Karakteristike otpornosti na koroziju i primjene uobičajenih specijalnih metalnih materijala
1. Titan i legure titana
Proizvodnja legura titana u Kini u osnovi je usklađena s inozemstvom, ali njezina promocija i primjena zaostaje, posebno za civilnu upotrebu. Istodobno, zbog neuređene konkurencije među stranim krijumčarenim materijalima od titana i nekim tvrtkama za preradu opreme posljednjih godina, neke tvrtke bez proizvodnih kapaciteta i neka mala i srednja gradska poduzeća koristila su lošije materijale ili lošu robu, što je također poremetilo tržište opreme od titana u određenoj mjeri. To tjera proizvođače opreme da govore o obezbojenosti "titana". Stoga ova situacija također igra određenu ulogu u ometanju razvoja kineske industrije opreme za titan. Mora privući pozornost relevantnih odjela uprave i također treba poslužiti kao upozorenje za druge posebne materijale koji se razvijaju. .
Uobičajene vrste titana (s nacionalnim standardima materijala)
1. Karakteristike otpornosti titana na koroziju
Titan je metal s jakom tendencijom pasivizacije. Može brzo stvoriti stabilan oksidativni zaštitni film na zraku iu oksidirajućim ili neutralnim vodenim otopinama. Čak i ako je film iz nekog razloga oštećen, može se brzo i automatski oporaviti. Stoga titan ima izvrsnu otpornost na koroziju u oksidirajućim i neutralnim medijima.
Zbog velike sposobnosti pasivizacije titana, u mnogim slučajevima, kada je u kontaktu s različitim metalima, on ne ubrzava koroziju, ali može ubrzati koroziju različitih metala. Na primjer, u neoksidirajućim kiselinama niske koncentracije, ako se legura Pb, Sn, Cu ili Monel dovede u kontakt s titanom kako bi se formirao galvanski par, korozija ovih materijala će se ubrzati, dok titan neće biti pogođen. U klorovodičnoj kiselini, kada titan dođe u kontakt s čelikom s niskim udjelom ugljika, na površini titana stvara se novi vodik, koji uništava film titan oksida, što ne samo da uzrokuje vodikovu krtost titana, već također ubrzava koroziju titana. To može biti zato što je titan vrlo otporan na vodik. zbog aktivnosti.
Sadržaj željeza u titanu utječe na otpornost na koroziju u nekim medijima. Uz sirovine, razlog povećanja željeza često je taj što onečišćeno željezo prodire u zavareni spoj tijekom zavarivanja, uzrokujući povećanje lokalnog sadržaja željeza u zavarenom spoju. Ova korozija ima nejednoliku prirodu. Kada se željezni dijelovi koriste za potporu opreme od titana, kontaminacija željezom na kontaktnoj površini željeza i titana gotovo je neizbježna. Korozija se ubrzava u području onečišćenom željezom, osobito u prisutnosti vodika. Kada se film titan oksida na kontaminiranoj površini mehanički ošteti, vodik prodire u metal. Ovisno o uvjetima kao što su temperatura i tlak, vodik difundira u skladu s tim, što uzrokuje različite stupnjeve vodikove krtosti u titanu. Stoga, kada se titan koristi u sustavima srednje temperature i srednjeg tlaka i sustavima koji sadrže vodik, mora se izbjeći površinska kontaminacija željezom.
U normalnim okolnostima titan ne pati od rupičaste korozije.
Titan također nudi stabilnost na zamor od korozije.
Titan ima dobru otpornost na koroziju u pukotinama, posebno legure Ti-0.3Mo-0.8Ni i Ti-0.2Pd. Stoga se legure Ti-0.3Mo-0.8Ni i Ti-0.2Pd široko koriste kao materijali za brtvene površine za opremu spremnika za rješavanje problema korozije u pukotinama na površini za brtvljenje opreme.
2. Primjena titanskih materijala
Zbog svoje izvrsne otpornosti na koroziju, titanski materijali naširoko se koriste u naftnoj, kemijskoj industriji, proizvodnji soli, farmaciji, metalurgiji, elektronici, zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, pomorstvu i drugim srodnim područjima.
