TA10 (Grade 12): прутки из титанового сплава Ti-0,3Mo-0,8Ni
TA10 — титан, которому добавили молибден и никель
TA10 (ASTM Grade 12, UNS R53400, состав Ti-0,3Mo-0,8Ni) — технический титан, легированный небольшими добавками молибдена (0,2–0,4 %) и никеля (0,6–0,9 %). Этих десятых долей процента достаточно, чтобы поднять температуру, при которой титан перестаёт бояться щелевой коррозии в хлоридных растворах.
Разница принципиальная. Обычный Grade 2 (ВТ1-0) в горячей морской воде или в хлоридном рассоле выше 70–80 °C начинает корродировать в зазорах — под прокладками, во фланцевых стыках, в резьбе, под отложениями. TA10 держит те же среды до 200–260 °C и остаётся пассивным. При этом он мягче и дешевле, чем Grade 7 (Ti-0,2Pd), и не требует палладия — самого дорогого компонента.
Именно поэтому TA10 — рабочая лошадка химического аппаратостроения: прутки идут на фланцы, патрубки, крепёж, валы насосов, штоки арматуры, детали теплообменников, а также на скважинный инструмент и детали систем обессоливания.
Химический состав TA10 (Grade 12, R53400), %
| Элемент | Ti | Mo | Ni | Fe | O | C | N | H | Прочие |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Масс. доля, % | осн. | 0,2–0,4 | 0,6–0,9 | ≤ 0,30 | ≤ 0,25 | ≤ 0,08 | ≤ 0,03 | ≤ 0,015 | ≤ 0,10 каждый |
Кислород — не примесь, а легирующий элемент: каждые 0,01 % O повышают предел прочности примерно на 10–12 МПа. Поэтому в сертификате всегда смотрят и O, и эквивалент по прочности. Водород ограничен 0,015 % — выше риск водородного охрупчивания и замедленного разрушения под напряжением.
Механические свойства прутков TA10
| Состояние / диаметр | σ₀,₂, МПа | σв, МПа | δ₅, % | ψ, % | Твёрдость HB | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Отожжённый, Ø 8–25 мм | ≥ 345 | ≥ 483 | ≥ 18 | ≥ 25 | 150–190 | Горячекатаный, травленый |
| Отожжённый, Ø 25–60 мм | ≥ 330 | ≥ 470 | ≥ 18 | ≥ 25 | 150–190 | Правка, обточка |
| Отожжённый, Ø 60–150 мм | ≥ 320 | ≥ 450 | ≥ 16 | ≥ 22 | 145–185 | Ковка + обточка |
| Шлифованный, h9 | ≥ 345 | ≥ 490 | ≥ 18 | ≥ 25 | 155–195 | Ø 5–80 мм, Ra ≤ 1,6 |
| Наклёпанный (тянутый) | ≥ 480 | ≥ 620 | ≥ 10 | — | 210–250 | Для крепежа и валов |
Модуль упругости титана — 105–110 ГПа, почти вдвое ниже стали. Это значит, что при равной нагрузке титановая деталь прогибается вдвое сильнее; жёсткость конструкции приходится компенсировать сечением. Зато плотность 4,51 г/см³ даёт выигрыш по массе 40 % относительно стали.
TA10 против Grade 2, Grade 7 и Grade 5
| Сплав | Обозначение | Легирование | σв, МПа | Щелевая коррозия в хлоридах | Макс. t среды, °C | Относительная цена |
|---|---|---|---|---|---|---|
| TA10 | Grade 12 | 0,3Mo-0,8Ni | ≥ 483 | высокая стойкость | 200–260 | 1,00 (база) |
| TA2 | Grade 2 | технический Ti | ≥ 440 | низкая, до 70–80 °C | 120–150 | 0,80–0,88 |
| TA1 | Grade 1 | технический Ti | ≥ 240 | низкая | 100–120 | 0,85–0,92 |
| TA9 | Grade 7 | 0,2Pd | ≥ 345 | очень высокая | 260–300 | 1,45–1,70 |
| TC4 | Grade 5 | 6Al-4V | ≥ 895 | средняя | 300 | 1,20–1,40 |
| — | Grade 11 | 0,2Pd (низкий O) | ≥ 240 | очень высокая | 260–300 | 1,50–1,75 |
Логика выбора: Grade 2 — пока среда холодная и нет зазоров; TA10 — как только появились хлориды, температура выше 80 °C и фланцевые соединения; Grade 7 — когда нужен максимум и цена не главное (палладий). TC4 берут не ради коррозии, а ради прочности.
