Korrosjonsbestandighetsegenskaper og bruksområder for vanlige spesielle metallmaterialer
1. Titan og titanlegeringer
Produksjonen av titanlegeringer i Kina er i utgangspunktet synkronisert med utlandet, men markedsføringen og anvendelsen henger etter, spesielt for sivil bruk. På samme tid, på grunn av den uordnede konkurransen mellom utenlandske smuglede titanmaterialer og enkelte utstyrsprosesseringsselskaper de siste årene, har noen selskaper uten produksjonskapasitet og noen små og mellomstore township-bedrifter brukt dårlige materialer eller ussel varer, noe som også har forstyrret titanutstyrsmarkedet til en viss grad. Det får utstyrsprodusenter til å snakke om misfarging av «titan». Derfor spiller denne situasjonen også en viss rolle i å hindre utviklingen av Kinas titanutstyrsindustri. Den må tiltrekke seg oppmerksomhet fra relevante forvaltningsavdelinger og bør også tjene som en advarsel for annet spesialmateriell som er under utvikling. .
Vanlig brukte titankvaliteter (med nasjonale materialstandarder)
1. Korrosjonsbestandighetsegenskaper til titan
Titan er et metall med en sterk tendens til passivering. Den kan raskt danne en stabil oksidativ beskyttende film i luften og i oksiderende eller nøytrale vandige løsninger. Selv om filmen er skadet av en eller annen grunn, kan den raskt og automatisk komme seg. Derfor har titan utmerket korrosjonsbestandighet i oksiderende og nøytrale medier.
På grunn av den store passiveringsytelsen til titan, i mange tilfeller, når det kommer i kontakt med forskjellige metaller, akselererer det ikke korrosjon, men kan akselerere korrosjonen av forskjellige metaller. For eksempel, i lavkonsentrasjon ikke-oksiderende syrer, hvis Pb, Sn, Cu eller Monel-legering bringes i kontakt med titan for å danne et galvanisk par, vil korrosjonen av disse materialene akselereres, mens titan ikke vil bli påvirket. I saltsyre, når titan kommer i kontakt med lavkarbonstål, genereres nytt hydrogen på titanoverflaten, som ødelegger titanoksidfilmen, som ikke bare forårsaker hydrogensprøhet av titan, men også akselererer titankorrosjon. Dette kan skyldes at titan er svært motstandsdyktig mot hydrogen. på grunn av aktivitet.
Jerninnholdet i titan har innvirkning på korrosjonsmotstanden i enkelte medier. I tillegg til råvarene er årsaken til økningen i jern ofte at forurenset jern trenger inn i sveisestrengen under sveising, noe som gjør at det lokale jerninnholdet i sveisestrengen øker. Denne korrosjonen har en ujevn karakter. Når jerndeler brukes til å støtte titanutstyr, er jernforurensning på jern-titan-kontaktflaten nesten uunngåelig. Korrosjon akselereres i det jernforurensede området, spesielt i nærvær av hydrogen. Når titanoksidfilmen på den forurensede overflaten er mekanisk skadet, trenger hydrogen inn i metallet. Avhengig av forhold som temperatur og trykk, diffunderer hydrogen tilsvarende, noe som forårsaker varierende grad av hydrogensprøhet i titan. Derfor, når titan brukes i middels temperatur og middels trykk og hydrogenholdige systemer, må overflatejernforurensning unngås.
Under normale omstendigheter lider ikke titan av gropkorrosjon.
Titan gir også korrosjonsutmattelsesstabilitet.
Titan har god motstand mot sprekkkorrosjon, spesielt Ti-0.3Mo-0.8Ni og Ti-0.2Pd-legeringer. Derfor er Ti-0.3Mo-0.8Ni og Ti-0.2Pd-legeringer mye brukt som tetningsoverflatematerialer for beholderutstyr for å løse problemet med sprekkkorrosjonsproblem på utstyrets tetningsoverflate.
