Característiques de resistència a la corrosió i aplicacions dels materials metàl·lics especials d'ús habitual
1. Titani i aliatges de titani
La producció d'aliatges de titani a la Xina està bàsicament sincronitzada amb països estrangers, però la seva promoció i aplicació es queda enrere, especialment per a ús civil. Al mateix temps, a causa de la competència desordenada entre els materials de titani de contraban estrangers i algunes empreses de processament d'equips en els últims anys, algunes empreses sense capacitat de producció i algunes petites i mitjanes empreses municipals han utilitzat materials inferiors o béns de mala qualitat, la qual cosa també ha pertorbat. el mercat d'equips de titani fins a cert punt. Fa que els fabricants d'equips parlin de la decoloració del "titani". Per tant, aquesta situació també juga un cert paper en dificultar el desenvolupament de la indústria d'equips de titani de la Xina. Ha de cridar l'atenció dels departaments de gestió pertinents i també ha de servir d'avís per a altres materials especials que s'estan desenvolupant. .
Graus de titani d'ús habitual (amb estàndards de materials nacionals)
1. Característiques de resistència a la corrosió del titani
El titani és un metall amb una forta tendència a la passivació. Pot formar ràpidament una pel·lícula protectora oxidativa estable a l'aire i en solucions aquoses oxidants o neutres. Fins i tot si la pel·lícula està danyada per algun motiu, es pot recuperar ràpidament i automàticament. Per tant, el titani té una excel·lent resistència a la corrosió en medis oxidants i neutres.
A causa del gran rendiment de passivació del titani, en molts casos, en contacte amb metalls diferents, no accelera la corrosió, però pot accelerar la corrosió de metalls diferents. Per exemple, en àcids no oxidants de baixa concentració, si l'aliatge Pb, Sn, Cu o Monel es posa en contacte amb titani per formar una parella galvànica, la corrosió d'aquests materials s'accelerarà, mentre que el titani no es veurà afectat. En l'àcid clorhídric, quan el titani entra en contacte amb l'acer baix en carboni, es genera un nou hidrogen a la superfície del titani, que destrueix la pel·lícula d'òxid de titani, que no només provoca la fragilitat per hidrogen del titani, sinó que també accelera la corrosió del titani. Això pot ser perquè el titani és molt resistent a l'hidrogen. a causa de l'activitat.
El contingut de ferro en titani té un impacte en la resistència a la corrosió en alguns mitjans. A més de les matèries primeres, la raó de l'augment del ferro és sovint que el ferro contaminat penetra al cordó de soldadura durant la soldadura, fent que augmenti el contingut local de ferro al cordó de soldadura. Aquesta corrosió té una naturalesa no uniforme. Quan s'utilitzen peces de ferro per suportar equips de titani, la contaminació per ferro a la superfície de contacte ferro-titani és gairebé inevitable. La corrosió s'accelera a la zona contaminada amb ferro, especialment en presència d'hidrogen. Quan la pel·lícula d'òxid de titani a la superfície contaminada està danyada mecànicament, l'hidrogen penetra al metall. Depenent de condicions com la temperatura i la pressió, l'hidrogen es difon en conseqüència, la qual cosa provoca diferents graus de fragilització de l'hidrogen en el titani. Per tant, quan s'utilitza titani en sistemes de temperatura mitjana i pressió mitjana i que contenen hidrogen, s'ha d'evitar la contaminació del ferro superficial.
En circumstàncies normals, el titani no pateix corrosió per picades.
El titani també ofereix estabilitat a la fatiga a la corrosió.
El titani té una bona resistència a la corrosió per esquerdes, especialment els aliatges Ti-0.3Mo-0.8Ni i Ti{-0.2Pd. Per tant, els aliatges Ti-0.3Mo{-0.8Ni i Ti-0.2Pd s'utilitzen àmpliament com a materials de superfície de segellat per a equips de contenidors per resoldre el problema de la corrosió de les escletxes a la superfície de segellat de l'equip.
