Tietoa erikoismetalleista

Titaani

Titaani ja sen seokset kestävät korroosiota erittäin hyvin. Hapen kanssa titaani muodostaa pinnalleen inertin oksidikalvon, joka kestää esimerkiksi rikki- ja suolahappoja, orgaanisia happoja ja klooria. Titaania käytetään prosessiteollisuuden säiliöissä, putkistoissa ja lämmönvaihtimissa lähinnä sen kemiallisten ominaisuuksien takia. Titaanilla on myös erityisiä mekaanisia ominaisuuksia, kuten hyvä lujuus suhteessa painoon. Titaani on materiaalina huomattavasti normaaleja teräksiä arvokkaampaa.

Titaanin korkea sulamispiste ja reaktioherkkyys hapen ja typen kanssa vielä 300°C:ssa tekevät siitä ammattitaitoa vaativan työstettävän ja hitsattavan. Titaanin hitsauksessa puhtaus ja onnistunut kaasusuojaus ovat avaintekijöitä. Titaanit hitsataan pääsääntöisesti TIG-hitsauksena. Suojakaasuna käytetään puhdasta argonia.

Titaanilaatuja käytetään mm. seuraavilla teollisuuden aloilla:

• Kemianteollisuus (mm. natriumkloraatin valmistus)
• Puunjalostusteollisuus (mm. valkaisulaitteet)
• Merivesilaitteet, offshore- ja lentokoneteollisuus

Perustietoa eri titaanilaaduista:

Titaani Grade 1

Pehmein ja täysin seostamaton titaanilaatu. Gr1-laadulla on alhaisin lujuus, mutta parhaat sitkeysominaisuudet ja hyvä iskunkestävyys. Gr1 on hyvin hitsattavaa ja kylmämuovattavaa. Prosessiteollisuudessa yleisesti käytetty titaanilaatu.

Titaani Grade 2

Gr1-titaanilaatua lujempi titaani, joka kestää korroosiota erittäin hyvin. Grade 2 -laadulle ominaista on hyvä lujuus suhteessa painoon sekä hyvä hitsattavuus. Tämä titaanilaatu on vain rajoitetusti kylmämuokattavissa. Prosessiteollisuudessa yleisesti käytetty titaanilaatu.

Titaani Grade 5 

Maailmanlaajuisesti eniten käytetty titaaniseos. Gr5-laatu tunnetaan ns. "lentokonetitaanina", koska se on suosittu etenkin lentoteollisuudessa sen suuren lujuuden ansiosta. Gr5 on jopa 2-3 kertaa lujempaa kuin prosessiteollisuudessa yleisimmin käytetyt Gr1 ja Gr2 titaanilaadut. Gr5 on myös lämpökäsiteltävissä.

Titaani Grade 7

Kaupallisesti puhdas titaani, joka pitkälti vastaa ominaisuuksiltaan Grade 2 -titaania. Gr7-laadussa erityisyys liittyy pieneen määrään lisättyä palladiumia, joka parantaa titaanin korroosionkestävyyttä merkittävästi. Erityisesti rakokorroosion kesto on Gr2-laatuun nähden selvästi parempaa. Gr7-laatua käytetään esimerkiksi kemianteollisuudessa kohteissa, joissa vaaditaan normaaleja titaanilaatuja parempaa korroosionkestävyyttä.

Zirkonium

Zirkoniumille tunnusomaista on korroosionkestävyys. Korroosionkestävyys on erittäin hyvä useimmissa orgaanisissa hapoissa sekä mineraalihapoissa, minkä lisäksi zirkonium kestää hyvin myös vahvoja emäksiä. Yleisimmin käytetty zirkoniumlaatu on Zr 702, jolla on muiden ominaisuuksien lisäksi myös kohtuullinen lujuus. Zirkonium reagoi hitsattaessa ilmassa olevan hapen kanssa, mikä haurastuttaa materiaalia voimakkaasti. Tämä tekee zirkoniumin hitsauksesta haastavaa.