2. Påføring av titanmaterialer
På grunn av sin utmerkede korrosjonsbestandighet, er titanmaterialer mye brukt i petroleum, kjemisk industri, saltproduksjon, farmasøytiske produkter, metallurgi, elektronikk, luftfart, romfart, marine og andre relaterte felt.
Titan har utmerket korrosjonsbestandighet mot de fleste saltløsninger. For eksempel er titan mer korrosjonsbestandig enn nikkelstål med høyt krom i kloridløsninger og har ingen gropkorrosjon. Korrosjonshastigheten er imidlertid høyere i aluminiumtriklorid, som er relatert til produksjonen av konsentrert saltsyre etter at aluminiumtriklorid er hydrolysert. Titan har også god stabilitet mot varm natriumkloritt og ulike konsentrasjoner av hypokloritt. Derfor er titanmaterialer mye brukt i vakuumsaltproduksjon og blekepulverindustri.
Titan har god korrosjonsbestandighet mot de fleste alkaliske løsninger. Titan er relativt stabilt i natriumhydroksid- og kaliumhydroksidløsninger med konsentrasjoner mindre enn 50 %. Hvis den alkaliske løsningen inneholder kloridioner eller klorider, overgår dens korrosjonsmotstand til og med nikkel og zirkonium. Men når temperaturen og konsentrasjonen øker, vil korrosjonen øke. Klor-alkaliindustrien er nå det største feltet for innenlandske sivile titanapplikasjoner.
Titan er ikke korrosjonsbestandig i tørt klor og er en brannfare, men det har høy stabilitet i fuktig klor som overstiger zirkonium, Hastelloy C og Monel, og til og med i svovelsyre, saltsyre og mettet klor. Det er også stabilt i medier som klorid, så titan er førstevalgsmaterialet for nøkkelutstyr ved produksjon av titandioksid ved svovelsyremetoden.
Fordi titan har god korrosjonsbestandighet i hydrokarboner, er det også bra selv når det inneholder syrer og kloridurenheter. Derfor er titanmaterialer også mye brukt i organiske kjemikalier, som PTA (renset tereftalsyre), PVA (vinylon), etc.
Titan har utmerket korrosjonsbestandighet i sjøvann, så titan er også mye brukt i marine felt som offshore oljeboreplattformer og avsalting av sjøvann.
2. Nikkel og nikkelbaserte legeringer
1. Innenlandsk produksjonsstatus for nikkel og nikkelbaserte legeringer
Innenlandsk industrielt rent nikkel kan produseres av seg selv, men noen nikkelbaserte legeringer er hovedsakelig avhengige av import.
Typer nikkel og nikkelbaserte legeringer (noen har nasjonale materialstandarder)
Vanlige nikkel- og nikkelbaserte legeringsmodeller inkluderer: rent nikkel N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276 osv.
2. Korrosjonsbestandighet av nikkel og nikkelbaserte legeringer
Nikkel har en større tendens til å gå over i en passiv tilstand. Ved normale temperaturer er overflaten av nikkel dekket med en oksidfilm, som gjør den korrosjonsbestandig i vann og mange vandige saltløsninger.
Nikkel er ganske stabilt ved romtemperatur i ikke-oksiderende fortynnede syrer, som f.eks<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.
Nikkel er fullstendig stabilt i alle alkaliske løsninger, enten høytemperatur eller smeltet alkali. Dette er den enestående egenskapen til nikkel.
Monel-legering er mer korrosjonsbestandig enn nikkel i reduserende medier, og mer korrosjonsbestandig enn kobber i oksiderende medier. Det er mer korrosjonsbestandig enn nikkel og kobber i fosforsyre, svovelsyre, saltsyre, saltløsninger og organiske syrer.
