Titaani- ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien suorituskyvyn vertailu

Olipa kyseessä teollinen tuotanto tai jokapäiväinen elämämme, luotamme metalliputkiin erilaisiin sovelluksiin. Putkia pidetään yhtenä ihmisyhteiskunnan peruskomponenteista. Samoin eri materiaaleista valmistetut putket löytävät paikkansa omissa sovelluksissaan vaihtelevan suorituskyvyn ja hintaluokituksen vuoksi. Ruostumattomat teräsputket ovat kiistatta yleisimmin käytettyjä putkia jokapäiväisessä elämässämme.

 

Tänään tarkastelemme titaani- ja ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien suorituskykyä.

 

 

Kemialliset ja fysikaaliset perusominaisuudet

 

Kemiallinen koostumus

 

Titaaniputket luokitellaan puhtaaksi titaaniksi ja titaaniseoksiksi. Titaaniseokset sisältävät yhtä tai useampaa seosttavaa lisäainetta, tyypillinen esimerkki on TC4, joka sisältää 6 % Al ja 4 % V. Titaanista ja titaaniseoksesta valmistetut putket koostuvat pääasiassa titaanista.

 

Ruostumattomat teräsputket koostuvat pääasiassa elementeistä, kuten raudasta, kromista ja nikkelistä. Eri laatuluokat luokitellaan seostekomponenttien perusteella. Yleisimmin käytettyjä ruostumattomia teräslajeja ovat 304, 316 ja 430.

 

Korroosionkestävyys

 

Titaanilla on erinomainen korroosionkestävyys. Titaaniputket kestävät hyvin useimpia syövyttäviä aineita, erityisesti merivesi- ja kloridiliuoksia. Tämä johtuu siitä, että titaaniseokset muodostavat tiheän passivointikalvon useissa eri väliaineissa, mukaan lukien ilmassa, vedessä, hapoissa ja emäksissä, mikä estää tehokkaasti lisäkorroosiota. Vaikka ruostumattomilla teräsputkilla on myös hyvä korroosionkestävyys, ne ovat yleensä huonompia kuin titaaniputket.

 

Voima ja paino

 

Titaanin tiheys on 4,54 g/cm³. Ruostumattoman teräksen tiheys vaihtelee seoksesta riippuen, useimpien ruostumattomien terästen välillä 7,70 - 8,00 g/cm³. Siksi titaani on huomattavasti kevyempää kuin ruostumaton teräs. Vaikka ruostumattomien teräsputkien lujuus on suurempi, niiden ominaislujuus on silti pienempi kuin titaaniputkien.

 

Korkea{0}}lämpötilankestävyys

 

Titaaniseokset säilyttävät erinomaisen lujuuden ja sitkeyden yli 600 asteessa, mikä tekee niistä ihanteellisia käytettäviksi korkeissa-lämpötiloissa. Ruostumattomat teräsputket kestävät myös hyvin lämpötilaa, mutta ne voivat kohdata virumismuodonmuutoksia tietyissä korkeissa lämpötiloissa.

 

Kustannukset ja hitsattavuus

 

Titaanin metallurginen prosessi on monimutkainen. Titaanilla on korkea sulamispiste, 1668 astetta ± 5 astetta, ja se on kemiallisesti erittäin aktiivinen, erityisesti interstitiaalisten elementtien, kuten hapen, typen, vedyn ja hiilen, kanssa. Tämä luo merkittäviä haasteita tulenkestävien materiaalien ja ilmakehän valinnassa sulatettaviksi.

 

Siksi titaania voidaan sulattaa vain täydellisessä tyhjiössä. Lisäksi titaaniseosten käsittely vaatii erikoislaitteita, työkaluja, parametreja ja voiteluaineita; muuten voi helposti ilmaantua ongelmia, kuten koneistusvirheitä, lämpöhalkeilua, hapettumista ja palamista. Titaaniseoksen prosessointikustannukset ovat korkeammat kuin ruostumattoman teräksen, ja tämän seurauksena titaaniseosputkien hinta on huomattavasti korkeampi kuin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien hinta.

 

Titaaniputkien hitsattavuus on hyvä, mutta erityistä huomiota on kiinnitettävä hapettumisen estämiseen. Ruostumattomien teräsputkien hitsattavuus on hyvä, mutta tietyntyyppisillä ruostumattomilla teräksillä voi hitsauksen aikana esiintyä rakeiden välistä korroosiota.