2. Aplicació de materials de titani
A causa de la seva excel·lent resistència a la corrosió, els materials de titani s'utilitzen àmpliament en petroli, indústria química, producció de sal, productes farmacèutics, metal·lúrgia, electrònica, aviació, aeroespacial, marítim i altres camps relacionats.
El titani té una excel·lent resistència a la corrosió a la majoria de les solucions de sal. Per exemple, el titani és més resistent a la corrosió que l'acer de níquel d'alt crom en solucions de clorur i no té corrosió per picades. Tanmateix, la taxa de corrosió és més alta en el triclorur d'alumini, que està relacionada amb la producció d'àcid clorhídric concentrat després de la hidrolització del triclorur d'alumini. El titani també té una bona estabilitat al clorit de sodi calent i diverses concentracions d'hipoclorit. Per tant, els materials de titani s'utilitzen àmpliament en la producció de sal al buit i en les indústries de pols de blanqueig.
El titani té una bona resistència a la corrosió a la majoria de solucions alcalines. El titani és relativament estable en solucions d'hidròxid de sodi i hidròxid de potassi amb concentracions inferiors al 50%. Si la solució alcalina conté ions clorur o clorur, la seva resistència a la corrosió fins i tot supera la del níquel i el zirconi. Tanmateix, a mesura que augmenten la temperatura i la concentració, augmentarà la corrosió. La indústria de clor-àlcali és ara el camp més gran d'aplicacions civils domèstiques de titani.
El titani no és resistent a la corrosió en el clor sec i és un risc d'incendi, però té una alta estabilitat en el clor humit, superant el zirconi, Hastelloy C i Monel, i fins i tot en àcid sulfúric, àcid clorhídric i clor saturat. També és estable en mitjans com el clorur, de manera que el titani és el material de primera opció per a equips clau en la producció de diòxid de titani pel mètode d'àcid sulfúric.
Com que el titani té una bona resistència a la corrosió en els hidrocarburs, també és bo fins i tot quan conté àcids i impureses de clorur. Per tant, els materials de titani també s'utilitzen àmpliament en productes químics orgànics, com ara PTA (àcid tereftàlic purificat), PVA (viniló), etc.
El titani té una excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua de mar, de manera que el titani també s'utilitza àmpliament en camps marins, com ara plataformes de perforació de petroli a alta mar i dessalinització d'aigua de mar.
2. Níquel i aliatges a base de níquel
1. Estat de producció nacional de níquel i aliatges a base de níquel
El níquel pur industrial nacional es pot produir per si mateix, però alguns aliatges a base de níquel depenen principalment de les importacions.
Tipus de níquel i aliatges a base de níquel (alguns tenen estàndards de materials nacionals)
Els models d'aliatge a base de níquel i níquel utilitzats habitualment inclouen: níquel pur N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276, etc.
2. Resistència a la corrosió de níquel i aliatges a base de níquel
El níquel té una major tendència a passar a un estat passiu. A temperatures normals, la superfície del níquel està coberta amb una pel·lícula d'òxid, que la fa resistent a la corrosió en aigua i moltes solucions aquoses salines.
El níquel és bastant estable a temperatura ambient en àcids diluïts no oxidants, com ara<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.
El níquel és completament estable en totes les solucions alcalines, ja siguin d'alta temperatura o àlcalis foss. Aquesta és la característica destacada del níquel.
L'aliatge de monel és més resistent a la corrosió que el níquel en mitjans reductors i més resistent a la corrosió que el coure en mitjans oxidants. És més resistent a la corrosió que el níquel i el coure en àcid fosfòric, àcid sulfúric, àcid clorhídric, solucions salines i àcids orgànics.