Titan ima izvrsnu otpornost na koroziju na većinu otopina soli. Na primjer, titan je otporniji na koroziju od čelika s visokim udjelom nikla u kromu u otopinama klorida i nema rupičaste korozije. Međutim, stopa korozije veća je u aluminijevom trikloridu, što je povezano s proizvodnjom koncentrirane klorovodične kiseline nakon što se aluminijev triklorid hidrolizira. Titan također ima dobru stabilnost na vrući natrijev klorit i različite koncentracije hipoklorita. Stoga se titanski materijali naširoko koriste u proizvodnji vakuumske soli i industriji praška za izbjeljivanje.
Titan ima dobru otpornost na koroziju na većinu alkalnih otopina. Titan je relativno stabilan u otopinama natrijevog hidroksida i kalijevog hidroksida s koncentracijama manjim od 50%. Ako alkalna otopina sadrži kloridne ione ili kloride, njena otpornost na koroziju čak premašuje otpornost nikla i cirkonija. Međutim, kako se temperatura i koncentracija povećavaju, korozija će se povećati. Klor-alkalna industrija sada je najveće polje primjene titana u domaćim civilnim kućama.
Titan nije otporan na koroziju u suhom kloru i predstavlja opasnost od požara, ali ima visoku stabilnost u vlažnom kloru, premašujući cirkonij, Hastelloy C i Monel, pa čak i u sumpornoj kiselini, klorovodičnoj kiselini i zasićenom kloru. Također je stabilan u medijima kao što je klorid, tako da je titan prvi izbor materijala za ključnu opremu u proizvodnji titan dioksida metodom sumporne kiseline.
Budući da titan ima dobru otpornost na koroziju u ugljikovodicima, također je dobar čak i kada sadrži nečistoće kiselina i klorida. Stoga se titanovi materijali također široko koriste u organskim kemikalijama, kao što su PTA (pročišćena tereftalna kiselina), PVA (vinylon) itd.
Titan ima izvrsnu otpornost na koroziju u morskoj vodi, tako da se titan također široko koristi u morskim poljima kao što su platforme za bušenje nafte na moru i desalinizacija morske vode.
2. Nikal i legure na bazi nikla
1. Status domaće proizvodnje nikla i legura na bazi nikla
Domaći industrijski čisti nikal može se proizvesti sam, ali neke legure na bazi nikla uglavnom se oslanjaju na uvoz.
Vrste nikla i legura na bazi nikla (neki imaju nacionalne standarde za materijale)
Najčešće korišteni modeli nikla i legura na bazi nikla uključuju: čisti nikal N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276, itd.
2. Otpornost nikla i legura na bazi nikla na koroziju
Nikal ima veću tendenciju prijelaza u pasivno stanje. Na normalnim temperaturama, površina nikla prekrivena je oksidnim filmom, što ga čini otpornim na koroziju u vodi i mnogim vodenim otopinama soli.
Nikal je prilično stabilan na sobnoj temperaturi u neoksidirajućim razrijeđenim kiselinama, kao što je<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.
Nikal je potpuno stabilan u svim alkalnim otopinama, bilo da se radi o visokoj temperaturi ili rastaljenoj lužini. Ovo je izvanredna karakteristika nikla.
Monel legura otpornija je na koroziju od nikla u redukcijskim medijima, a otpornija je na koroziju od bakra u oksidacijskim medijima. Otporniji je na koroziju od nikla i bakra u fosfornoj kiselini, sumpornoj kiselini, klorovodičnoj kiselini, otopinama soli i organskim kiselinama.
U bilo kojoj koncentraciji fluorovodične kiseline, legura Monel je vrlo otporna na koroziju kada kisik ne ulazi puno. Međutim, kada u otopini ima prozračivanja i oksidansa, ili kada u otopini ima štetnih nečistoća kao što su soli željeza i soli bakra, njegova otpornost na fluorovodičnu kiselinu se smanjuje. Među metalnim materijalima, osim platine i srebra, jedan je od najboljih materijala otpornih na koroziju fluorovodične kiseline.