I enhver konsentrasjon av flussyre er Monel-legering svært motstandsdyktig mot korrosjon når oksygen ikke kommer mye inn. Men når det er lufting og oksidanter i løsningen, eller når det er skadelige urenheter som jernsalter og kobbersalter i løsningen, reduseres motstanden mot flussyre. Blant metallmaterialer, bortsett fra platina og sølv, er det et av de beste materialene som er motstandsdyktige mot flussyrekorrosjon.
Det er veldig korrosjonsbestandig i kaustiske alkaliløsninger, men når konsentrasjonen av natriumhydroksid er veldig høy, selv om korrosjonsmotstanden til Monel-legering er dårligere enn nikkel, er den fortsatt mer alkalibestandig enn andre metallmaterialer.
Monel-legering er utsatt for spenningskorrosjonssprekker og brukes best etter gløding ved 530-650 grad for å eliminere stress.
De vanligste Hastelloy-legeringene er Hastelloy B (B-2, B-3) og Hastelloy C-276. De har høy korrosjonsbestandighet i ikke-oksiderende uorganiske syrer og organiske syrer, som motstand mot 70 grader fortynnet svovelsyre, motstandsdyktig mot alle konsentrasjoner av saltsyre, fosforsyre, eddiksyre og maursyre, spesielt varm konsentrert saltsyre.
Hastelloy er stabil i kaustiske og alkaliske løsninger og fullstendig stabil i organiske medier, sjøvann og ferskvann.
Tre hvitt kobber (B10, B30)
Cupronickel er en kobber-nikkel-legering. Cupronickel kan produseres innenlands og produseres hovedsakelig av Luoyang Copper.
Korrosjonsmotstanden til hvitt kobber er i utgangspunktet lik den for rent kobber. Sterk korrosjon vil oppstå i uorganiske syrer, spesielt salpetersyre. Imidlertid flussyre med en konsentrasjon på<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.
I kaustisk soda-prosessen eller i diafragma elektrolytisk kaustisk soda, kan B30 (70-30 kobber-nikkel-legering brukes til å erstatte rent nikkel for å produsere filmfordamperutstyr, spesielt den fallende filmdelen. Det kan ikke bare forbedre tjenesten levetid, men spar også 70 % nikkel B10 (91-9 kobber-nikkel-legering) kan også erstatte rent nikkel for å produsere fordampningsrør, fordampningskamre og annet utstyr til fordampere med stigende film.
Hvitt kobber har høy korrosjonsmotstand i sjøvann, så varmevekslere avkjølt av sjøvann bruker ofte B10 og B30 hvitt kobber.
Fire zirkoniummaterialer
Vanlige typer zirkonium og zirkoniumlegeringer inkluderer: ikke-kjernefysisk zirkonium R60702, R60703, R60704, R60705 og R60706.
Selv om Kina ikke har spesifikasjoner for beholdere av zirkonium og zirkoniumlegering, har det vært i stand til å produsere zirkoniummaterialer for nukleær og ikke-nukleær bruk.
Zirkonium har bedre korrosjonsbestandighet enn rustfritt stål, nikkelbaserte legeringer og titan. Dens mekaniske egenskaper og prosessegenskaper er også svært egnet for produksjon av beholdere og varmevekslere. På grunn av den høye prisen ble den imidlertid sjelden brukt tidligere. Imidlertid, med utviklingen av den innenlandske kjemiske industrien, bruker mange svært korrosive utstyr i økende grad zirkoniummaterialer, noe som i stor grad forbedrer utstyrets levetid og pålitelighet og oppnår bedre økonomiske fordeler. For tiden har teknologien fra produksjon av zirkoniummaterialer til design, produksjon og inspeksjon av utstyr blitt stadig mer moden, og gir et grunnlag for bred anvendelse av zirkoniumbeholdere.
5. Tantalmaterialer (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantal har høy kjemisk stabilitet og er svært motstandsdyktig mot kjemisk korrosjon og atmosfærisk korrosjon under 150 grader. Den er korrosjonsbestandig selv i forurenset industriell atmosfære.
