De eigenschappen van titanium kleppen vloeien voornamelijk voort uit de uitzonderlijke materiaaleigenschappen van titanium en titaniumlegeringen. In combinatie met de aanpasbaarheid van het klepontwerp levert dit belangrijke voordelen op ten opzichte van traditionele klepmaterialen zoals roestvrij staal en gietijzer.
Er bestaan echter bepaalde beperkingen aan de toepassing, die als volgt kunnen worden gecategoriseerd:
1. Uitzonderlijke corrosiebestendigheid (kernvoordeel)
Op titaniumoppervlakken vormt zich spontaan een dichte TiO₂-passiveringslaag. Deze film herstelt zichzelf snel, zelfs wanneer deze beschadigd raakt, waardoor prestaties mogelijk zijn die in de meeste corrosieve omgevingen die van traditionele metalen kleppen ver overtreffen.
Bestand tegen zeewater en chlorideoplossingen met hoge concentraties, met een uitstekende weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie;
Bestand tegen media zoals zwavelzuur, azijnzuur en sterke basen (met uitzondering van sterk reducerende zuren zoals geconcentreerd zoutzuur en fluorwaterstofzuur);
In toepassingen zoals de chloor-alkali-industrie en zeewaterontzilting is de levensduur 3 tot 5 keer langer dan die van roestvrijstalen kleppen.
2. Hoge specifieke sterkte met aanzienlijke voordelen qua gewicht
De dichtheid van titanium is slechts 4,51 g/cm³ (ongeveer 60% van die van staal), maar de treksterkte ervan overschrijdt 895 MPa (aan de hand van de titaniumlegering TC4 als voorbeeld), wat resulteert in een sterkte-gewichtsverhouding die die van andere metalen ver overtreft.
Dit reduceert het totale gewicht van het pijpleidingsysteem aanzienlijk, waardoor het bijzonder geschikt is voor de lucht- en ruimtevaart, scheepvaart en andere toepassingen die lichtgewicht oplossingen vereisen.
Kleppen vereisen een lager bedieningskoppel, wat meer flexibiliteit biedt bij de keuze van de actuator en ruimte bespaart bij de installatie.
3. Stabiele werking over een breed temperatuurbereik
Titanium kleppen zijn bestand tegen extreme temperaturen en werken van -269 °C (cryogene omstandigheden met vloeibaar helium) tot 500 °C (omgevingen met hoge temperaturen), met een minimaal risico op brosbreuk of vervorming tijdens snelle temperatuurschommelingen.
Cryogene toepassingen: Geschikt voor LNG-liquefactie/transport en vloeistofregeling met vloeibare zuurstof/stikstof;
Toepassingen bij hoge temperaturen: Voldoet aan de wettelijke eisen voor hoge temperaturen in de aardolieraffinage, geothermische energieopwekking en soortgelijke industrieën.
4. Biocompatibiliteit en niet-magnetische eigenschappen
Titanium is niet giftig en niet magnetisch, reageert minimaal met menselijk weefsel en lichaamsvloeistoffen en voorkomt elektromagnetische interferentie. Dit vergroot de toepassingsmogelijkheden in gespecialiseerde vakgebieden.
5. Medische toepassingen: Gebruikt in kunstmatige hartkleppen en steriele vloeistofleidingen voor de farmaceutische industrie;
Precisie-instrumentatie: Geschikt voor magnetische resonantiebeeldvorming (MRI)-apparatuur en vloeistofsystemen ter voorkoming van elektromagnetische interferentie.
Lage thermische geleidbaarheid: dubbele uitmuntendheid in energie-efficiëntie en veiligheid.
De thermische geleidbaarheid van titanium is slechts 1/5 van die van staal en 1/16 van die van aluminium, waardoor warmteoverdracht door klepoppervlakken effectief wordt geblokkeerd.
Bij hoge temperaturen: minimaliseert warmteverlies, verlaagt het energieverbruik en voorkomt het risico op verbranding van oppervlakken.
Bij lage temperaturen vermindert het de instroom van warmte van buitenaf, waardoor het verdampingsverlies van het medium afneemt.