1. Коррозионная стойкость титана в химических средах
1. Азотная кислота
Азотная кислота является окисляющей кислотой. Титан сохраняет плотную оксидную пленку на своей поверхности в азотной кислоте. Поэтому титан обладает превосходной коррозионной стойкостью в азотной кислоте. Скорость коррозии титана увеличивается с повышением температуры раствора азотной кислоты. Когда температура находится между 190 и 240 градусами и концентрация составляет между 20% и 70%, его скорость коррозии может достигать 10 мм/год. Однако добавление небольшого количества соединений, содержащих кремний, в раствор азотной кислоты может ингибировать коррозию высокотемпературной азотной кислоты на титане; например, после добавления силиконового масла в 40% высокотемпературный раствор азотной кислоты скорость коррозии может быть снижена почти до нуля. Также есть данные, что ниже 500 градусов титан имеет высокую степень коррозионной стойкости в 40%-ном-80%-ном растворе азотной кислоты и паре. В дымящей азотной кислоте, когда содержание диоксида азота составляет более 2%, недостаточное содержание воды вызывает сильную экзотермическую реакцию, приводящую к взрыву.
2. Серная кислота
Серная кислота является сильной восстанавливающей кислотой. Титан обладает определенной коррозионной стойкостью к низкотемпературным и низкоконцентрированным растворам серной кислоты. При 0 степени он может противостоять коррозии серной кислоты с концентрацией до 20%. По мере увеличения концентрации кислоты и температуры скорость коррозии увеличивается. Поэтому титан имеет плохую устойчивость в серной кислоте. Даже при комнатной температуре с растворенным кислородом титан может противостоять коррозии только 5% серной кислоты. При 100 градусах титан может противостоять коррозии только 0,2% серной кислоты. Хлор оказывает ингибирующее действие на коррозию титана в серной кислоте, но при 90 градусах и концентрации серной кислоты 50% хлор ускоряет коррозию титана и даже вызывает возгорание. Коррозионную стойкость титана в серной кислоте можно улучшить, введя в раствор воздух, азот или добавив окислители и высоковалентные ионы тяжелых металлов. Поэтому титан имеет небольшую практическую ценность в серной кислоте.
3. Щелочной раствор
Титан обладает хорошей коррозионной стойкостью в большинстве щелочных растворов. Скорость коррозии увеличивается с концентрацией и температурой раствора. Когда в щелочном растворе присутствуют кислород, аммиак или углекислый газ, коррозия титана будет ускоряться. В щелочном растворе, содержащем оксид водорода, коррозионная стойкость титана очень плохая. Однако коррозионная стойкость в растворе гидроксида натрия лучше, чем в гидроксиде калия, и он имеет сильную коррозионную стойкость даже в высокотемпературном и высококонцентрированном растворе гидроксида натрия. Например, скорость коррозии титана в 73% растворе гидроксида натрия при 130 градусах составляет всего 0,18 мм/год. Титан отличается от других металлов тем, что он не будет вызывать коррозионное растрескивание под напряжением в растворе гидроксида натрия, но длительное воздействие может вызвать водородную хрупкость. Поэтому температура использования титана в каустической соде и других щелочных растворах должна быть меньше или равна 93,33 градуса.
4. Хлор
Стабильность титана в хлоре зависит от содержания воды в хлоре. Однако он не устойчив к коррозии в сухом хлоре, и существует риск возгорания. Поэтому титановые материалы должны поддерживать определенное содержание воды при использовании в хлоре. Содержание воды, необходимое для сохранения титана пассивированным в хлоре, связано с такими факторами, как давление, скорость потока и температура хлора.
5. Органические среды
Титан обладает высокой коррозионной стойкостью в бензине, толуоле, феноле, формальдегиде, трихлорэтане, уксусной кислоте, лимонной кислоте, монохлоруксусной кислоте и т. д. При температуре кипения и без инфляции титан будет сильно корродировать в муравьиной кислоте ниже 25%. В растворах, содержащих уксусный ангидрид, титан будет не только сильно корродировать в целом, но и вызывать точечную коррозию. Для многих сложных органических сред, встречающихся в процессах органического синтеза, таких как производство пропиленоксида, фенола, ацетона, хлоруксусной кислоты и других химических сред, титан имеет лучшую коррозионную стойкость, чем нержавеющая сталь и другие конструкционные материалы.
