Charakteristika odolnosti proti korózii a aplikácie bežne používaných špeciálnych kovových materiálov
1. Titán a zliatiny titánu
Výroba titánových zliatin v Číne je v podstate synchronizovaná so zahraničím, no jej propagácia a aplikácia zaostáva, najmä pre civilné využitie. Zároveň v dôsledku neusporiadanej konkurencie medzi zahraničnými pašovanými titánovými materiálmi a niektorými spoločnosťami na spracovanie zariadení v posledných rokoch niektoré spoločnosti bez výrobných kapacít a niektoré malé a stredné podniky z mestských častí používali menej kvalitné materiály alebo nekvalitný tovar, čo tiež narušilo trh s titánovými zariadeniami do určitej miery. Núti výrobcov zariadení hovoriť o „titánovom“ zafarbení. Preto aj táto situácia zohráva určitú úlohu pri brzdení rozvoja čínskeho priemyslu titánových zariadení. Musí upútať pozornosť príslušných riadiacich oddelení a má slúžiť aj ako výstraha pre ďalšie špeciálne materiály, ktoré sa vyvíjajú. .
Bežne používané druhy titánu (s národnými materiálovými normami)
1. Vlastnosti titánu proti korózii
Titán je kov so silnou tendenciou k pasivácii. Dokáže rýchlo vytvoriť stabilný oxidačný ochranný film na vzduchu a v oxidačných alebo neutrálnych vodných roztokoch. Aj keď je fólia z nejakého dôvodu poškodená, môže sa rýchlo a automaticky obnoviť. Preto má titán vynikajúcu odolnosť proti korózii v oxidačných a neutrálnych médiách.
Vďaka veľkému pasivačnému výkonu titánu v mnohých prípadoch pri kontakte s odlišnými kovmi nezrýchľuje koróziu, ale môže urýchliť koróziu odlišných kovov. Napríklad v neoxidačných kyselinách s nízkou koncentráciou, ak sa zliatina Pb, Sn, Cu alebo Monel dostane do kontaktu s titánom za vzniku galvanického páru, korózia týchto materiálov sa urýchli, zatiaľ čo titán nebude ovplyvnený. V kyseline chlorovodíkovej sa pri kontakte titánu s nízkouhlíkovou oceľou na povrchu titánu generuje nový vodík, ktorý ničí film oxidu titánu, čo spôsobuje nielen vodíkové krehnutie titánu, ale aj urýchľuje koróziu titánu. Môže to byť spôsobené tým, že titán je vysoko odolný voči vodíku. z dôvodu aktivity.
Obsah železa v titáne má vplyv na odolnosť proti korózii v niektorých médiách. Príčinou zvýšenia obsahu železa je často okrem surovín aj to, že kontaminované železo preniká do zvaru počas zvárania, čo spôsobuje zvýšenie lokálneho obsahu železa v zvare. Táto korózia má nerovnomerný charakter. Keď sa na podporu titánového zariadenia používajú železné diely, kontaminácia železom na kontaktnom povrchu železo-titán je takmer nevyhnutná. Korózia sa urýchľuje v oblasti kontaminovanej železom, najmä v prítomnosti vodíka. Keď je film oxidu titánu na znečistenom povrchu mechanicky poškodený, vodík preniká do kovu. V závislosti od podmienok, ako je teplota a tlak, vodík zodpovedajúcim spôsobom difunduje, čo spôsobuje rôzne stupne vodíkového skrehnutia titánu. Preto, keď sa titán používa v systémoch so strednou teplotou a stredným tlakom a v systémoch obsahujúcich vodík, je potrebné zabrániť povrchovej kontaminácii železom.
Za normálnych okolností titán netrpí jamkovou koróziou.
Titán tiež ponúka stabilitu proti koróznej únave.
Titán má dobrú odolnosť proti štrbinovej korózii, najmä zliatiny Ti-0.3Mo-0.8Ni a Ti-0.2Pd. Zliatiny Ti-0.3Mo-0.8Ni a Ti{10}}.2Pd sa preto široko používajú ako tesniace povrchové materiály pre kontajnerové zariadenia na vyriešenie problému štrbinovej korózie na tesniacej ploche zariadenia.
