Titan Grade 2 är en kommersiellt ren titankvalitet med mycket god korrosionsbeständighet, måttlig hållfasthet och goda möjligheter till formning och svetsning. Materialet används bland annat inom kemisk industri, processindustri, marin verksamhet, energi och medicinteknik.
Kvaliteten är ett vanligt val när konstruktionen ska klara korrosiva miljöer och samtidigt kunna formas eller sammanfogas. Den är starkare än Grade 1 men mer formbar än flera höghållfasta titanlegeringar.
Invex levererar titan i kommersiellt rena och legerade kvaliteter från lager och tillverkande verk.
Vad kännetecknar Titanium Grade 2?
Titanium Grade 2 består huvudsakligen av titan och tillhör gruppen kommersiellt rena titankvaliteter. Det innebär inte att materialet är kemiskt helt rent. Kontrollerade mängder av bland annat syre, järn, kol, kväve och väte ingår och påverkar dess egenskaper.
Materialet erbjuder en användbar balans mellan styrka och duktilitet. Det har högre hållfasthet än Grade 1 men behåller tillräcklig formbarhet för många industriella tillämpningar. Därför är det den mest använda kommersiellt rena kvaliteten.
Densiteten är cirka 4,5 g/cm³, vilket är betydligt lägre än för de flesta stålsorter. Materialet kan därför ge lägre vikt i konstruktioner där exempelvis rostfritt stål annars hade varit ett alternativ.
Kemisk sammansättning
Den kemiska sammansättningen regleras av den standard och produktform som materialet levereras enligt. Tabellen visar vanliga maximala halter enligt relevanta ASTM-specifikationer. Resterande andel utgörs huvudsakligen av titan.
| Ämne | Vanlig maximal viktandel |
|---|---|
| Järn | 0,30 % |
| Syre | 0,25 % |
| Kol | 0,08 % |
| Kväve | 0,03 % |
| Väte | 0,015 % |
| Titan | Resterande andel |
Syrehalten har stor inverkan på materialets mekaniska egenskaper. En högre kontrollerad syrehalt ökar generellt hållfastheten men kan samtidigt minska duktiliteten. Variationer i framför allt syre- och järnhalt bidrar till skillnaderna mellan de kommersiellt rena kvaliteterna.
Exakta krav ska alltid kontrolleras mot aktuell standard, produktform och materialintyg.
Mekaniska egenskaper
Materialet kombinerar måttlig hållfasthet med god duktilitet. De mekaniska värdena varierar beroende på dimension, produktform, leveranstillstånd och tillämplig specifikation.
Följande värden är vägledande för glödgat material:
| Egenskap | Vägledande värde |
|---|---|
| Densitet | Cirka 4,5 g/cm³ |
| Minsta brottgräns, Rm | Cirka 345 MPa |
| Sträckgräns, Rp0,2 | Cirka 275–450 MPa |
| Minsta förlängning | Cirka 20 % |
| Elasticitetsmodul | Cirka 105–120 GPa |
Uppgifterna ska inte användas som konstruktionsvärden utan kontroll mot den materialspecifikation som gäller för leveransen. Kraven kan skilja sig mellan plåt, stång, rör och andra produktformer.
Korrosionsbeständighet i krävande miljöer
När ytan exponeras för syre bildas snabbt ett tunt och stabilt oxidskikt. Skiktet skyddar den underliggande metallen och kan under gynnsamma förhållanden återbildas om ytan skadas.
Detta ger mycket god korrosionsbeständighet i många kemiska och marina miljöer. Materialet har bland annat god motståndskraft mot havsvatten, marina atmosfärer och flera oxiderande medier.
Beständigheten påverkas emellertid av hela driftsmiljön. Vid materialvalet behöver man ta hänsyn till:
- processmediets sammansättning och koncentration
- temperatur och tryck
- syretillgång
- flödeshastighet
- förekomst av spalter och avlagringar
- kontakt med andra metaller
- konstruktionens utformning
Kvaliteten är inte lämplig för alla kemiska ämnen. I vissa reducerande syror kan exempelvis Grade 7 vara ett bättre alternativ. Grade 7 utgår från en kommersiellt ren sammansättning men innehåller palladium för förbättrad beständighet i särskilt krävande miljöer.