Vrlo je otporan na koroziju u kaustičnim alkalijskim otopinama, ali kada je koncentracija natrijevog hidroksida vrlo visoka, iako je otpornost na koroziju legure Monel gora od one od nikla, ipak je otpornija na alkalije od drugih metalnih materijala.
Monel legura sklona je korozijskom pucanju pod naponom i najbolje ju je koristiti nakon žarenja na 530-650 stupnju za uklanjanje naprezanja.
Najčešće korištene legure Hastelloy su Hastelloy B (B-2, B-3) i Hastelloy C-276. Imaju visoku otpornost na koroziju u neoksidirajućim anorganskim kiselinama i organskim kiselinama, kao što je otpornost na 70 stupnjeva razrijeđenu sumpornu kiselinu, otporna na sve koncentracije klorovodične kiseline, fosforne kiseline, octene kiseline i mravlje kiseline, posebno vruće koncentrirane klorovodične kiseline.
Hastelloy je stabilan u kaustičnim i alkalnim otopinama i potpuno stabilan u organskim medijima, morskoj i slatkoj vodi.
Tri bijela bakra (B10, B30)
Kupronikal je legura bakra i nikla. Kupronikal se može proizvoditi u zemlji i uglavnom ga proizvodi Luoyang Copper.
Otpornost bijelog bakra na koroziju u osnovi je slična otpornosti čistog bakra. Jaka korozija će se pojaviti u anorganskim kiselinama, posebno dušičnoj kiselini. Međutim, fluorovodična kiselina s koncentracijom od<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.
U procesu kaustične sode ili u elektrolitičkoj kaustičnoj sodi dijafragme, legura bakra i nikla B30 (70-30) može se koristiti za zamjenu čistog nikla u proizvodnji opreme za isparavanje filma, posebno dijela filma koji pada. Ne samo da može poboljšati uslugu vijek trajanja, ali i uštedite 70% nikla B10 (91-9 legura bakra i nikla) također može zamijeniti čisti nikal za proizvodnju cijevi za isparavanje, komora za isparavanje i druge opreme isparivača s uzlaznim filmom.
Bijeli bakar ima visoku otpornost na koroziju u morskoj vodi, tako da izmjenjivači topline hlađeni morskom vodom često koriste B10 i B30 bijeli bakar.
Četiri cirkonijeva materijala
Uobičajeno korišteni tipovi cirkonija i cirkonijevih legura uključuju: nenuklearni cirkonij R60702, R60703, R60704, R60705 i R60706.
Iako Kina nema specifikacije za spremnike od cirkonija i cirkonijeve legure, uspjela je proizvesti cirkonijeve materijale za nuklearnu i nenuklearnu upotrebu.
Cirkonij ima bolju otpornost na koroziju od nehrđajućeg čelika, legura na bazi nikla i titana. Njegova mehanička svojstva i procesna svojstva također su vrlo pogodna za proizvodnju spremnika i izmjenjivača topline. Međutim, zbog svoje visoke cijene, u prošlosti se rijetko koristio. Međutim, s razvojem domaće kemijske industrije, mnoga visoko korozivna oprema sve više koristi cirkonijeve materijale, što uvelike poboljšava vijek trajanja opreme i pouzdanost te postiže bolje ekonomske koristi. Trenutačno je tehnologija od proizvodnje cirkonijevih materijala do dizajna, proizvodnje i pregleda opreme postala sve zrelija, pružajući temelje za široku primjenu cirkonijskih spremnika.
5. Materijali od tantala (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantal ima visoku kemijsku stabilnost i vrlo je otporan na kemijsku koroziju i atmosfersku koroziju ispod 150 stupnjeva. Otporan je na koroziju čak iu zagađenoj industrijskoj atmosferi.
