Титановая труба: марки, ГОСТы и где она нужна

Титановая труба стоит заметно дороже нержавеющей, поэтому её не ставят «на всякий случай». Её ставят туда, где нержавейка не живёт.

Главный враг нержавейки — хлориды. Морская вода, рассолы, растворы хлоридов, гипохлорит. Хромоникелевая сталь в таких средах получает точечную и щелевую коррозию: на целой с виду трубе появляются сквозные точки. Титан в тех же условиях покрыт плотной оксидной плёнкой, которая восстанавливается сама, и практически не корродирует.

Отсюда типичные места работы титановых труб:

Теплообменники на морской воде — судовые, береговые, опреснительные установки. Хлорное и химическое производство — трубопроводы с растворами хлоридов и влажным хлором. Гальваника — нагреватели и змеевики в ваннах. Медицинское и пищевое оборудование — где важна инертность металла. Авиация и судостроение — где решает сочетание прочности и малого веса.

Если среда обычная — вода, пар, пищевые продукты без соли, атмосфера, — нержавейка справится дешевле. Смотрите раздел труба нержавеющая.

Химический состав титана и его сплавов задаёт ГОСТ 19807-74. Для труб чаще всего встречаются такие марки.

Для большинства промышленных задач выбор сводится к ВТ1-0. Он хорошо сваривается, достаточно прочен для трубопровода и теплообменника и держит те среды, ради которых титан вообще берут. Более прочные сплавы нужны там, где давление или вес конструкции заставляют уменьшить стенку.

Общий разбор марок титана — в статье ВТ1-0, ВТ6, ОТ4: марки и применение.

ГОСТ 21945-76 — бесшовные горячекатаные трубы из сплавов на основе титана. Толстостенные и крупные размеры для деталей и конструкций.

ГОСТ 22897-86 — бесшовные холоднодеформированные трубы, то есть холоднокатаные и холоднотянутые. Марки ВТ1-0, ПТ-1М, ПТ-7М и ОТ4. Размеры точнее, поверхность чище, стенка тоньше — это основная труба для теплообменников и трубопроводов.

ГОСТ 24890-81 — сварные трубы из титана ВТ1-00, ВТ1-0 и сплава ОТ4-0. Их делают из ленты непрерывной аргонодуговой сваркой. Стандарт делит их на две группы: А — отожжённые, с травленой поверхностью, и Б — без термообработки, сразу после сварки, без травления.

Разница между группами важна для заказа. Труба группы А после отжига снимает напряжения от сварки и формовки, поверхность у неё однородная. Группа Б дешевле, но для ответственных применений и агрессивных сред лучше заказывать А.

Бесшовная или сварная — решает среда и давление. Для тонкостенных теплообменных трубок малого диаметра сварная труба с отжигом — нормальная практика. Для высокого давления и толстой стенки берут бесшовную.

Плотность титана — около 4,5 г/см³ против 7,85 у стали. Труба того же размера весит примерно 57 % от стальной.

Вес метра = 0,01414 × (D − s) × s, где D — наружный диаметр, s — стенка, в миллиметрах; результат в килограммах. Для стали в той же формуле стоит коэффициент 0,02466.

Практическое следствие для закупки: цену титановой трубы сравнивают с нержавеющей за метр, а не за килограмм. За килограмм титан выглядит гораздо дороже, но в килограмме титановой трубы почти вдвое больше метров.

Размеры в наличии — в разделе труба титановая: например, 32 × 2 ВТ1-0, 110 × 6 ПТ-7М.

Титан не универсален, и у него есть среды, где он хуже нержавейки или разрушается быстро.

Плавиковая кислота и фториды. Разрушают защитную оксидную плёнку. Даже небольшое содержание фторидов в растворе — повод для отдельной проверки.

Горячие концентрированные восстановительные кислоты — соляная и серная. В разбавленном и холодном виде титан с ними справляется, при росте концентрации и температуры — нет. Здесь нужен расчёт по таблицам коррозионной стойкости, а не общее правило.

Сухой хлор. Парадокс, который стоит запомнить: во влажном хлоре титан стоек отлично, а с сухим хлором реагирует. Если в системе возможна осушка газа, титан туда не ставят.