Formning och svetsbarhet
Materialets goda formbarhet gör det användbart i exempelvis plåtkomponenter, behållare, rörsystem och processutrustning. Det kan kall- eller varmformas med metoder som anpassats efter dimension och önskad geometri.
Vid bockning behöver man ta hänsyn till att återfjädringen kan vara större än för vissa stålmaterial. Snäva radier och omfattande deformation kan kräva anpassade verktyg, flera formningssteg eller varmformning.
Kvaliteten har även god svetsbarhet. TIG-svetsning är en vanlig metod, men även andra processer kan användas beroende på konstruktionen. Svetsområdet måste rengöras noggrant och skyddas från omgivande luft med inert gas, vanligtvis argon.
Vid förhöjd temperatur reagerar titan lätt med syre, kväve och väte. Otillräcklig rengöring eller bristande gasskydd kan därför orsaka missfärgning, sprödhet och försämrade egenskaper.
Bearbetning och tillverkning
Titan kan bearbetas, men tillverkningen kräver anpassade verktyg och skärdata. Den relativt låga värmeledningsförmågan innebär att en stor del av värmen kan koncentreras nära skäreggen.
Vid skärande bearbetning är det viktigt med:
- skarpa och stabila verktyg
- lämplig skärhastighet
- jämn matning
- effektiv kylning
- stabil uppspänning
- begränsad gnidning mellan verktyg och arbetsstycke
Materialet kan även kapas och vattenskäras. Valet av metod beror på produktform, dimension, toleranskrav och efterföljande tillverkningssteg.
Invex kan tillsammans med sina samarbetspartner hjälpa till med kapning, vattenskärning och andra materialanpassade tjänster.
Vanliga standarder
Vilken standard som ska anges beror på produktformen och den avsedda användningen. Vanliga specifikationer är:
- ASTM B265 för plåt, sheet och band av titan och titanlegeringar
- ASTM B348/B348M för stång och billets
- ASTM B338 för sömlösa och svetsade rör till bland annat kondensorer och värmeväxlare
- ASTM F67 för olegerat material avsett för kirurgiska implantat
- ISO 5832-2 för olegerat material till kirurgiska implantat
- ASME SB-265 för plåt, sheet och band i tillämpningar där ASME-regelverket används
ASTM B348 gäller alltså inte alla produktformer utan specifikt stång och billets. På motsvarande sätt gäller ASTM B265 platta produkter.
Vid en förfrågan bör man ange önskad kvalitet, produktform, dimension, mängd, standard och krav på materialintyg. Det minskar risken för missförstånd och gör det lättare att säkerställa att rätt material levereras.
Vanliga användningsområden
Kombinationen av låg vikt, god formning och motståndskraft mot korrosion gör kvaliteten användbar inom flera branscher.
Kemisk industri och processindustri
Inom kemisk industri används materialet i utrustning som exponeras för korrosiva processmedier. Exempel är:
- processkärl
- rörsystem
- pumpar och ventiler
- reaktorer
- elektroder
- värmeväxlare
Rätt valt kan materialet bidra till lång livslängd och minskat underhåll. Varje applikation måste dock bedömas utifrån de faktiska processförhållandena.
Marina tillämpningar
Motståndskraften mot havsvatten gör materialet lämpligt för rörsystem, kylsystem, offshoreutrustning och avsaltningsanläggningar. Det skyddande oxidskiktet ger ett effektivt skydd i många marina miljöer.
Konstruktionens utformning och kontakt med andra metaller måste samtidigt beaktas. Skillnader i elektrodpotential kan annars medföra galvaniska effekter på material som är sammankopplade med titanet.
Energi samt olja och gas
Inom energisektorn samt olje- och gasindustrin används kvaliteten i utrustning som utsätts för saltvatten, kylvatten eller andra krävande medier. Det kan exempelvis handla om rör, kylsystem och processutrustning.
Medicinteknik
Material som uppfyller ASTM F67 eller ISO 5832-2 kan användas till medicinska implantat, kirurgiska instrument och andra medicintekniska produkter.
