Caracteristicile rezistenței la coroziune și aplicațiile materialelor metalice speciale utilizate în mod obișnuit
1. Titan și aliaje de titan
Producția de aliaje de titan în China este practic sincronizată cu țările străine, dar promovarea și aplicarea acesteia rămâne în urmă, în special pentru uz civil. În același timp, din cauza concurenței dezordonate dintre materialele din titan de contrabandă din străinătate și unele companii de prelucrare a echipamentelor din ultimii ani, unele companii fără capacitate de producție și unele întreprinderi mici și mijlocii din localitate au folosit materiale inferioare sau mărfuri defectuoase, ceea ce a perturbat și ele. piața echipamentelor din titan într-o anumită măsură. Îi face pe producătorii de echipamente să vorbească despre decolorarea „titanului”. Prin urmare, această situație joacă, de asemenea, un anumit rol în împiedicarea dezvoltării industriei de echipamente de titan din China. Trebuie să atragă atenția departamentelor de management relevante și ar trebui să servească și ca avertisment pentru alte materiale speciale care sunt în curs de dezvoltare. .
Calități de titan utilizate în mod obișnuit (cu standarde naționale de materiale)
1. Caracteristicile de rezistență la coroziune ale titanului
Titanul este un metal cu o puternică tendință de pasivare. Poate forma rapid o peliculă de protecție oxidativă stabilă în aer și în soluții apoase oxidante sau neutre. Chiar dacă filmul este deteriorat dintr-un anumit motiv, se poate recupera rapid și automat. Prin urmare, titanul are o rezistență excelentă la coroziune în mediile oxidante și neutre.
Datorită performanței mari de pasivare a titanului, în multe cazuri, atunci când este în contact cu metale diferite, acesta nu accelerează coroziunea, dar poate accelera coroziunea metalelor diferite. De exemplu, în acizii neoxidanți cu concentrație scăzută, dacă aliajele Pb, Sn, Cu sau Monel sunt puse în contact cu titanul pentru a forma un cuplu galvanic, coroziunea acestor materiale va fi accelerată, în timp ce titanul nu va fi afectat. În acidul clorhidric, atunci când titanul intră în contact cu oțelul cu conținut scăzut de carbon, pe suprafața titanului se generează hidrogen nou, care distruge pelicula de oxid de titan, care nu numai că provoacă fragilizarea titanului cu hidrogen, dar și accelerează coroziunea titanului. Acest lucru se poate datora faptului că titanul este foarte rezistent la hidrogen. datorita activitatii.
Conținutul de fier din titan are un impact asupra rezistenței la coroziune în unele medii. În plus față de materiile prime, motivul creșterii fierului este adesea că fierul contaminat pătrunde în cordonul de sudură în timpul sudării, determinând creșterea conținutului local de fier în cordonul de sudură. Această coroziune are o natură neuniformă. Când piesele din fier sunt folosite pentru a susține echipamentele din titan, contaminarea cu fier pe suprafața de contact fier-titan este aproape inevitabilă. Coroziunea este accelerată în zona contaminată cu fier, în special în prezența hidrogenului. Când filmul de oxid de titan de pe suprafața contaminată este deteriorat mecanic, hidrogenul pătrunde în metal. În funcție de condiții precum temperatura și presiunea, hidrogenul difuzează în mod corespunzător, ceea ce provoacă grade variate de fragilizare a hidrogenului în titan. Prin urmare, atunci când titanul este utilizat în sisteme de temperatură medie și presiune medie și care conțin hidrogen, contaminarea cu fier de suprafață trebuie evitată.
În condiții normale, titanul nu suferă de coroziune prin pitting.
Titanul oferă, de asemenea, stabilitate la oboseală la coroziune.
Titanul are o rezistență bună la coroziune în spații, în special aliajele Ti-0.3Mo-0.8Ni și Ti{-0.2Pd. Prin urmare, aliajele Ti-0.3Mo{-0.8Ni și Ti-0.2Pd sunt utilizate pe scară largă ca materiale de suprafață de etanșare pentru echipamentele de containere pentru a rezolva problema coroziunii în crăpături pe suprafața de etanșare a echipamentului.