2. Aplikácia titánových materiálov
Vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii sú titánové materiály široko používané v ropnom, chemickom priemysle, výrobe soli, farmaceutickom priemysle, metalurgii, elektronike, letectve, kozmonautike, námorníctve a ďalších súvisiacich oblastiach.
Titán má vynikajúcu odolnosť proti korózii voči väčšine soľných roztokov. Napríklad titán je v chloridových roztokoch odolnejší voči korózii ako niklová oceľ s vysokým obsahom chrómu a nemá bodovú koróziu. Rýchlosť korózie je však vyššia u chloridu hlinitého, čo súvisí s výrobou koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej po hydrolýze chloridu hlinitého. Titán má tiež dobrú stabilitu voči horúcemu chloritanu sodnému a rôznym koncentráciám chlórnanu. Preto sú titánové materiály široko používané vo výrobe vákuovej soli a v priemysle bieliacich práškov.
Titán má dobrú odolnosť voči korózii voči väčšine alkalických roztokov. Titán je relatívne stabilný v roztokoch hydroxidu sodného a hydroxidu draselného s koncentráciami menšími ako 50 %. Ak alkalický roztok obsahuje chloridové ióny alebo chloridy, jeho odolnosť proti korózii dokonca prevyšuje odolnosť niklu a zirkónu. So zvyšujúcou sa teplotou a koncentráciou sa však korózia zvýši. Priemysel chlóru a alkalických kovov je teraz najväčšou oblasťou domácich civilných aplikácií titánu.
Titán nie je odolný voči korózii v suchom chlóre a predstavuje riziko požiaru, ale má vysokú stabilitu vo vlhkom chlóre, prevyšujúcu zirkónium, Hastelloy C a Monel, a dokonca aj v kyseline sírovej, kyseline chlorovodíkovej a nasýtenom chlóre. Je tiež stabilný v médiách, ako je chlorid, takže titán je materiál prvej voľby pre kľúčové zariadenia na výrobu oxidu titaničitého metódou kyseliny sírovej.
Pretože titán má dobrú odolnosť proti korózii v uhľovodíkoch, je dobrý aj vtedy, keď obsahuje kyseliny a chloridové nečistoty. Preto sú titánové materiály tiež široko používané v organických chemikáliách, ako je PTA (purifikovaná kyselina tereftalová), PVA (vinylón) atď.
Titán má vynikajúcu odolnosť proti korózii v morskej vode, takže titán je tiež široko používaný v morských oblastiach, ako sú plošiny na ťažbu ropy na mori a odsoľovanie morskej vody.
2. Nikel a zliatiny na báze niklu
1. Stav domácej výroby niklu a zliatin na báze niklu
Domáci priemyselný čistý nikel sa môže vyrábať sám, ale niektoré zliatiny na báze niklu sa spoliehajú hlavne na dovoz.
Typy niklu a zliatin na báze niklu (niektoré majú národné materiálové normy)
Bežne používané modely niklu a zliatin na báze niklu zahŕňajú: čistý nikel N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276 atď.
2. Odolnosť niklu a zliatin na báze niklu proti korózii
Nikel má väčšiu tendenciu prejsť do pasívneho stavu. Pri normálnych teplotách je povrch niklu pokrytý oxidovým filmom, vďaka čomu je odolný voči korózii vo vode a mnohých soľných vodných roztokoch.
Nikel je celkom stabilný pri izbovej teplote v neoxidačných zriedených kyselinách, ako napr<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.
Nikel je úplne stabilný vo všetkých alkalických roztokoch, či už ide o vysokoteplotné alebo roztavené alkálie. Toto je výnimočná vlastnosť niklu.
Zliatina Monel je odolnejšia voči korózii ako nikel v redukčných médiách a odolnejšia voči korózii ako meď v oxidačných médiách. Je odolnejší voči korózii ako nikel a meď v kyseline fosforečnej, kyseline sírovej, kyseline chlorovodíkovej, roztokoch solí a organických kyselinách.
