tensión de asiento de la junta multiplicada por el área de la junta, más la carga operativa, y el par sigue la relación habitual T igual a K por F por d, con K alrededor de 0.20 para roscas lubricadas. Un perno M20 a 60 kN, por lo tanto, requiere aproximadamente 240 Nm, aplicado en un patrón de estrella en tres pasadas. El titanio tiene un módulo más bajo que el acero, aproximadamente 110 GPa frente a 207, por lo que la misma carga de perno produce más estiramiento del perno y el ensamblaje es más sensible a la relajación y al ciclo térmico.

Formas hexagonales, planas y personalizadas

No todas las uniones son de cuello de soldadura estándar. Las bridas hexagonales se utilizan donde se necesita una llave plana en el cuerpo de una válvula, un visor o una conexión de instrumento, y las bridas planas o rectangulares aparecen en las tomas de equipos, tanques y conductos. Estas se mecanizan a partir de placa o de un anillo forjado, se verifican según el plano en lugar de una tabla estándar, y la ruta de la placa generalmente se limita a clases más bajas y secciones más delgadas porque el flujo de grano a través del espesor es más débil que un cubo forjado. Donde la unión ve ciclos o clasificaciones de clase altas, una forma forjada es la respuesta más segura, incluso si cuesta más mecanizarla.

Realidad de temperatura y presión

El rango de trabajo publicado para estas bridas es de menos 60 a 250 C. El titanio mantiene una resistencia útil hasta aproximadamente 300 C en Gr2 y aproximadamente 400 C en Gr5, y por encima de eso, la fluencia se convierte en el caso de diseño en lugar de la fluencia. La clase de presión sigue a la junta y a los pernos tanto como a la brida misma, por lo que una junta Clase 150 con una junta de espiral no es la misma estructura que la misma fundición con una lámina de fibra, y la clasificación del ensamblaje es la más baja de las dos.

Inspección y registros

Cada colada se verifica mediante PMI para que Gr2 no se sustituya por Gr7, y las caras se inspeccionan mediante PT después del mecanizado porque una solape o una marca de herramienta en la cara de sellado es una vía de fuga. Se utiliza UT en secciones más pesadas y en cubos forjados. El informe dimensional cubre el acabado de la cara, la escuadra, el espaciado de los agujeros de los pernos y el espesor, y un certificado 3.1 según EN 10204 vincula la brida a su número de colada. Para una planta química, estos documentos son generalmente la razón por la que la brida se acepta en la recepción de mercancías.

Pedido de una brida para servicio químico

Envíe la lista de líneas en lugar de un solo tamaño: estándar y tamaño, clase o PN, tipo de cara, grado, tipo de junta, material del perno y el medio con su concentración y temperatura. Agregue el acabado, la prueba y el paquete de documentos. Donde el medio es un ácido reductor, dígalo en la etapa de consulta, porque cotizar Gr2 para una línea de clorhídrico es una brida barata y una parada de producción costosa.

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