2. Aplicarea materialelor din titan
Datorită rezistenței sale excelente la coroziune, materialele de titan sunt utilizate pe scară largă în petrol, industria chimică, producția de sare, produse farmaceutice, metalurgie, electronică, aviație, aerospațială, marină și alte domenii conexe.
Titanul are o rezistență excelentă la coroziune la majoritatea soluțiilor de sare. De exemplu, titanul este mai rezistent la coroziune decât oțelul cu nichel cu conținut ridicat de crom în soluții de clorură și nu are coroziune prin pitting. Cu toate acestea, rata de coroziune este mai mare în triclorura de aluminiu, care este legată de producerea de acid clorhidric concentrat după hidroliza triclorura de aluminiu. Titanul are, de asemenea, o bună stabilitate la cloritul de sodiu fierbinte și la diferite concentrații de hipoclorit. Prin urmare, materialele de titan sunt utilizate pe scară largă în producția de sare în vid și în industriile pulberilor de albire.
Titanul are o bună rezistență la coroziune la majoritatea soluțiilor alcaline. Titanul este relativ stabil în soluții de hidroxid de sodiu și hidroxid de potasiu cu concentrații mai mici de 50%. Dacă soluția alcalină conține ioni de clor sau cloruri, rezistența sa la coroziune o depășește chiar pe cea a nichelului și zirconiului. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura și concentrația cresc, coroziunea va crește. Industria clor-alcaline este acum cel mai mare domeniu de aplicații interne de titan civil.
Titanul nu este rezistent la coroziune în clorul uscat și este un risc de incendiu, dar are stabilitate ridicată în clorul umed, depășind zirconiu, Hastelloy C și Monel, și chiar și în acid sulfuric, acid clorhidric și clor saturat. De asemenea, este stabil în medii precum clorura, astfel încât titanul este materialul de prima alegere pentru echipamentele cheie în producția de dioxid de titan prin metoda acidului sulfuric.
Deoarece titanul are o rezistență bună la coroziune în hidrocarburi, este, de asemenea, bun chiar și atunci când conține acizi și impurități de clorură. Prin urmare, materialele de titan sunt utilizate pe scară largă în substanțele chimice organice, cum ar fi PTA (acid tereftalic purificat), PVA (vinilon), etc.
Titanul are o rezistență excelentă la coroziune în apa de mare, astfel încât titanul este utilizat pe scară largă în câmpurile marine, cum ar fi platformele de foraj petrolier offshore și desalinizarea apei de mare.
2. Nichel și aliaje pe bază de nichel
1. Starea producției interne de nichel și aliaje pe bază de nichel
Nichelul pur industrial intern poate fi produs singur, dar unele aliaje pe bază de nichel se bazează în principal pe importuri.
Tipuri de nichel și aliaje pe bază de nichel (unele au standarde naționale de materiale)
Modelele utilizate în mod obișnuit de nichel și aliaje pe bază de nichel includ: nichel pur N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276 etc.
2. Rezistența la coroziune a nichelului și a aliajelor pe bază de nichel
Nichelul are o tendință mai mare de a trece într-o stare pasivă. La temperaturi normale, suprafața nichelului este acoperită cu o peliculă de oxid, ceea ce o face rezistentă la coroziune în apă și multe soluții apoase sărate.
Nichelul este destul de stabil la temperatura camerei în acizi diluați neoxidanți, cum ar fi<15% hydrochloric acid, <17% sulfuric acid and many organic acids. However, when adding oxidants (FeCl2, CuCl2, HgCl2, AgNO3 and hypochlorite) and ventilation, the corrosion rate of nickel increases significantly.
Nichelul este complet stabil în toate soluțiile alcaline, fie că sunt la temperaturi ridicate sau alcaline topite. Aceasta este caracteristica remarcabilă a nichelului.
Aliajul Monel este mai rezistent la coroziune decât nichelul în mediile reducătoare și mai rezistent la coroziune decât cuprul în mediile oxidante. Este mai rezistent la coroziune decât nichelul și cuprul în acid fosforic, acid sulfuric, acid clorhidric, soluții sărate și acizi organici.