Стойкость TA10 в рабочих средах
| Среда | Концентрация | Температура | Стойкость | Комментарий |
|---|---|---|---|---|
| Морская вода | — | 20–120 °C | отличная | Без щелевой коррозии до 200 °C |
| NaCl, рассол | 5–25 % | 100–200 °C | отличная | Основной сценарий замены Grade 2 |
| Влажный хлор | насыщение | 20–80 °C | хорошая | Обезвоживание хлора |
| Азотная кислота | 10–65 % | 20–100 °C | отличная | Окислительная среда |
| Уксусная кислота | 10–99 % | 20–120 °C | отличная | Пищевое и химическое оборудование |
| Серная кислота | 5–10 % | 20–60 °C | удовлетворительная | Зависит от окислителей |
| Соляная кислота | 1–3 % | 20–60 °C | ограниченная | Нужен Grade 7 или Ta |
| Муравьиная кислота | 10–50 % | 20–80 °C | хорошая | — |
Ключевое преимущество перед Grade 2 — зазоры. Именно в зазоре (под прокладкой, в резьбе, между трубой и трубной решёткой) обычный титан теряет пассивность первым, потому что кислород туда не доходит, а ионы хлора концентрируются. Молибден и никель меняют кинетику анодного растворения и не дают зазору «проскочить» в активное состояние.
Формы поставки и механическая обработка
| Форма | Размер | Состояние | Допуск | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Пруток горячекатаный | Ø 12–150 мм | Отожжённый, травленый | h11 / h12 | Фланцы, патрубки, заготовки |
| Пруток обточенный | Ø 20–150 мм | Отожжённый, Ra 6,3 | h11 | Валы, штоки, диски |
| Пруток шлифованный | Ø 5–80 мм | Отожжённый, Ra ≤ 1,6 | h8 / h9 | Крепёж, точные детали |
| Пруток тянутый | Ø 3–20 мм | Наклёпанный / отожжённый | h8 / h9 | Мелкий крепёж, оси |
| Поковка | До 500 кг | Отожжённая | По чертежу | Корпуса, фланцы больших размеров |
Обработка резанием: TA10 ведёт себя как «вязкая нержавейка с налипанием». Режимы: скорость резания 30–45 м/мин твердосплавом, подача 0,1–0,2 мм/об, обильное охлаждение (СОЖ с высокой теплоотводностью, без хлора). Главная ошибка — работать «быстро и сухо»: инструмент схватывается, кромка выкрашивается, поверхность получает наклёп и микротрещины. Сверление глубоких отверстий — только с внутренним подводом СОЖ и периодическим выводом стружки.
Сварка: TIG с присадкой ERTi-12 (или ERTi-2 при отсутствии), защита аргоновой ванны и корня шва, цвет побежалости не темнее соломенного. Отжиг после сварки — 700–750 °C, 1 ч в вакууме или аргоне для снятия напряжений; для неответственных конструкций допускается без отжига.
Где применяют TA10
- Химические аппараты с хлоридными средами: реакторы, колонны, фланцы, патрубки.
- Теплообменники на морской воде и рассолах, включая трубные решётки и крепёж.
- Опреснительные установки — испарители, конденсаторы, насосные узлы.
- Нефтегазовый скважинный инструмент — переводники, корпуса клапанов, крепёж (коррозия + давление).
- Системы газоочистки — форсунки, распылители, элементы скрубберов.
- Пищевое оборудование — валы мешалок, детали насосов, арматура в солевых средах.
- Медицина и приборостроение — немагнитный крепёж, детали, контактирующие с физраствором.
FAQ
TA10 и Grade 12 — это одна марка? Да. TA10 — китайское обозначение (GB/T 3620), Grade 12 — обозначение ASTM/UNS R53400. Состав и требования по механическим свойствам совпадают: Ti-0,3Mo-0,8Ni, σв ≥ 483 МПа.
Чем TA10 лучше Grade 2, если прочность почти та же? Не прочностью, а стойкостью к щелевой коррозии: Grade 2 в хлоридах выше 70–80 °C корродирует под прокладками и в резьбе, TA10 — до 200–260 °C. Если у вас нет зазоров и среда холодная, переплата за TA10 не нужна.
Магнитен ли TA10? Нет, сплав парамагнитен и практически немагнитен. Это позволяет применять его в приборах и в узлах, где недопустимы ферромагнитные массы.
Можно ли сваривать TA10 с нержавеющей сталью? Прямая сварка даёт хрупкие интерметаллиды Ti-Fe-Cr. Соединение выполняют через биметаллические переходники или пайкой; в ответственных узлах — только механический фланец с прокладкой.
Какой пруток брать для крепежа? Для болтов и шпилек — тянутый наклёпанный пруток σв ≥ 620 МПа с последующей накаткой резьбы; для гаек и шайб — отожжённый. Наклёп повышает прочность, но снижает пластичность, поэтому резьбу накатывают, а не нарезают.
Что дальше
Сравните с титановым кругом Grade 5 (ВТ6) и с бесшовными титановыми трубами. Для сварных узлов из технического титана — ВТ1-0 сварные трубы, для горячей части — TC11 (ВТ9) кованые диски. Расчёт массы прутка — в калькуляторе, запрос на шлифованный пруток h9 — через форму связи.
Shanghai Hangbo Alloy Group (上海航舶合金集团)
🌐 Website (RU): www.hangboalloys.com
🌐 Website (EN): www.hangbo-metal.com
📧 Email: Craliey1382@gmail.com
💬 WhatsApp: +86 19169850074
📞 Tel: +86 19169850074
📍 Address: No. 388 Songhuang Rd, Qingpu District, Shanghai, China
👤 Contact Person: Tiffany Luo