Tantal je otporan na klorovodičnu kiselinu i dušičnu kiselinu bilo koje koncentracije na temperaturi vrenja, te na miješanu kiselinu koja se sastoji od dimljene dušične kiseline i dimljene sumporne kiseline od sobne temperature do 150 stupnjeva. Osim fluorovodične kiseline, dimljećeg sumporovog trioksida i koncentrirane sumporne kiseline na visokim temperaturama i koncentrirane fosforne kiseline, tantal je stabilan prema drugim kiselinama.
Tantal ima visoku stabilnost u kiselim i alkalnim medijima ispod 200 stupnjeva, čak i višu od zlata i platine.
Tantal ima slabu otpornost na koroziju u koncentriranim otopinama lužina. Nije otporan na kalijev jodid i otopine koje sadrže fluoridne ione.
Korozija tantala je ujednačena i sveobuhvatna korozija, neosjetljiva na rezove i ne uzrokuje lokalizirane vrste korozije kao što su zamor od korozije i korozijsko pucanje. Ova karakteristika tantala može se koristiti kao materijal za premazivanje i oblaganje.
6. Ostali posebni metalni materijali
1. Duplex čelik
Duplex nehrđajući čelik niske kvalitete (Tip 2304)
Standardni dvostrani nehrđajući čelik (tip 2205)
Super Duplex nehrđajući čelik (tip 2507)
Za feritno-austenitni dupleks nehrđajući čelik, ima karakteristike i feritnog i austenitnog čelika. Prisutnost austenita smanjuje krtost feritnog čelika s visokim sadržajem kroma, sprječava tendenciju rasta zrna i poboljšava žilavost i zavarljivost feritnog čelika. Prisutnost ferita poboljšava granicu razvlačenja Cr-Ni austenitnog čelika, au isto vrijeme čini čelik otpornim na naponsku koroziju i ima malu tendenciju vrućeg pucanja tijekom zavarivanja. Ova vrsta čelika sadrži visoke razine legiranih elemenata otpornih na koroziju kao što su Cr, Ni, Cu i Mo. Iako dvofazna struktura može lako uzrokovati koroziju mikrobaterije, ako sadržaj legiranih elemenata dosegne određenu vrijednost, obje faze mogu biti pasiviziran u mediju, te se neće pojaviti dvofazna selektivna korozija. Ima dobru otpornost na ravnomjernu koroziju i rupičastu koroziju. .
Danas se dvostruki nehrđajući čelici koriste u raznim primjenama, ne samo u kemijskim, petrokemijskim i farmaceutskim primjenama, već i u industriji celuloze i papira, hrani i piću, te građevinarstvu, zgradama i strukturama.
Ali najvažnija primjena duplex nehrđajućeg čelika je u reaktorima i drugoj industrijskoj opremi u kemijskoj industriji, industriji gnojiva, petrokemijskoj industriji, industriji energije te industriji celuloze i papira. U većini primjena duplex nehrđajući čelici smatraju se isplativim alternativnim materijalom, popunjavajući prazninu između uobičajenih austenitnih čelika kao što je 316L i viših legura.
Iako se općenito vjeruje da se dvostruke legure koriste zbog njihove otpornosti na koroziju kemijskim proizvodima, to je najvažnije u medijima s otopinom tople vode gdje austenitni nehrđajući čelici nemaju dovoljnu otpornost na rupičastu koroziju i pucanje uslijed korozije pod naponom.
2. AL-6XN
AL-6XN legura je super austenitni nehrđajući čelik koji je otkrila kompanija Allegheny Ludlum u Sjedinjenim Državama. Ima veću otpornost na rupičastu koroziju, pukotinsku koroziju i tlačnu pukotinsku koroziju na kloridne ione od standardne legure serije 300, te je otpornija na koroziju od tradicionalnih legura na bazi nikla. Cijena legure je niska.
U nehrđajućem čeliku, Cr, Mo, Ni i C imaju otpornost na koroziju prema različitim medijima. Cr je predstavnik otpornosti na koroziju u prirodnim i oksidirajućim sredinama. Povećanje udjela Cr, Mo i Ni povećava otpornost na rupičastu koroziju. Nikal daje strukturu austenita. Nikal i molibden povećavaju korozijsku sposobnost tlačne pukotine i otpornost na kloridne ione. Smanjite otpornost okoliša na koroziju.