En qualsevol concentració d'àcid fluorhídric, l'aliatge Monel és molt resistent a la corrosió quan l'oxigen no entra gaire. Tanmateix, quan hi ha aireació i oxidants a la solució, o quan hi ha impureses nocives com sals de ferro i sals de coure a la solució, la seva resistència a l'àcid fluorhídric disminueix. Entre els materials metàl·lics, a part del platí i la plata, és un dels millors materials resistents a la corrosió de l'àcid fluorhídric.
És molt resistent a la corrosió en solucions àlcalis càustics, però quan la concentració d'hidròxid de sodi és molt alta, tot i que la resistència a la corrosió de l'aliatge Monel és pitjor que la del níquel, encara és més resistent als àlcalis que altres materials metàl·lics.
L'aliatge Monel és propens a la fissuració per corrosió per tensió i s'utilitza millor després del recuit a 530-650 graus per eliminar l'estrès.
Els aliatges Hastelloy més utilitzats són Hastelloy B (B-2, B-3) i Hastelloy C-276. Tenen una alta resistència a la corrosió en àcids inorgànics i àcids orgànics no oxidants, com la resistència a l'àcid sulfúric diluït a 70 graus, resistent a totes les concentracions d'àcid clorhídric, àcid fosfòric, àcid acètic i àcid fòrmic, especialment àcid clorhídric concentrat en calent.
Hastelloy és estable en solucions càustiques i alcalines i completament estable en medis orgànics, aigua de mar i aigua dolça.
Tres de coure blanc (B10, B30)
El cuproníquel és un aliatge de coure-níquel. El cuproníquel es pot produir a nivell nacional i és produït principalment per Luoyang Copper.
La resistència a la corrosió del coure blanc és bàsicament similar a la del coure pur. Es produirà una corrosió severa en els àcids inorgànics, especialment l'àcid nítric. No obstant això, àcid fluorhídric amb una concentració 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.
En el procés de sosa càustica o en la sosa càustica electrolítica del diafragma, B30 (70-30 aliatge de coure-níquel es pot utilitzar per substituir el níquel pur per fabricar equips d'evaporador de pel·lícula, especialment la part de la pel·lícula que cau. No només pot millorar el servei). vida útil, però també estalvia un 70% de níquel. B10 (91-9 aliatge de coure-níquel) també pot substituir el níquel pur per fabricar tubs d'evaporació, cambres d'evaporació i altres equips d'evaporadors de pel·lícula ascendent.
El coure blanc té una alta resistència a la corrosió a l'aigua de mar, de manera que els intercanviadors de calor refrigerats per aigua de mar sovint utilitzen coure blanc B10 i B30.
Quatre materials de zirconi
Els graus d'aliatge de zirconi i zirconi utilitzats habitualment inclouen: zirconi no nuclear R60702, R60703, R60704, R60705 i R60706.
Tot i que la Xina no té especificacions per als contenidors de zirconi i aliatges de zirconi, ha estat capaç de produir materials de zirconi per a ús nuclear i no nuclear.
El zirconi té una millor resistència a la corrosió que l'acer inoxidable, els aliatges a base de níquel i el titani. Les seves propietats mecàniques i de procés també són molt adequades per a la fabricació d'envasos i intercanviadors de calor. No obstant això, a causa del seu alt preu, rarament s'utilitzava en el passat. Tanmateix, amb el desenvolupament de la indústria química domèstica, molts equips altament corrosius utilitzen cada cop més materials de zirconi, la qual cosa millora molt la vida i la fiabilitat de l'equip i aconsegueix millors beneficis econòmics. En l'actualitat, la tecnologia des de la producció de materials de zirconi fins al disseny, fabricació i inspecció d'equips s'ha tornat cada cop més madura, proporcionant una base per a l'àmplia aplicació dels contenidors de zirconi.
5. Materials de tàntal (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
El tàntal té una alta estabilitat química i és altament resistent a la corrosió química i a la corrosió atmosfèrica per sota dels 150 graus. És resistent a la corrosió fins i tot en ambients industrials contaminats.