V akejkoľvek koncentrácii kyseliny fluorovodíkovej je zliatina Monel veľmi odolná voči korózii, keď kyslík nevstupuje veľa. Keď je však v roztoku prevzdušňovanie a oxidanty, alebo keď sú v roztoku škodlivé nečistoty ako soli železa a medi, jeho odolnosť voči kyseline fluorovodíkovej klesá. Spomedzi kovových materiálov patrí okrem platiny a striebra medzi najlepšie materiály odolné voči korózii kyselinou fluorovodíkovou.
Je veľmi odolná voči korózii v žieravých alkalických roztokoch, ale keď je koncentrácia hydroxidu sodného veľmi vysoká, hoci odolnosť Monelovej zliatiny je horšia ako odolnosť niklu, je stále odolnejšia voči zásadám ako iné kovové materiály.
Zliatina Monel je náchylná na praskanie koróziou pod napätím a najlepšie sa používa po žíhaní pri 530-650 stupňoch na odstránenie napätia.
Bežne používané zliatiny Hastelloy sú Hastelloy B (B-2, B-3) a Hastelloy C-276. Majú vysokú odolnosť proti korózii v neoxidačných anorganických kyselinách a organických kyselinách, ako je odolnosť voči 70 stupňovej zriedenej kyseline sírovej, odolná voči všetkým koncentráciám kyseliny chlorovodíkovej, fosforečnej, octovej a mravčej, najmä horúcej koncentrovanej kyseline chlorovodíkovej.
Hastelloy je stabilný v žieravinách a alkalických roztokoch a úplne stabilný v organických médiách, morskej a sladkej vode.
Tri biele medené (B10, B30)
Cupronickel je zliatina medi a niklu. Cupronickel sa môže vyrábať na domácom trhu a vyrába ho hlavne Luoyang Copper.
Odolnosť bielej medi proti korózii je v podstate podobná ako u čistej medi. V anorganických kyselinách, najmä kyseline dusičnej, dochádza k silnej korózii. Avšak kyselina fluorovodíková s koncentráciou<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.
V procese hydroxidu sodného alebo v membránovom elektrolytickom hydroxide sodnom sa B30 (70-30 zliatina medi a niklu môže použiť na nahradenie čistého niklu pri výrobe zariadenia filmového odparovača, najmä časti s klesajúcim filmom. Môže to nielen zlepšiť služby životnosť, ale aj úspora 70 % niklu B10 (91-9 zliatina medi a niklu) môže nahradiť čistý nikel aj pri výrobe odparovacích trubíc, odparovacích komôr a iných zariadení stúpacích filmových odparovačov.
Biela meď má vysokú odolnosť proti korózii v morskej vode, takže výmenníky tepla chladené morskou vodou často používajú bielu meď B10 a B30.
Štyri zirkónové materiály
Bežne používané druhy zirkónu a zliatin zirkónia zahŕňajú: nejadrové zirkónium R60702, R60703, R60704, R60705 a R60706.
Hoci Čína nemá špecifikácie pre nádoby zo zirkónu a zliatiny zirkónia, dokázala vyrábať zirkóniové materiály na jadrové a nejadrové použitie.
Zirkón má lepšiu odolnosť proti korózii ako nehrdzavejúca oceľ, zliatiny na báze niklu a titán. Jeho mechanické vlastnosti a procesné vlastnosti sú tiež veľmi vhodné na výrobu nádob a výmenníkov tepla. Pre svoju vysokú cenu sa však v minulosti používal len zriedka. S rozvojom domáceho chemického priemyslu však mnohé vysoko korozívne zariadenia čoraz viac používajú zirkónové materiály, čo výrazne zlepšuje životnosť a spoľahlivosť zariadení a dosahuje lepšie ekonomické výhody. V súčasnosti je technológia od výroby zirkónových materiálov až po návrh, výrobu a kontrolu zariadení čoraz zrelšia, čo poskytuje základ pre široké použitie zirkónových nádob.
5. Tantalové materiály (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantal má vysokú chemickú stabilitu a je vysoko odolný voči chemickej korózii a atmosférickej korózii pod 150 stupňov. Je odolný voči korózii aj v znečistenom priemyselnom prostredí.