Legura s visokim sadržajem nikla (24%) i molibdena (6,3%) AL-6XN ima dobru otpornost na koroziju pod pritiskom. Molibden ima sposobnost otpornosti na rupičastu koroziju kloridnih iona. Nikal dodatno povećava otpornost na rupičastu koroziju i može pružiti veću čvrstoću od austenitnog nehrđajućeg čelika 300, pa se često koristi u tanjim dijelovima opreme. Više razine kroma, molibdena i nikla u AL-6XN također pružaju otpornost na koroziju prilikom oblikovanja i zavarivanja nehrđajućeg čelika.
Visok udio kroma, molibdena, nikla i dušika čini AL-6XN dobrom otpornošću na koroziju kloridnih iona i pukotinsku koroziju, što čini AL-6XN korištenim u mnogim okruženjima, poput hrane, morske vode ili drugih kemikalija okruženja.
7. Metalni kompozitni materijali
Iako posebni metalni materijali imaju vlastitu dobru otpornost na koroziju, oni su također relativno skupi, što je jedan od razloga zašto se neki od njih ne mogu promovirati u velikoj mjeri. Međutim, tehnologija metalnih kompozita promovirala je ove posebne metalne materijale s druge strane. Prijave.
Metalni kompozitni materijali novi su metalni materijali koji se različitim tehnikama obrade sastoje od nekoliko komponenti metala ili legura kao što su a, b i c. Svako sučelje tvori skup metalnih veza i ima istu ili bolju izvedbu kao izvorni pojedinačni metalni materijal. . Nije ni a ni b (ili c). Kombinira prednosti sastavnih komponenti i prevladava nedostatke izvedbe pojedinačnih komponenti. Ne samo da optimizira dizajn materijala, već također utjelovljuje načelo racionalne upotrebe materijala. To je jedan od aktualnih razvojnih pravaca znanosti i inženjerstva materijala.
Metode kompaundiranja uključuju: kompaundiranje eksplozijom, kompaundiranje eksplozijom i valjanjem. Danas se većina domaćih metoda koristi eksplozivnim smjesama.
Varijante kompozitnih materijala uključuju: kompozitne ploče (dvoslojne, troslojne), kompozitne šipke i kompozitne cijevi.
prednost:
Razumna kombinacija i omjer svojstava materijala za oblaganje i osnovnih materijala;
Prema potrebi odredite omjer debljine dva materijala;
Uštedite plemenite i rijetke metale i smanjite troškove opreme;
Smanjite konstrukcijsku debljinu konstrukcije ili povećajte strukturno radno naprezanje.
Trenutno, zemlja ima relevantne nacionalne standarde za kompozitne materijale, kao što su GB8547-87 "Titan-čelična kompozitna ploča", GB8546-87 "Titan-nehrđajući čelik kompozitna ploča", JB4733-94 "Eksplozivna kompozitna čelična ploča od nehrđajućeg čelika za posude pod tlakom", itd.
Ukratko, budući da posebni metalni materijali imaju dobru otpornost na koroziju i performanse strojne obrade, mogu uvelike zadovoljiti potrebe proizvodne opreme proizvođača za otpornošću na koroziju i poboljšati razinu otpornosti opreme na koroziju. Posljednjih godina njihova promocija i primjena u Kini postigla je određene rezultate. Međutim, s brzim razvojem kineskog gospodarstva, posebno postupnim formiranjem obrasca globalne ekonomske integracije i pristupanjem Kine WTO-u, postoji ogroman prostor za razvoj domaćih posebnih metalnih materijala (uključujući ulazak na međunarodno tržište), ali to zahtijeva relevantni nacionalni odjeli za upravljanje industrijom. Razviti potrebne standarde i povezane politike i propise za promicanje razvoja cijele industrije.