El tàntal és resistent a l'àcid clorhídric i l'àcid nítric de qualsevol concentració a temperatura d'ebullició, i a un àcid mixt compost d'àcid nítric fumant i àcid sulfúric fumant des de temperatura ambient fins a 150 graus. Excepte l'àcid fluorhídric, el triòxid de sofre fumant i l'àcid sulfúric concentrat a alta temperatura i l'àcid fosfòric concentrat, el tàntal és estable a altres àcids.
El tàntal té una alta estabilitat en medis àcids i alcalins per sota dels 200 graus, fins i tot més que l'or i el platí.
El tàntal té poca resistència a la corrosió en solucions alcalines concentrades. No resistent al iodur de potassi i solucions que contenen ions fluorur.
La corrosió del tàntal és una corrosió uniforme i completa, insensible als talls i no provoca tipus localitzats de corrosió, com ara fatiga per corrosió i esquerdes per corrosió. Aquesta característica del tàntal es pot utilitzar com a materials de revestiment i revestiment.
6. Altres materials metàl·lics especials
1. Acer dúplex
Acer inoxidable dúplex de baixa qualitat (tipus 2304)
Acer inoxidable dúplex estàndard (tipus 2205)
Acer inoxidable súper dúplex (tipus 2507)
Per a l'acer inoxidable dúplex ferrític-austenític, té les característiques tant de l'acer ferrític com de l'acer austenític. La presència d'austenita redueix la fragilitat de l'acer ferrític d'alt crom, evita la tendència al creixement del gra i millora la tenacitat i la soldabilitat de l'acer ferrític. La presència de ferrita millora el límit elàstic de l'acer austenític Cr-Ni i, al mateix temps, fa que l'acer sigui resistent a la corrosió per tensió i té una petita tendència a trencar-se en calent durant la soldadura. Aquest tipus d'acer conté nivells elevats d'elements d'aliatge resistents a la corrosió com ara Cr, Ni, Cu i Mo. Tot i que l'estructura de dues fases pot causar fàcilment corrosió de la microbateria, si el contingut de l'element d'aliatge arriba a un cert valor, ambdues fases poden ser passivat en el medi i no es produirà corrosió selectiva de doble fase. Té una bona resistència a la corrosió uniforme i a la corrosió per picadura. .
Avui dia, els acers inoxidables dúplex s'utilitzen en una varietat d'aplicacions, no només en aplicacions químiques, petroquímiques i farmacèutiques, sinó també en pasta i paper, aliments i begudes i construcció, edificis i estructures.
Però les aplicacions més importants de l'acer inoxidable dúplex es troben en reactors i altres equips industrials de la indústria química, fertilitzant, petroquímica, elèctrica i de pasta i paper. En la majoria de les aplicacions, els acers inoxidables dúplex es consideren un material alternatiu rendible, omplint el buit entre els acers austenítics comuns com el 316L i els aliatges superiors.
Tot i que generalment es creu que els aliatges dúplex s'utilitzen a causa de la seva resistència a la corrosió per productes químics, això és més important en mitjans de solució d'aigua calenta on els acers inoxidables austenítics no tenen prou resistència a la corrosió per picadura i esquerdes per corrosió per estrès.
2. AL-6XN
L'aliatge AL-6XN és un acer inoxidable súper austenític descobert per Allegheny Ludlum Company als Estats Units. Té una major resistència a la corrosió per picadura, corrosió per esquerdes i corrosió per esquerdes a pressió als ions clorur que l'aliatge estàndard de la sèrie 300, i és més resistent a la corrosió que els aliatges tradicionals a base de níquel. El cost de l'aliatge és baix.
En acer inoxidable, Cr, Mo, Ni i C tenen resistència a la corrosió a diferents mitjans respectivament. Cr és el representant de la resistència a la corrosió en ambients naturals i oxidants. L'augment del contingut de Cr, Mo i Ni augmenta la resistència a la corrosió. El níquel proporciona una estructura d'austenita. El níquel i el molibdè augmenten la capacitat de corrosió de les esquerdes de pressió i la resistència als ions de clorur. Reduir la resistència a la corrosió del medi ambient.
