Industrielle Anwendungen für Titanrohre

Industrielle Anwendungen für Titanrohre

Auf der Titanium Europe 2018, die vom 15. bis 16. Mai im spanischen Sevilla stattfand, sprach Brian Mercer, Direktor für Rohrprodukte sowie für internationalen Vertrieb und Marketing von AMETEK Specialty Metal Products, über industrielle Anwendungen für Titanrohre.

Als Repräsentant von Fine Tubes, einem britischen Tochterunternehmen von AMETEK Specialty Metal Products, unterstrich Mercer die langjährige Erfahrung des Unternehmens in der Fertigung leistungsstarker Hochpräzisionsrohre aus Titanlegierungen für anspruchsvolle Anwendungen. Die nahtlosen Titanrohre von Fine Tubes kommen unter anderem in den Hydraulikanlagen von Flugzeugen und in chemischen Verarbeitungsanlagen zum Einsatz ebenso wie in Komponenten für Offshore-Bohrinseln, in Unterwasserausrüstung und medizinischen Implantaten. Fine Tubes ist zudem Mitglied der International Titanium Association (ITA), dem Ausrichter der Titanium Europe.

Dass Titan in vielen Branchen im Vergleich zu anderen Metallen so beliebt ist, liegt vor allem an den folgenden Eigenschaften:
• Titan hat nur etwa 60 % der spezifischen Dichte von Stahl- und Nickellegierungen.
• Als Legierung hat Titan eine höhere Zugfestigkeit als austenitische oder ferritische Edelstähle.
• Titan ist außerordentlich korrosionsbeständig und überschreitet die Beständigkeit von Edelstahl in den meisten Umgebungen.
• Titan ist nicht magnetisch.
• Titan verfügt über hervorragende Wärmeübertragungseigenschaften und hat einen höheren Schmelzpunkt als Edelstahl.
• Titan lässt sich kaltbearbeiten.

Angesichts dieser zahlreichen Vorteile sollte es daher nicht überraschen, dass Titan in so vielen unterschiedlichen Anwendungen eine kostengünstige Lösung darstellt.

Als spezialisierter Hersteller von Präzisionsrohren fertigt Fine Tubes gerade und nahtlose Rohre in Ti CP (technisch reines Titan), den Materialsorten 1 und 2 sowie 5 und 9, Ti 6Al/4V und Ti 3Al/2,5V.

Ti 3AI/2,5V ist eine Near-Alpha/Alpha-Beta-Legierung, die manchmal auch als „Half-6-4“ bezeichnet wird. Es bietet sowohl bei Zimmertemperatur als auch bei höheren Temperaturen eine um 20 bis 50 % höhere Zugfestigkeit als technisch reines Titan und lässt sich besser kaltbearbeiten als Ti 6AI/4V. Außerdem ist es ebenso wärmebehandelbar und schweißbar wie reines Titan und verfügt über hervorragende Beständigkeit gegen Verwindung und Korrosion. Daher wird Ti 3Al/2,5V gerne für Rohrleitungen in Flugzeughydrauliksystemen und als Folie in Flugzeugwabenplatten verwendet. Andere Anwendungen sind zum Beispiel medizinische und zahnärztliche Implantate sowie Sportausrüstung.

Ti 6Al/4V ist die am weitesten verbreitete Alpha-Beta-Titan-Legierung und macht 50 % des Titanverbrauchs insgesamt aus. Sie wird üblicherweise geglüht und bei Betriebstemperaturen bis zu 400 °C eingesetzt. Ti 6Al/4V ist deutlich stärker als technisch reines Titan bei gleicher Steifigkeit und gleichen thermischen Eigenschaften (mit Ausnahme der thermischen Leitfähigkeit) und ist ähnlich wärmebehandelbar. Es kommt häufig in Militärflugzeugen, Turbinen, Offshore-Bohrinseln und chirurgischen Implantaten zum Einsatz.

Aus technischer Sicht ist Titan aufgrund seiner physischen Eigenschaften, wie dem Verhältnis von Eigengewicht zu Materialfestigkeit, Biokompatibilität, Elastizitätskoeffizient und Korrosionsbeständigkeit, häufig die erste Wahl. Im Normalfall suchen Kunden jedoch nicht nach einem bestimmten metallurgischen Profil, sondern nach einer Lösung für ihr spezifisches Problem. Um Kunden davon zu überzeugen, dass ein Anbieter diese Lösung liefern kann, ist technisches Marketingmaterial erforderlich, in dem genau erklärt wird, wie der Anbieter die jeweils nötigen Verarbeitungsprozesse durchführt. Dazu zählen Aufbereitung, Schweißarbeiten, Umformung, Polierverfahren, superplastisches Umformen und sonstige Schritte, die aus dem Rohtitan ein Produkt machen, das den anspruchsvollsten Anforderungen standhält.

Fine Tubes und sein US-amerikanisches Schwesterunternehmen Superior Tube konnten ihre Kunden davon erfolgreich überzeugen. In einer ganzen Reihe an Branchen und Anwendungsgebieten ist ein deutlicher Anstieg der Nachfrage nach Titanrohren abzusehen. Diese reichen von hydraulischen Rohren, die Druckverhältnissen von bis zu 350 bar standhalten müssen, bis zu künstlichen Herzklappen. Dennoch gibt es auch potenzielle Wachstumshürden.

Ohne weitere Investitionen in Produktionskapazitäten könnten Einschränkungen auf Zuliefererseite zu untragbar langen Lieferzeiten führen. Verbesserungen bei Superlegierungen auf Nickelbasis könnten ebenso wie andere Werkstoffe, Technologien und Prozesse Titan trotz all seiner Vorteile Konkurrenz machen. Zu diesen Konkurrenzprodukten und -verfahren zählen unter anderem das Tieflochbohren für Anwendungen im medizinischen Bereich und der Förderindustrie, Kohlefaser für die Herstellung von Sportausrüstung und die elektronische Flugsteuerung in der Luftfahrtindustrie.

Dennoch ist der Ausblick positiv für Unternehmen, die weiterhin in ihre Titankapazitäten investieren und die spezifischen Anforderungen ihrer Kunden verstehen und erfüllen. In der Luftfahrtindustrie und im Sport, in Entsalzungsanlagen, in Kernkraftwerken, in der chemischen Verfahrensindustrie und in Krankenhäusern werden die hohe Zugfestigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Biokompatibilität und die Verarbeitungseigenschaften von Titan ohne Zweifel auch weiterhin für eine starke Nachfrage sorgen.

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