Tantal er motstandsdyktig mot saltsyre og salpetersyre i alle konsentrasjoner ved koketemperatur, og mot en blandet syre som består av rykende salpetersyre og rykende svovelsyre fra romtemperatur til 150 grader. Bortsett fra flussyre, rykende svoveltrioksid og høytemperatur konsentrert svovelsyre og konsentrert fosforsyre, er tantal stabil overfor andre syrer.
Tantal har høy stabilitet i sure og alkaliske medier under 200 grader, enda høyere enn gull og platina.
Tantal har dårlig korrosjonsbestandighet i konsentrerte alkaliløsninger. Ikke motstandsdyktig mot kaliumjodid og løsninger som inneholder fluorioner.
Korrosjonen av tantal er jevn og omfattende korrosjon, ufølsom for kutt, og forårsaker ikke lokaliserte typer korrosjon som korrosjonstretthet og korrosjonssprekker. Denne egenskapen til tantal kan brukes som belegg og foringsmaterialer.
6. Andre spesielle metallmaterialer
1. Dupleks stål
Lavverdig dupleks rustfritt stål (type 2304)
Standard dupleks rustfritt stål (type 2205)
Super dupleks rustfritt stål (type 2507)
For ferritisk-austenittisk dupleks rustfritt stål har det egenskapene til både ferritisk stål og austenittisk stål. Tilstedeværelsen av austenitt reduserer sprøheten til ferritisk stål med høyt krom, forhindrer tendensen til kornvekst og forbedrer seigheten og sveisbarheten til ferritisk stål. Tilstedeværelsen av ferritt forbedrer flytegrensen til Cr-Ni austenittisk stål, og gjør samtidig stålet motstandsdyktig mot spenningskorrosjon og har en liten tendens til varmesprekker under sveising. Denne typen stål inneholder høye nivåer av korrosjonsbestandige legeringselementer som Cr, Ni, Cu og Mo. Selv om den tofasede strukturen lett kan forårsake mikrobatterikorrosjon, kan begge fasene være hvis innholdet av legeringselementer når en viss verdi. passivert i mediet, og tofaset selektiv korrosjon vil ikke forekomme. Den har god motstand mot jevn korrosjon og gropkorrosjon. .
I dag brukes dupleks rustfritt stål i en rekke applikasjoner, ikke bare i kjemiske, petrokjemiske og farmasøytiske applikasjoner, men også i tremasse og papir, mat og drikke, og konstruksjon, bygninger og strukturer.
Men de viktigste bruksområdene for dupleks rustfritt stål er i reaktorer og annet industrielt utstyr i kjemisk industri, gjødsel, petrokjemi, kraft og tremasse- og papirindustrien. I de fleste bruksområder regnes dupleks rustfritt stål som et kostnadseffektivt alternativt materiale, og fyller gapet mellom vanlige austenittiske stål som 316L og høyere legeringer.
Selv om det generelt antas at duplekslegeringer brukes på grunn av deres motstand mot korrosjon av kjemiske produkter, er dette viktigst i varmtvannsløsningsmedier der austenittiske rustfrie stål ikke har tilstrekkelig motstand mot gropkorrosjon og spenningskorrosjonssprekker.
2. AL-6XN
AL-6XN-legering er et superaustenittisk rustfritt stål oppdaget av Allegheny Ludlum Company i USA. Den har høyere motstand mot gropkorrosjon, sprekkkorrosjon og trykkspaltekorrosjon mot kloridioner enn standard 300-seriens legering, og er mer motstandsdyktig mot korrosjon enn tradisjonelle nikkelbaserte legeringer. Legeringskostnaden er lav.
I rustfritt stål har Cr, Mo, Ni og C korrosjonsbestandighet mot henholdsvis forskjellige medier. Cr er representanten for korrosjonsbestandighet i naturlige og oksiderende miljøer. Økningen i innholdet av Cr, Mo og Ni øker motstanden mot gropkorrosjon. Nikkel gir en austenittstruktur. Nikkel og molybden øker trykkspaltens korrosjonsevne og motstanden mot kloridioner. Reduser korrosjonsmotstanden til miljøet.