În orice concentrație de acid fluorhidric, aliajul Monel este foarte rezistent la coroziune atunci când oxigenul nu intră mult. Cu toate acestea, atunci când există aerare și oxidanți în soluție, sau când există impurități nocive, cum ar fi sărurile de fier și sărurile de cupru în soluție, rezistența acesteia la acidul fluorhidric scade. Dintre materialele metalice, în afară de platină și argint, este unul dintre cele mai bune materiale rezistente la coroziunea acidului fluorhidric.
Este foarte rezistent la coroziune în soluții alcaline caustice, dar când concentrația de hidroxid de sodiu este foarte mare, deși rezistența la coroziune a aliajului Monel este mai slabă decât cea a nichelului, este totuși mai rezistentă la alcali decât alte materiale metalice.
Aliajul Monel este predispus la fisurarea prin coroziune și este cel mai bine utilizat după recoacere la grade 530-650 pentru a elimina stresul.
Aliajele Hastelloy utilizate în mod obișnuit sunt Hastelloy B (B-2, B-3) și Hastelloy C-276. Au rezistență ridicată la coroziune în acizii anorganici și acizi organici neoxidanți, cum ar fi rezistența la acid sulfuric diluat la 70 de grade, rezistent la toate concentrațiile de acid clorhidric, acid fosforic, acid acetic și acid formic, în special acid clorhidric concentrat la cald.
Hastelloy este stabil în soluții caustice și alcaline și complet stabil în medii organice, apă de mare și apă dulce.
Trei cupru alb (B10, B30)
Cupronickel este un aliaj de cupru-nichel. Cupronickel poate fi produs pe plan intern și este produs în principal de Luoyang Copper.
Rezistența la coroziune a cuprului alb este practic similară cu cea a cuprului pur. Coroziunea severă va apărea în acizii anorganici, în special în acidul azotic. Cu toate acestea, acid fluorhidric cu o concentrație de<70% is corrosion-resistant in the absence of oxygen and below the boiling point. White copper does not corrode greatly in organic acids, and the corrosion rate is very small in alkaline solutions and organic compounds.
În procesul de sodă caustică sau în soda caustică electrolitică cu diafragmă, B30 (70-30 aliaj de cupru-nichel poate fi utilizat pentru a înlocui nichelul pur pentru a fabrica echipamente de evaporare a filmului, în special partea filmului care căde. Acesta poate nu numai să îmbunătățească serviciul). durată de viață, dar și economisiți 70% din nichel. B10 (91-9 aliaj de cupru-nichel) poate înlocui, de asemenea, nichelul pur pentru a produce tuburi de evaporare, camere de evaporare și alte echipamente ale evaporatoarelor cu film în creștere.
Cuprul alb are o rezistență ridicată la coroziune în apa de mare, astfel încât schimbătoarele de căldură răcite cu apă de mare folosesc adesea cuprul alb B10 și B30.
Patru materiale de zirconiu
Gradele de zirconiu și aliaje de zirconiu utilizate în mod obișnuit includ: zirconiu nenuclear R60702, R60703, R60704, R60705 și R60706.
Deși China nu are specificații pentru recipientele de zirconiu și aliaje de zirconiu, a reușit să producă materiale de zirconiu pentru uz nuclear și non-nuclear.
Zirconiul are o rezistență la coroziune mai bună decât oțelul inoxidabil, aliajele pe bază de nichel și titanul. Proprietățile sale mecanice și proprietățile de proces sunt, de asemenea, foarte potrivite pentru fabricarea recipientelor și schimbătoarelor de căldură. Cu toate acestea, datorită prețului său ridicat, a fost rar folosit în trecut. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea industriei chimice autohtone, multe echipamente foarte corozive folosesc din ce în ce mai mult materiale de zirconiu, ceea ce îmbunătățește considerabil durata de viață și fiabilitatea echipamentului și realizează beneficii economice mai bune. În prezent, tehnologia de la producția de materiale de zirconiu până la proiectarea, fabricarea și inspecția echipamentelor a devenit din ce în ce mai matură, oferind o bază pentru aplicarea largă a recipientelor de zirconiu.