L'aliatge AL-6XN d'alt níquel (24%)-molibdè (6,3%) té una bona resistència a la corrosió de les esquerdes de pressió. El molibdè té la capacitat de resistir la corrosió per picadura d'ions clorur. El níquel millora encara més la resistència a la corrosió per picat i pot proporcionar una resistència superior a l'acer inoxidable austenític 300, de manera que s'utilitza sovint en parts més primes d'equips. Els nivells més alts de crom, molibdè i níquel en AL-6XN també proporcionen resistència a la corrosió en formar i soldar l'acer inoxidable.
L'alt contingut en crom, molibdè, níquel i nitrogen fan que l'AL-6XN tingui una bona resistència a la corrosió per picadura d'ions clorur i a la corrosió per esquerdes, cosa que fa que l'AL-6XN s'utilitzi en molts entorns, com ara aliments, aigua de mar o altres productes químics. ambients.
7. Materials compostos metàl·lics
Tot i que els materials metàl·lics especials tenen una bona resistència a la corrosió, també són relativament cars, que és una de les raons per les quals alguns d'ells no es poden promocionar a gran escala. Tanmateix, la tecnologia de compostos metàl·lics ha promogut aquests materials metàl·lics especials d'altra banda. Aplicacions.
Els materials compostos metàl·lics són nous materials metàl·lics que es componen de diversos components metàl·lics o d'aliatge com a, b i c mitjançant diferents tècniques de processament. Cada interfície forma un conjunt d'enllaços metàl·lics i té el mateix o millor rendiment que el material metàl·lic únic original. . No és ni a ni b (o c). Combina els avantatges dels components constituents i supera les deficiències de rendiment dels components individuals. No només optimitza el disseny dels materials, sinó que també incorpora el principi d'ús racional dels materials. És una de les direccions de desenvolupament actuals de la ciència i l'enginyeria dels materials.
Els mètodes de composició inclouen: la composició d'explosió, la combinació de laminació d'explosió i la barreja de laminació. Avui en dia, la majoria dels mètodes domèstics utilitzen la composició d'explosió.
Les varietats de materials compostos inclouen: panells compostos (de dues capes, tres capes), barres compostes i canonades compostes.
avantatge:
Combinació raonable i relació de propietats dels materials de revestiment i materials de base;
Determineu la relació de gruix dels dos materials segons sigui necessari;
Estalvieu metalls preciosos i rars i reduïu els costos de l'equip;
Reduir el gruix del disseny estructural o augmentar la tensió de servei estructural.
Actualment, el país té estàndards nacionals rellevants per a materials compostos, com ara GB8547-87 "Titanium-Steel Composite Plate", GB8546-87 "Titanium-Stainless Steel Composite Plate", JB4733-94 "Placa d'acer compost explosiu d'acer inoxidable per a recipients a pressió", etc.
En resum, com que els materials metàl·lics especials tenen una bona resistència a la corrosió i un bon rendiment de mecanitzat, poden satisfer en gran mesura les necessitats de resistència a la corrosió dels equips de producció dels fabricants i millorar el nivell de resistència a la corrosió dels equips. En els últims anys, la seva promoció i aplicació a la Xina han aconseguit certs resultats. Tanmateix, amb el ràpid desenvolupament de l'economia de la Xina, especialment la formació gradual del patró d'integració econòmica mundial i l'adhesió de la Xina a l'OMC, hi ha un gran marge per al desenvolupament de materials metàl·lics especials nacionals (inclosa l'entrada al mercat internacional), però requereix departaments nacionals de gestió de la indústria corresponents. Desenvolupar les normes necessàries i polítiques i regulacions relacionades per promoure el desenvolupament de tota la indústria.