Высокие температуры на воздухе. Выше нескольких сотен градусов титан активно поглощает кислород и азот и охрупчивается. Для горячих газоходов берут жаропрочные стали.

Практический вывод: прежде чем заказывать титан, выпишите полный состав среды, концентрации и температуру. Решение «ставим титан, он же ничего не боится» иногда заканчивается дороже, чем нержавейка.

Сварка только в полной защите аргоном. Горячий титан жадно поглощает кислород, азот и водород из воздуха и становится хрупким. Поэтому защищают не только сварочную ванну, но и корень шва изнутри трубы, и остывающий шов снаружи — до тех пор, пока металл не остынет.

Качество защиты видно по цвету шва. Серебристый или светло-соломенный — норма. Синий и фиолетовый — защиты не хватило. Серый или белёсый налёт — металл насыщен газами, шов хрупкий, его вырезают и переваривают.

Контакт с другими металлами. В морской воде и электролитах титан ведёт себя как благородный металл. Если соединить его напрямую со сталью или алюминием, коррозия ускорится — но не у титана, а у соседа. Стальной фланец на титановой трубе в морской воде съедается быстрее обычного. Поэтому в таких узлах ставят изолирующие прокладки и втулки или делают всю арматуру из титана.

И последнее: титановую трубу не режут абразивом, которым до этого резали сталь, и не зачищают стальными щётками. Частицы железа, вмятые в поверхность, становятся очагами коррозии.

Какой ГОСТ на титановые трубы?

Три стандарта по способу изготовления: ГОСТ 21945-76 — бесшовные горячекатаные, ГОСТ 22897-86 — бесшовные холоднодеформированные, ГОСТ 24890-81 — сварные. Химический состав марок задаёт ГОСТ 19807-74.

Какая марка титана нужна для трубы?

Для большинства промышленных задач — ВТ1-0: хорошо сваривается и держит хлориды. ПТ-7М и ПТ-1М прочнее и применяются в трубопроводах судостроения и энергетики. ВТ1-00 и ОТ4-0 часто идут на сварные трубы.

Сколько весит метр титановой трубы?

Считается по формуле 0,01414 × (D − s) × s. Труба 32 × 2 весит 0,85 кг на метр, 56 × 3 — 2,25 кг. Это примерно 57 % от веса стальной трубы того же размера.

Чем титановая труба лучше нержавеющей?

Стойкостью к хлоридам: морской воде, рассолам, гипохлориту. Там, где нержавейка получает точечную коррозию, титан практически не корродирует. В обычных средах нержавейка справляется дешевле.

Чем отличаются сварные трубы группы А и Б?

По ГОСТ 24890-81 трубы группы А отжигают и травят после сварки, группу Б поставляют сразу после сварки без обработки. Для агрессивных сред и ответственных узлов берут группу А.

Как варят титановые трубы?

Аргонодуговой сваркой с защитой ванны, корня шва изнутри и остывающего металла снаружи. Шов должен быть серебристым или светло-соломенным; серый налёт означает брак.

Можно ли соединять титан со сталью?

В морской воде и электролитах напрямую — нежелательно: сталь в такой паре корродирует быстрее. Узлы изолируют прокладками и втулками или делают полностью из титана.

Титановую трубу берут туда, где нержавейка сдаётся: в морскую воду, рассолы, хлоридные растворы, влажный хлор.

Основная марка — ВТ1-0. Бесшовные трубы идут по ГОСТ 21945-76 и 22897-86, сварные — по ГОСТ 24890-81, где группа А отожжена и протравлена, а группа Б нет.

Титан почти вдвое легче стали: метр трубы 32 × 2 весит 0,85 кг. Поэтому сравнивать цену с нержавейкой нужно за метр, а не за килограмм.

Две вещи, которые решают судьбу титанового трубопровода: полная аргоновая защита при сварке и изоляция от стали и алюминия в электролите. И один вопрос до заказа: нет ли в среде фторидов, сухого хлора и горячих концентрированных кислот.

Размеры и марки в наличии — в разделе труба титановая, весь титан — в разделе титан.