钛和钛合金的耐腐蚀性能钛材在中性或弱酸性的氧化物溶液中有高度的稳定性,例如,钛和钛合金在100℃FeCl100℃的CuC12中、100℃的HgC1:(所有浓度)中、60%的AlCl2及100℃的所有浓度NaCl中都稳定,钛的许多其他金属的氧化物中,在100%一氧乙酸和100%的二氧乙酸中也是稳定的,因而使钛及钛合金在上述溶液中获得了广泛应用。下面分享关于钛的几种局部腐蚀特性以及缝隙腐蚀的特征和规律的内容,欢迎阅读!
钛的几种局部腐蚀特性:
1、缝隙腐蚀钛的耐缝隙腐蚀性能特别强,只有在少数的化工介质中发生缝隙腐蚀。钛的缝隙腐蚀与温度、氯化物浓度、pH值以及缝隙的尺寸有密切的关系。据有关资料介绍,湿氯气的温度在85℃以上时易产生缝隙腐蚀。例如某些厂在冷却器前先用一个填料塔直接冷却使湿氯气温度降至65~70℃后,再进入钛制冷却器,以提高抗缝隙腐蚀,效果也很显著。实践证明:降低温度是防止缝隙腐蚀行之有效的方法之一,在高温氯化钠溶液中也曾发生过钛缝隙腐蚀。总之,对于易产生缝隙腐蚀的部位及部件,如密封面,管板与管子胀接部位,板式换热器,塔盘与塔体接触部位以及塔内紧固件应采用Ti-0.2Pd等钛合金,在设计时应避免出现缝隙与滞流区。如塔内紧固件应尽量不采用螺栓连接。管板和管子采用胀接加密封焊接结构较单纯胀接好,对于法兰密封面,不宜采用石棉垫,应采用聚四氟乙烯膜包石棉垫。
2、高温腐蚀:钛的高温耐腐蚀性,取决于所处介质的特性和自身表面氧化膜的性能。钛在空气或氧化性气氛中,作结构材料能使用到426℃,但在250℃左右时,钛开始明显地吸氢,在完全的氢气气氛中,当温度升高到316℃以上时,钛吸氢变脆。因此,在没有经过广泛试验的情况下,钛不宜作温度高于330℃以上的化工设备使用,从吸氢及机械性能等考虑,全钛压力容器其使用温度不得超过250℃,热交换器用钛管使用温度上限约为316℃。
3、应力腐蚀:除个别的几种介质外,工业纯钛耐应力腐蚀极好,受应力腐蚀导致钛设备损坏的现象还是罕见的。工业钝钛只有在发烟硝酸,某些甲醇溶液或某些盐酸溶液,高温次氯酸盐,温度为300~450℃的熔盐或含NaCl气氛,二硫化碳,正己烷及干氯气等介质中才产生应力腐蚀。 钛在硝酸中随着NO2含量的增加和含水量的减少,其应力腐蚀破裂的倾向逐渐增大。在含20%游离NO2的无水硝酸中钛的应力腐蚀倾向达到较大。在浓硝酸中含有高于6.0%NO2和低于0.7%H2O时,既使在室温的情况下,工业纯钛也会发生应力腐蚀破裂。我国在98%浓硝酸中使用钛设备时曾发生过严重的应力腐蚀和爆炸。工业纯钛在10%的盐酸溶液中,有应力腐蚀破裂的敏感性,在含0.4%盐酸加甲醇溶液中钛产生应力腐蚀。
钛的缝隙腐蚀的特征和规律:
(1)缝隙腐蚀的发生都有一个孕育期,孕育期长短与许多因素有关,如环境温度、氯化物种类和浓度、氧化剂浓度、与钛接触的材料、溶液的pH值以及缝隙的大小和几何形状等等。钛在氯化钠溶液中,氯离子浓度愈高、温度愈高、pH值愈低,那么缝隙腐蚀的孕育期越短,也就是缝隙腐蚀的敏感性越强。
(2)缝隙中的溶液成分和pH值,是与本体溶液完全不同的。一般说来,缝隙中的氧浓度较低、氯离子和氢离子浓度较高(pH值低于本体溶液),缝隙内的pH值可下降到<1,缝隙中的电极电位变得更负,从而使得缝隙中的钛处于活性状态。实验室电化学测定表明,各种卤化物离子的缝隙腐蚀电位顺序为:Cl-<Br-<I-,即钛在氯化物中的缝隙腐蚀敏感性较大,这与钛的点腐蚀敏感性正好相反。
(3)钛的缝隙腐蚀通常是在缝隙面的局部位置,而一般不会在整个缝隙面上全面发生腐蚀。缝隙腐蚀的孕育期结束之后,也就是一旦“成核”则由于自催化机理使得腐蚀迅速发展,导致局部穿孔而破环。
(4)钛缝隙腐蚀的发生过程中常常伴随吸氢,甚至使用金相显微镜可以观察到钛材中针状氢化物的存在。随着吸氢量的增加,表面的氢化物不断增加,使得腐蚀全面加快。与此同时,氢不断的渗透到金属内部,内部的氢化物沉淀可能成为应力腐蚀开裂的裂纹源,导致外应力作用下的开裂。
(5)经过多年的研究,钛的缝隙腐蚀过程的物理图像已经比较清楚。简单地说,它分为两个阶段:孕育期和活性溶解期。
在孕育期的开始阶段,缝隙内外进行着同样的反应。其阴极反应消耗了缝隙溶液中的氧,当缝隙中氧贫乏之后,阴极反应只在缝隙外进行,缝隙内主要进行阳极反应-钛的的阳极溶解。随着缝隙内钛离子的不断增加,为了维持缝隙中正负离子的电荷平衡,氯离子不断迁移进入缝隙中。同时钛离子在缝隙中积聚发生水解反应,生成白色的腐蚀产物氢氧化钛,氢氧化钛脱水之后的白色腐蚀产物经鉴定为TiO2。水解反应使得缝隙内的pH值下降,进一步破坏了钛的钝态。所以缝隙腐蚀的孕育期一旦结束,其发展是非常迅速的,这就是所谓的“自催化作用”。
(6)在钛的缝隙腐蚀的“几何因数”中,包括缝隙长度、缝隙宽度和缝隙内外的面积之比等因数。这些数值一般需要对于具体体系试验确定,并不是理论预测可以得到的。试验告诉欧陆,窄缝的缝隙腐蚀倾向比宽缝大得多,一般缝隙的宽度在0.5mm以下。
(7)为了改善钛在还原性无机酸中的耐腐蚀性,降低缝隙腐蚀的敏感性,Ti-Pd合金, Ti-Ni-Mo合金都比工业纯钛性能优越,尤其是Ti-Pd合金。钛表面缝隙位置镀钯、热氧化或阳极氧化等表面处理技术均可以改善耐缝隙腐蚀的性能。
感谢阅读,以上就是对钛的几种局部腐蚀特性以及缝隙腐蚀的特征和规律的介绍,部分内容来自网络,仅供参考。如果您想了解更多有关钛腐蚀的详细事宜,欢迎致电详询,竭诚为您服务。