Tantal je odolný voči kyseline chlorovodíkovej a kyseline dusičnej akejkoľvek koncentrácie pri teplote varu a voči zmiešanej kyseline zloženej z dymovej kyseliny dusičnej a dymovej kyseliny sírovej od izbovej teploty do 150 stupňov. Okrem kyseliny fluorovodíkovej, dymivého oxidu sírového a vysokoteplotnej koncentrovanej kyseliny sírovej a koncentrovanej kyseliny fosforečnej je tantal stabilný voči iným kyselinám.
Tantal má vysokú stabilitu v kyslom a alkalickom prostredí pod 200 stupňov, dokonca vyššiu ako zlato a platina.
Tantal má slabú odolnosť proti korózii v koncentrovaných alkalických roztokoch. Nie je odolný voči jodidu draselnému a roztokom obsahujúcim fluoridové ióny.
Korózia tantalu je rovnomerná a komplexná korózia, necitlivá na rezy a nespôsobuje lokalizované typy korózie, ako je korózna únava a korózne praskanie. Táto vlastnosť tantalu môže byť použitá ako náterové a obkladové materiály.
6. Iné špeciálne kovové materiály
1. Duplexná oceľ
Duplexná nehrdzavejúca oceľ nízkej kvality (typ 2304)
Štandardná duplexná nehrdzavejúca oceľ (typ 2205)
Super duplexná nehrdzavejúca oceľ (typ 2507)
Pre feriticko-austenitickú duplexnú nehrdzavejúcu oceľ má vlastnosti feritickej ocele aj austenitickej ocele. Prítomnosť austenitu znižuje krehkosť feritickej ocele s vysokým obsahom chrómu, zabraňuje tendencii rastu zŕn a zlepšuje húževnatosť a zvárateľnosť feritickej ocele. Prítomnosť feritu zlepšuje medzu klzu Cr-Ni austenitickej ocele a zároveň robí oceľ odolnou voči korózii pod napätím a má malý sklon k praskaniu za tepla počas zvárania. Tento typ ocele obsahuje vysoké úrovne zliatinových prvkov odolných voči korózii, ako sú Cr, Ni, Cu a Mo. Hoci dvojfázová štruktúra môže ľahko spôsobiť koróziu mikrobatérií, ak obsah zliatinových prvkov dosiahne určitú hodnotu, obe fázy môžu byť pasivované v médiu a nedôjde k dvojfázovej selektívnej korózii. Má dobrú odolnosť proti rovnomernej korózii a jamkovej korózii. .
Duplexné nehrdzavejúce ocele sa dnes používajú v rôznych aplikáciách, nielen v chemických, petrochemických a farmaceutických aplikáciách, ale aj v celulóze a papieri, v potravinárstve a nápojoch a v stavebníctve, budovách a konštrukciách.
Najdôležitejšie aplikácie duplexnej nehrdzavejúcej ocele sú však v reaktoroch a iných priemyselných zariadeniach v chemickom, hnojivovom, petrochemickom, energetickom a celulózovom a papierenskom priemysle. Vo väčšine aplikácií sa duplexné nehrdzavejúce ocele považujú za nákladovo efektívny alternatívny materiál, ktorý vypĺňa medzeru medzi bežnými austenitickými oceľami, ako je 316L a vyššie zliatiny.
Hoci sa všeobecne verí, že duplexné zliatiny sa používajú kvôli ich odolnosti voči korózii chemickými produktmi, je to najdôležitejšie v médiách s horúcou vodou, kde austenitické nehrdzavejúce ocele nemajú dostatočnú odolnosť voči bodovej korózii a praskaniu koróziou pod napätím.
2. AL-6XN
Zliatina AL-6XN je superaustenitická nehrdzavejúca oceľ objavená spoločnosťou Allegheny Ludlum Company v Spojených štátoch. Má vyššiu odolnosť proti bodovej korózii, štrbinovej korózii a tlakovej štrbinovej korózii voči chloridovým iónom ako štandardná zliatina radu 300 a je odolnejšia voči korózii ako tradičné zliatiny na báze niklu. Cena zliatiny je nízka.
V nehrdzavejúcej oceli majú Cr, Mo, Ni a C odolnosť voči korózii voči rôznym médiám. Cr je predstaviteľom odolnosti proti korózii v prírodnom a oxidačnom prostredí. Zvýšenie obsahu Cr, Mo a Ni zvyšuje odolnosť voči bodovej korózii. Nikel poskytuje austenitickú štruktúru. Nikel a molybdén zvyšujú schopnosť tlakovej štrbinovej korózie a odolnosť voči chloridovým iónom. Znížte odolnosť prostredia proti korózii.