5. Materiale de tantal (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantalul are stabilitate chimică ridicată și este foarte rezistent la coroziune chimică și coroziunea atmosferică sub 150 de grade. Este rezistent la coroziune chiar și în atmosferă industrială poluată.
Tantalul este rezistent la acidul clorhidric și acidul azotic de orice concentrație la temperatura de fierbere și la un acid mixt compus din acid azotic fumos și acid sulfuric fumant de la temperatura camerei până la 150 de grade. Cu excepția acidului fluorhidric, a trioxidului de sulf fumant și a acidului sulfuric concentrat la temperatură înaltă și a acidului fosforic concentrat, tantalul este stabil față de alți acizi.
Tantalul are stabilitate ridicată în mediile acide și alcaline sub 200 de grade, chiar mai mare decât aurul și platina.
Tantalul are o rezistență slabă la coroziune în soluții alcaline concentrate. Nu este rezistent la iodură de potasiu și la soluții care conțin ioni de fluor.
Coroziunea tantalului este o coroziune uniformă și cuprinzătoare, insensibilă la tăieturi și nu provoacă tipuri localizate de coroziune, cum ar fi oboseala prin coroziune și fisurarea coroziunii. Această caracteristică a tantalului poate fi folosită ca materiale de acoperire și căptușeală.
6. Alte materiale metalice speciale
1. Oțel duplex
Oțel inoxidabil duplex de calitate scăzută (Tip 2304)
Oțel inoxidabil duplex standard (tip 2205)
Oțel inoxidabil super duplex (tip 2507)
Pentru oțelul inoxidabil duplex feritic-austenitic, are caracteristicile atât ale oțelului feritic, cât și ale oțelului austenitic. Prezența austenitei reduce fragilitatea oțelului feritic cu conținut ridicat de crom, previne tendința de creștere a boabelor și îmbunătățește duritatea și sudarea oțelului feritic. Prezența feritei îmbunătățește limita de curgere a oțelului austenitic Cr-Ni și, în același timp, face ca oțelul să fie rezistent la coroziune prin tensiune și are o mică tendință de fisurare la cald în timpul sudării. Acest tip de oțel conține niveluri ridicate de elemente din aliaj rezistente la coroziune, cum ar fi Cr, Ni, Cu și Mo. Deși structura cu două faze poate provoca cu ușurință coroziunea microbateriei, dacă conținutul de element din aliaj atinge o anumită valoare, ambele faze pot fi pasivat în mediu, iar coroziunea selectivă în dublă fază nu va avea loc. Are o rezistență bună la coroziune uniformă și la coroziune prin pitting. .
Astăzi, oțelurile inoxidabile duplex sunt folosite într-o varietate de aplicații, nu numai în aplicații chimice, petrochimice și farmaceutice, ci și în celuloză și hârtie, produse alimentare și băuturi și construcții, clădiri și structuri.
Dar cele mai importante aplicații ale oțelului inoxidabil duplex sunt în reactoare și alte echipamente industriale din industria chimică, a îngrășămintelor, petrochimică, energetică și a celulozei și hârtiei. În majoritatea aplicațiilor, oțelurile inoxidabile duplex sunt considerate un material alternativ rentabil, umplând golul dintre oțelurile austenitice comune, cum ar fi 316L și aliajele superioare.
Deși se crede în general că aliajele duplex sunt utilizate datorită rezistenței lor la coroziune de către produsele chimice, acest lucru este cel mai important în mediile cu soluție de apă caldă, unde oțelurile inoxidabile austenitice nu au o rezistență suficientă la coroziune prin pitting și fisurare prin coroziune sub tensiune.
2. AL-6XN
Aliajul AL-6XN este un oțel inoxidabil super austenitic descoperit de compania Allegheny Ludlum în Statele Unite. Are o rezistență mai mare la coroziune prin pitting, coroziune crevată și coroziune sub presiune la ioni de clorură decât aliajul standard din seria 300 și este mai rezistent la coroziune decât aliajele tradiționale pe bază de nichel. Costul aliajului este scăzut.
