Offshore

In de off-shore is het gebruik van titanium al lange tijd gemeengoed. Toch is ook hier nog steeds veel te winnen. Titanium presteert perfect in zeewater onder hoge druk. Titanium Grade 5 heeft een enorm hoge rekgrens en treksterkte, waardoor het zich uitstekend leent voor bijvoorbeeld onderzeese koppelingen, afsluiters en leidingen die onder hoge druk staan. 

Het mechanisch gedrag van titanium

Titaan, dat in Nederland steeds meer titanium wordt genoemd, is een interessant licht zilverkleurig metaal dat over een uitzonderlijke corrosiebestendigheid beschikt. Het soortelijk gewicht van 4,51 is altijd nog twee keer hoger dan dat van aluminium, echter wel is het ongeveer de helft dan dat van roestvast staal en nikkellegeringen. Het zijn vooral de goede mechanische eigenschappen van titanium die een interessante verhouding geven tussen gewicht en sterkte. Titanium wordt vooral ongelegeerd toegepast. Dit is vooral vanwege de interessante sterkte/gewichtsverhouding gekoppeld aan een uitstekende corrosiebestendigheid. 

De commercieel zuivere kwaliteiten betreffen de grades 1 t/m 4 met oplopende verontreinigingen en hogere mechanische waarden. Titaan grade 1 is dus het meest zuiver en daardoor het meest zacht waardoor het bijzonder geschikt is voor het explosief plateren van stalen pijpplaten en rompen. Titaan grade 4 is vanwege de hogere hoeveelheid verontreinigingen het sterkst van de ongelegeerde typen. Hier worden dan ook meestal bouten en moeren van gemaakt. Het meest voorkomende type is titaan grade 2 dat als een soort compromis fungeert tussen de verschillende eigenschappen en kenmerken.

De titaan grades 1 t/m 4 zijn allemaal alfa-legeringen. Hoewel de mechanische waarden goed zijn, blijken deze typen toch niet geschikt te zijn voor de luchtvaartsector en de off-shore als het om de sterkte gaat. Daarom wordt titaan voor deze doelgroep gelegeerd met 6% aluminium en 4% vanadium. Deze elementen bewerken dat er een alfa + bètalegering ontstaat met zeer hoge mechanische waarden. Op deze wijze kan men beduidend lichter construeren en dat maakt deze legering zo interessant voor bepaalde vliegtuigcomponenten maar ook in de off-shore omdat gewicht daar ook van groot belang is. Daarom wordt dit type ook wel het werkpaard genoemd onder de titaanlegeringen. In de onderstaande tabel is te zien hoe deze mechanische waarden stijgen door toenemende verontreinigingen en door het legeren met de genoemde elementen.

Duidelijk is het effect te zien van de toenemende verontreinigingen op de mechanische waarden in de grades 1 t/m 4 maar vooral de invloed van het legeren. Daarom is titaan grade 5 zo populair in de luchtvaart en de offshore waar de gunstige verhouding tussen sterkte en gewicht vaak relevant is. De rekgrens is in feite het meest belangrijkste kengetal omdat men immers in de praktijk altijd onder deze waarde moet blijven om te voorkomen dat er plastische vervorming op gaat treden. Daarom kan gesteld worden dat titaan grade 5 zo’n 3,5 x keer sterker is dan titaan grade 2. Het zal daarom duidelijk zijn dat er dan veel lichter geconstrueerd kan worden. Dat zal vooral het toepassen in de luchtvaartsector een extra stimulans geven. Vooral zwaarbelaste componenten, zoals bewegende delen van de vleugels en bepaalde rompdelen, worden van deze kwaliteit gemaakt.

In de offshore wordt dit type vooral gebruikt om er cilinders van te fabriceren die belast worden met zeer hoge persdrukken om leidingen op de zeebodem te koppelen. Dergelijke cilinders zijn te zien in bijgevoegde afbeelding. De wanden van deze cilinders zijn gemaakt van staf dat uitgeboord wordt want titaan grade 5 is te hard en niet ductiel genoeg om er naadloze buizen van te maken.

Bron: Ko Buijs, INNOMET Consultancy - Foto: Titan Projects