Zr 702:n huomattavimmat ominaisuudet:

• Suuri lämmönsiirtokyky
• Reagoi hitsattaessa ilman hapen kanssa jo suhteellisen matalissa lämpötiloissa
• Lähes immuuni jännityskorroosiolle
• Erittäin hyvä rako- ja pistekorroosion kesto
• Käytetään kohteissa, joissa parhaiten korroosiota kestävätkään teräkset eivät kestä
• Suhteellisen korkea hinta, minkä vuoksi normaalit paineastiat usein vain vuorataan zirkoniumilla
• Hinnan ja käyttöiän suhde on vaativissa kohteissa usein parempi kuin muilla korroosiota kestävillä materiaaleilla
• Erinomainen korroosion kesto perustuu zirkoniumin pinnalle muodostuvaan oksidikalvoon

Ruostumattomat erikoisteräkset ja Duplex-teräkset

Ruostumattomista teräksistä tunnetuimmat ovat austeniittiset vakioteräkset eli 1.4307 / 304L "tavallinen ruostumaton" ja 1.4432 / 316L "haponkestävä".

Näiden lisäksi on olemassa huomattavasti runsaammin seostettuja austeniittisiä erikoisteräksiä, joita kutsutaan superausteniittiseksi- tai erikoishaponkestäviksi teräksiksi.

Austeniittisia erikoisteräksiä on mm.

• 317L / EN 1.4438
• 904L / EN 1.4539
• 254 SMO / EN 1.4547
• Sanicro 28 / EN 1.4563
• 654 SMO / EN 1.4452

Austeniittisten terästen lisäksi on olemassa austeniittis-ferriittisiä teräksiä, jotka tunnetaan paremmin nimellä Duplex-teräkset. Duplex-teräksiä on olemassa mm. seuraavia:

• EN 1.4362 / SAF 2304 (vähäseosteinen duplex)
• EN 1.4462 / SAF 2205 (normaali duplex)
• EN 1.4410 / SAF 2507 (super-duplex)

Austeniittia ruostumattomia teräksiä käytetään yleisteräksinä korroosionkestävyyttä vaativissa kohteissa mm. paperi- ja selluteollisuudessa, kemianteollisuudessa sekä elintarviketeollisuudessa. Erikoishaponkestäviä- ja duplex-teräksiä käytetään suurempaa korroosionkestävyyttä vaativissa paikoissa. 

Alumiinit

Alumiinien käyttö prosessiteollisuudessa on suhteellisen vähäistä, mutta rakennusteollisuudessa sekä ajoneuvo- ja kulkuneuvoteollisuudessa alumiinia käytetään monipuolisesti mm. sen keveytensä ansiosta. Alumiinin hyvä korroosionkestävyys perustuu sen pinnalle muodostuvaan oksidikalvoon.

Alumiinien tärkeimpiä ominaisuuksia:

• Keveys (n. 1/3 teräksen painosta)
• Hyvä korroosionkestävyys
• Hyvä muovattavuus ja pursotettavuus (profiilit)
• Suuri sähkön- ja lämmönjohtavuus
• Hygieenisyys, myrkyttömyys ja kipinöimättömyys

Alumiinien hitsaus eroaa merkittävästi teräksen hitsaamisesta. TIG-hitsauksessa käytetään vaihtovirtaa tasavirran sijaan, jotta alumiinin oksidikalvo saadaan rikki. Alumiinin hitsauksessa erityistä huomiota vaativia ominaisuuksia ovat alumiinin suuri hapettumistaipumus ja vetyliukoisuus sekä suuri lämpölaajeneminen ja siitä johtuvat jähmettymiskutistumat. Myös suuri lämmönjohtavuus ja matala sulamispiste aiheuttavat omat haasteensa hitsaukseen. Lämmöntuonti vaikuttaa alumiinin lujuuteen huomattavasti enemmän kuin teräksiin.

Alumiinin hitsaus onnistuu seuraavilla käytännön toimenpiteillä:

• Puhtaus ja puhdistukset ennen hitsausta
• Lisäaineiden ja materiaalien oikea säilytys
• Hitsauslaitteiston kunnossapito
• Hitsauksen muodonmuutosten huomioiminen
• Lämmöntuonnin hallinta