Zliatina s vysokým obsahom niklu (24 %) a molybdénu (6,3 %) AL-6XN má dobrú odolnosť proti korózii pod tlakom. Molybdén má schopnosť odolávať bodovej korózii chloridových iónov. Nikel ďalej zvyšuje odolnosť voči bodovej korózii a môže poskytnúť vyššiu pevnosť ako austenitická nehrdzavejúca oceľ 300, preto sa často používa v tenších častiach zariadení. Vyšší obsah chrómu, molybdénu a niklu v AL-6XN tiež poskytuje odolnosť proti korózii pri tvarovaní a zváraní nehrdzavejúcej ocele.
Vysoký obsah chrómu, molybdénu, niklu a dusíka spôsobuje, že AL-6XN má dobrú odolnosť proti bodovej korózii chloridových iónov a štrbinovej korózii, vďaka čomu sa AL-6XN používa v mnohých prostrediach, ako sú potraviny, morská voda alebo iné chemické látky prostredia.
7. Kovové kompozitné materiály
Špeciálne kovové materiály majú síce svoju dobrú odolnosť proti korózii, sú však aj pomerne drahé, čo je jeden z dôvodov, prečo sa niektoré z nich nedajú presadiť vo veľkom. Technológia kovových kompozitov však na druhej strane podporila tieto špeciálne kovové materiály. Aplikácie.
Kovové kompozitné materiály sú nové kovové materiály, ktoré sa skladajú z niekoľkých kovových alebo zliatinových komponentov, ako sú a, b a c prostredníctvom rôznych techník spracovania. Každé rozhranie tvorí sadu kovových spojov a má rovnaký alebo lepší výkon ako pôvodný jediný kovový materiál. . Nie je to ani a, ani b (alebo c). Spája výhody jednotlivých komponentov a prekonáva výkonnostné nedostatky jednotlivých komponentov. Optimalizuje nielen materiálový dizajn, ale stelesňuje aj princíp racionálneho využívania materiálov. Je to jeden zo súčasných smerov vývoja materiálovej vedy a inžinierstva.
Metódy miešania zahŕňajú: kompaundovanie výbuchom, kompaundovanie výbuchom valcovania a kompaundovanie valcovaním. V súčasnosti sa vo väčšine domácich metód používa explózia.
Odrody kompozitných materiálov zahŕňajú: kompozitné panely (dvojvrstvové, trojvrstvové), kompozitné tyče a kompozitné rúry.
výhoda:
Rozumná kombinácia a pomer vlastností obkladových materiálov a základných materiálov;
Podľa potreby určite pomer hrúbky dvoch materiálov;
Šetrite drahé a vzácne kovy a znížte náklady na vybavenie;
Znížte konštrukčnú hrúbku konštrukcie alebo zvýšte prevádzkové napätie konštrukcie.
V súčasnosti má krajina príslušné národné normy pre kompozitné materiály, ako napríklad GB8547-87 „Titanium-Steel Composite Plate“, GB8546-87 „Titanium-Stainless Steel Composite Plate“, JB4733-94 "Výbušná nerezová kompozitná oceľová doska pre tlakové nádoby" atď.
Stručne povedané, pretože špeciálne kovové materiály majú dobrú odolnosť proti korózii a výkon pri obrábaní, môžu vo veľkej miere spĺňať potreby výrobných zariadení výrobcov na odolnosť proti korózii a zlepšiť úroveň odolnosti zariadení proti korózii. V posledných rokoch sa ich propagáciou a aplikáciou v Číne dosiahli určité výsledky. S rýchlym rozvojom čínskej ekonomiky, najmä postupným formovaním modelu globálnej ekonomickej integrácie a vstupom Číny do WTO však vzniká obrovský priestor pre rozvoj domácich špeciálnych kovových materiálov (vrátane vstupu na medzinárodný trh), ale vyžaduje si príslušné národné oddelenia riadenia priemyslu. Vypracovať potrebné normy a súvisiace politiky a predpisy na podporu rozvoja celého odvetvia.