2. Некоторые локальные коррозионные характеристики титана
6. Щелевая коррозия Титан обладает особенно сильной устойчивостью к щелевой коррозии, а щелевая коррозия возникает только в нескольких химических средах. Щелевая коррозия титана тесно связана с температурой, концентрацией хлорида, значением pH и размером щели. Согласно соответствующей информации, щелевая коррозия склонна возникать, когда температура влажного хлора превышает 85 градусов. Например, некоторые заводы используют насадочную башню для непосредственного охлаждения влажного хлорного газа до 65-70 градусов перед поступлением в титановый охладитель для повышения устойчивости к щелевой коррозии, и эффект также является значительным. Практика доказала, что снижение температуры является одним из эффективных способов предотвращения щелевой коррозии. Щелевая коррозия титана также происходила в высокотемпературном растворе хлорида натрия. Короче говоря, для деталей и компонентов, подверженных щелевой коррозии, таких как уплотнительные поверхности, компенсаторы между трубными решетками и трубами, пластинчатые теплообменники, контактные детали между пластинами башни и корпусами башни, а также крепежные элементы в башнях, следует использовать титановые сплавы, такие как Ti-0.2Pd. При проектировании следует избегать зазоров и застойных зон. Например, крепежи в башнях следует как можно меньше соединять болтами. Компенсатор и уплотнительная сварная конструкция трубных решеток и труб лучше, чем простые компенсаторы. Для уплотнительных поверхностей фланцев не следует использовать асбестовые прокладки, а следует использовать асбестовые прокладки, обернутые политетрафторэтиленовой пленкой.
7. Высокотемпературная коррозия
Высокотемпературная коррозионная стойкость титана зависит от характеристик среды и характеристик его собственной поверхностной оксидной пленки. Титан может использоваться в качестве конструкционного материала до 426 градусов на воздухе или в окислительной атмосфере, но при температуре около 250 градусов титан начинает значительно поглощать водород. В полностью водородной атмосфере, когда температура поднимается выше 316 градусов, титан поглощает водород и становится хрупким. Поэтому без всесторонних испытаний титан не следует использовать в химическом оборудовании с температурой выше 330 градусов. Учитывая поглощение водорода и механические свойства, рабочая температура полностью титановых сосудов под давлением не должна превышать 250 градусов, а верхний предел рабочей температуры титановых труб для теплообменников составляет около 316 градусов.
8. Коррозия под напряжением
За исключением нескольких отдельных сред, промышленный чистый титан обладает превосходной стойкостью к коррозии под напряжением, и явление повреждения титанового оборудования из-за коррозии под напряжением все еще редко. Промышленный пассивный титан вызывает коррозию под напряжением только в таких средах, как дымящая азотная кислота, определенные растворы метанола или определенные растворы соляной кислоты, высокотемпературные гипохлориты, расплавленные соли при температуре 300-450 градуса или атмосферы, содержащие NaCl, сероуглерод, н-гексан и сухой хлор. Склонность титана к коррозионному растрескиванию под напряжением в азотной кислоте постепенно увеличивается с увеличением содержания NO2 и уменьшением содержания воды. Склонность титана к коррозии под напряжением достигает своего максимума в безводной азотной кислоте, содержащей 20% свободного NO2. Когда концентрированная азотная кислота содержит более 6.{{10}}% NO2 и менее 0,7% H2O, промышленный чистый титан также будет страдать от коррозионного растрескивания под напряжением даже при комнатной температуре. Серьезная коррозия под напряжением и взрывы произошли в моей стране, когда титановое оборудование использовалось в 98% концентрированной азотной кислоте. Промышленный чистый титан чувствителен к коррозионному растрескиванию под напряжением в 10% растворе соляной кислоты, а титан вызывает коррозию под напряжением в 0,4% растворе соляной кислоты и метанола. Подводя итог, можно сказать, что хотя титан и имеет повреждения от коррозии под напряжением в некоторых специальных средах, по сравнению с другими металлами титан обладает хорошей устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением; титан обладает высокой коррозионной стойкостью в кислотах и щелочах, и он может образовывать оксидную пленку в кислотах и щелочах, но это также условно. Надеюсь, это будет полезно вам при использовании наших материалов.