Det är viktigt att skilja mellan allmänt industrimaterial och en produkt som är certifierad för medicinsk användning. Medicintekniska applikationer kräver rätt standard, tillverkningskontroll, dokumentation och spårbarhet.
Arkitektur
Metallen förekommer även inom arkitektur, exempelvis i fasader, tak och andra byggnadsdetaljer. Här kan kombinationen av låg vikt, lång livslängd och ett karakteristiskt utseende vara värdefull.
Skillnaden mellan Grade 2 och Grade 5
De båda titankvaliteterna är utvecklade för olika krav. Den kommersiellt rena kvaliteten prioriterar korrosionsbeständighet, formning och enkel sammanfogning. Grade 5 är däremot en legering med cirka 6 procent aluminium och 4 procent vanadin och betecknas Ti-6Al-4V.
Grade 5 har betydligt högre hållfasthet men är generellt mindre formbart. Det används ofta i strukturella delar inom flyg- och rymdindustrin, försvar och medicinteknik.
| Egenskap | Grade 2 | Grade 5 |
|---|---|---|
| Materialtyp | Kommersiellt rent | Legering |
| Vanlig beteckning | CP Titanium | Ti-6Al-4V |
| Hållfasthet | Måttlig | Mycket hög |
| Formbarhet | God | Lägre |
| Svetsbarhet | God | God med rätt metod |
| Vanliga tillämpningar | Process, kemi och marin verksamhet | Flyg, försvar och högt belastade delar |
Jämförelsen är övergripande. Valet måste baseras på konstruktionens belastning, temperatur, miljö, produktform och tillämpliga standarder.
Hur väljer man rätt titankvalitet?
Den kommersiellt rena kvaliteten är ofta ett bra val när korrosionsbeständighet, låg vikt och möjlighet till formning är centrala krav. Legerade alternativ kan vara lämpligare när konstruktionen kräver hög hållfasthet eller andra särskilda egenskaper.
Följande behöver bedömas innan materialet beställs:
- mekanisk belastning
- kemisk miljö
- drifttemperatur
- krav på vikt
- formnings- och bearbetningsmetod
- svetsprocess
- produktform och dimension
- tillämplig standard
- dokumentation och spårbarhet
- kostnad under konstruktionens förväntade livslängd
Rätt material är det som uppfyller konstruktionens samlade krav, inte nödvändigtvis det alternativ som har högst enskilda materialvärden.
Vanliga frågor om titan
Är Grade 2 rent titan?
Kvaliteten räknas som kommersiellt ren. Den består huvudsakligen av titan men innehåller kontrollerade mängder av bland annat syre, järn, kol, kväve och väte.
Är materialet en titanlegering?
Det betecknas normalt inte som en konventionell legering eftersom inga större mängder legeringsämnen har tillsatts avsiktligt. Det tillhör gruppen kommersiellt rena kvaliteter.
Vad är skillnaden jämfört med Grade 1?
Grade 1 har lägre hållfasthet och bättre möjlighet till kraftig formning. Grade 2 är starkare men behåller god duktilitet och motståndskraft mot korrosion.
Kan materialet användas i havsvatten?
Ja, det har mycket god beständighet mot havsvatten och marina atmosfärer. De faktiska driftsförhållandena, konstruktionen och kontakten med andra metaller måste dock alltid bedömas.
Kan kvaliteten svetsas?
Ja. Goda resultat förutsätter noggrann rengöring och ett effektivt skydd med inert gas medan materialet är tillräckligt varmt för att reagera med omgivande luft.
Vilka produktformer kan Invex leverera?
Invex levererar materialet som bland annat plåt och stång. Tillgängliga dimensioner, standarder, leveranstider och krav på materialintyg bekräftas vid förfrågan.
Titan Grade 2 från Invex
Materialet är ett mångsidigt val för miljöer där låg vikt, korrosionsbeständighet och möjlighet till formning eller svetsning är viktiga. Det används inom allt från kemisk processutrustning och marina system till medicintekniska produkter.
Invex levererar material från lager och tillverkande verk. Vid återkommande behov kan Invex även erbjuda lagerhållning för avropsorder samt kapning, vattenskärning och bearbetning tillsammans med sina samarbetspartner.