În oțel inoxidabil, Cr, Mo, Ni și C au rezistență la coroziune la diferite medii. Cr este reprezentantul rezistenței la coroziune în medii naturale și oxidante. Creșterea conținutului de Cr, Mo și Ni crește rezistența la coroziune prin pitting. Nichelul oferă o structură de austenită. Nichelul și molibdenul cresc capacitatea de coroziune a fisurilor sub presiune și rezistența la ionii de clorură. Reduceți rezistența la coroziune a mediului.
Aliajul cu conținut ridicat de nichel (24%)-molibden (6,3%) AL-6XN are o rezistență bună la coroziunea sub presiune. Molibdenul are capacitatea de a rezista coroziunii prin pitting ion de clorură. Nichelul îmbunătățește și mai mult rezistența la coroziune prin pitting și poate oferi o rezistență mai mare decât oțelul inoxidabil austenitic 300, așa că este adesea folosit în părțile mai subțiri ale echipamentelor. Nivelurile mai ridicate de crom, molibden și nichel din AL-6XN oferă, de asemenea, rezistență la coroziune la formarea și sudarea oțelului inoxidabil.
Cromul ridicat, molibdenul, nichelul și azotul fac ca AL-6XN să aibă o rezistență bună la coroziunea prin pitting ionic de clor și la coroziunea în crăpături, ceea ce face ca AL-6XN să fie utilizat în multe medii, cum ar fi alimente, apa de mare sau alte substanțe chimice medii.
7. Materiale metalice compozite
Deși materialele metalice speciale au propria lor rezistență bună la coroziune, ele sunt și relativ scumpe, acesta fiind unul dintre motivele pentru care unele dintre ele nu pot fi promovate pe scară largă. Cu toate acestea, tehnologia compozitelor metalice a promovat pe de altă parte aceste materiale metalice speciale. Aplicații.
Materialele metalice compozite sunt materiale metalice noi care sunt compuse din mai multe componente metalice sau aliaje, cum ar fi a, b și c, prin diferite tehnici de prelucrare. Fiecare interfață formează un set de legături metalice și are performanțe identice sau mai bune ca materialul metalic unic original. . Nu este nici a, nici b (sau c). Combină avantajele componentelor constitutive și depășește deficiențele de performanță ale componentelor individuale. Nu numai că optimizează designul materialului, ci întruchipează și principiul utilizării raționale a materialelor. Este una dintre direcțiile actuale de dezvoltare ale științei și ingineriei materialelor.
Metodele de amestecare includ: amestecarea prin explozie, amestecarea prin rulare cu explozie și amestecarea prin rulare. În zilele noastre, cele mai multe dintre metodele domestice folosesc amestecarea prin explozie.
Varietățile de materiale compozite includ: panouri compozite (două straturi, trei straturi), tije compozite și țevi compozite.
avantaj:
Combinație rezonabilă și raportul proprietăților materialelor de placare și materialelor de bază;
Determinați raportul de grosime al celor două materiale după cum este necesar;
Economisiți metale prețioase și rare și reduceți costurile echipamentelor;
Reduceți grosimea de proiectare structurală sau creșteți stresul de serviciu structural.
În prezent, țara are standarde naționale relevante pentru materiale compozite, cum ar fi GB8547-87 „Titanium-Steel Composite Plate”, GB8546-87 „Titanium-Stainless Steel Composite Plate”, JB4733-94 „Placă de oțel compozită din oțel inoxidabil exploziv pentru recipiente sub presiune”, etc.
În concluzie, deoarece materialele metalice speciale au o rezistență bună la coroziune și o performanță de prelucrare bună, ele pot satisface foarte mult nevoile de rezistență la coroziune ale echipamentelor de producție ale producătorilor și pot îmbunătăți nivelul de rezistență la coroziune al echipamentului. În ultimii ani, promovarea și aplicarea lor în China au obținut anumite rezultate. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea rapidă a economiei Chinei, în special formarea treptată a modelului de integrare economică globală și aderarea Chinei la OMC, există spațiu imens pentru dezvoltarea materialelor metalice speciale interne (inclusiv intrarea pe piața internațională), dar necesită departamentele naționale relevante de management al industriei. Dezvoltați standardele necesare și politicile și reglementările aferente pentru a promova dezvoltarea întregii industrii.