Høy nikkel (24%)-molybden (6,3%) legering AL-6XN har god motstand mot trykkspaltekorrosjon. Molybden har evnen til å motstå korrosjon av kloridioner. Nikkel øker ytterligere motstanden mot gropkorrosjon og kan gi høyere styrke enn 300 austenittisk rustfritt stål, så det brukes ofte i tynnere deler av utstyr. De høyere nivåene av krom, molybden og nikkel i AL-6XN gir også korrosjonsmotstand ved forming og sveising av det rustfrie stålet.
Høyt krom, molybden, nikkel og nitrogen gjør at AL-6XN har god motstandsdyktighet mot kloridion-gropkorrosjon og sprekker, noe som gjør at AL-6XN brukes i mange miljøer, som mat, sjøvann eller andre kjemikalier miljøer.
7. Metallkomposittmaterialer
Selv om spesielle metallmaterialer har sin egen gode korrosjonsbestandighet, er de også relativt dyre, noe som er en av grunnene til at noen av dem ikke kan markedsføres i stor skala. Imidlertid har metallkomposittteknologi fremmet disse spesielle metallmaterialene på den annen side. Applikasjoner.
Metallkomposittmaterialer er nye metallmaterialer som er sammensatt av flere metall- eller legeringskomponenter som a, b og c gjennom forskjellige bearbeidingsteknikker. Hvert grensesnitt danner et sett med metallbindinger og har samme eller bedre ytelse som det originale enkeltmetallmaterialet. . Det er verken a eller b (eller c). Den kombinerer fordelene med komponentkomponenter og overvinner ytelsesmanglene til enkeltkomponenter. Det optimerer ikke bare materialdesign, men legemliggjør også prinsippet om rasjonell bruk av materialer. Det er en av de nåværende utviklingsretningene innen materialvitenskap og ingeniørfag.
Blandingsmetoder inkluderer: eksplosjonsblanding, eksplosjonsrullende blanding og rullende blanding. I dag bruker de fleste innenlandske metoder eksplosjonsblanding.
Varianter av komposittmateriale inkluderer: komposittpaneler (tolags, trelags), komposittstenger og komposittrør.
fordel:
Rimelig kombinasjon og forhold mellom egenskaper for kledningsmaterialer og basismaterialer;
Bestem tykkelsesforholdet til de to materialene etter behov;
Spar edle og sjeldne metaller og reduser utstyrskostnadene;
Reduser den strukturelle designtykkelsen eller øk den strukturelle servicebelastningen.
For tiden har landet relevante nasjonale standarder for komposittmaterialer, for eksempel GB8547-87 "Titanium-Steel Composite Plate", GB8546-87 "Titanium-Stainless Steel Composite Plate", JB4733-94 "Eksplosiv kompositt stålplate i rustfritt stål for trykkbeholdere", etc.
For å oppsummere, fordi spesielle metallmaterialer har god korrosjonsmotstand og maskineringsytelse, kan de i stor grad møte korrosjonsmotstandsbehovene til produsentenes produksjonsutstyr og forbedre utstyrets korrosjonsmotstandsnivå. I de siste årene har deres markedsføring og anvendelse i Kina oppnådd visse resultater. Men med den raske utviklingen av Kinas økonomi, spesielt den gradvise dannelsen av det globale økonomiske integrasjonsmønsteret og Kinas tiltredelse til WTO, er det stort rom for utvikling av innenlandske spesialmetallmaterialer (inkludert å komme inn på det internasjonale markedet), men det krever relevante nasjonale industriledelsesavdelinger. Utvikle nødvendige standarder og relaterte retningslinjer og forskrifter for å fremme utviklingen av hele bransjen.
