Charakterystyka odporności na korozję i zastosowania powszechnie stosowanych specjalnych materiałów metalowych
1. Tytan i stopy tytanu
Produkcja stopów tytanu w Chinach jest zasadniczo zsynchronizowana z produkcją innych krajów, ale jej promocja i zastosowanie pozostają w tyle, zwłaszcza do użytku cywilnego. Jednocześnie, w związku z nieuporządkowaną konkurencją między przemycanymi z zagranicy materiałami tytanowymi i niektórymi przedsiębiorstwami zajmującymi się przetwarzaniem sprzętu, w ostatnich latach niektóre przedsiębiorstwa nieposiadające mocy produkcyjnych oraz niektóre małe i średnie przedsiębiorstwa miejskie korzystały z materiałów gorszej jakości lub tandetnych towarów, co również zakłócało w pewnym stopniu na rynku sprzętu tytanowego. To sprawia, że producenci sprzętu mówią o przebarwieniach „tytanowych”. Dlatego sytuacja ta odgrywa również pewną rolę w utrudnianiu rozwoju chińskiego przemysłu sprzętu tytanowego. Musi zwrócić uwagę odpowiednich działów zarządzających, a także powinien służyć jako ostrzeżenie dla innych opracowywanych specjalnych materiałów. .
Powszechnie stosowane gatunki tytanu (z krajowymi normami materiałowymi)
1. Charakterystyka odporności na korozję tytanu
Tytan jest metalem o silnej tendencji do pasywacji. Może szybko tworzyć stabilną warstwę ochronną przed utlenianiem w powietrzu oraz w utleniających lub obojętnych roztworach wodnych. Nawet jeśli z jakiegoś powodu folia ulegnie uszkodzeniu, może szybko i automatycznie odzyskać siły. Dlatego tytan ma doskonałą odporność na korozję w mediach utleniających i obojętnych.
Ze względu na doskonałe właściwości pasywacyjne tytanu, w wielu przypadkach w kontakcie z różnymi metalami nie przyspiesza on korozji, ale może przyspieszać korozję różnych metali. Na przykład w kwasach nieutleniających o niskim stężeniu, jeśli Pb, Sn, Cu lub stop Monel zostaną zetknięte z tytanem w celu utworzenia pary galwanicznej, korozja tych materiałów zostanie przyspieszona, bez wpływu na tytan. W kwasie solnym, gdy tytan styka się ze stalą niskowęglową, na powierzchni tytanu wytwarza się nowy wodór, który niszczy warstwę tlenku tytanu, co nie tylko powoduje kruchość wodorową tytanu, ale także przyspiesza korozję tytanu. Może to wynikać z dużej odporności tytanu na wodór. z powodu aktywności.
Zawartość żelaza w tytanie ma wpływ na odporność na korozję w niektórych mediach. Oprócz surowców, przyczyną wzrostu zawartości żelaza jest często przedostawanie się zanieczyszczonego żelaza do ściegu spoiny podczas spawania, powodując wzrost lokalnej zawartości żelaza w ściegu spoiny. Korozja ta ma charakter niejednorodny. Kiedy do podtrzymywania sprzętu tytanowego używane są części żelazne, zanieczyszczenie żelazem powierzchni styku żelazo-tytan jest prawie nieuniknione. Korozja ulega przyspieszeniu w obszarze zanieczyszczonym żelazem, zwłaszcza w obecności wodoru. Kiedy warstwa tlenku tytanu na zanieczyszczonej powierzchni ulegnie mechanicznemu uszkodzeniu, wodór wnika w metal. W zależności od warunków, takich jak temperatura i ciśnienie, wodór odpowiednio dyfunduje, co powoduje różny stopień kruchości wodorowej tytanu. Dlatego też, gdy tytan jest stosowany w systemach średniotemperaturowych i średniociśnieniowych oraz w układach zawierających wodór, należy unikać zanieczyszczenia powierzchni żelazem.
W normalnych warunkach tytan nie ulega korozji wżerowej.
Tytan zapewnia również odporność na zmęczenie korozyjne.
Tytan ma dobrą odporność na korozję szczelinową, zwłaszcza stopy Ti-0.3Mo-0.8Ni i Ti-0.2Pd. Dlatego stopy Ti-0.3Mo-0.8Ni i Ti-0.2Pd są szeroko stosowane jako materiały na powierzchnie uszczelniające wyposażenia kontenerów, aby rozwiązać problem korozji szczelinowej na powierzchni uszczelniającej sprzętu.
2. Zastosowanie materiałów tytanowych
Ze względu na doskonałą odporność na korozję materiały tytanowe są szeroko stosowane w przemyśle naftowym, chemicznym, produkcji soli, farmaceutyce, metalurgii, elektronice, lotnictwie, przemyśle lotniczym, morskim i innych pokrewnych dziedzinach.
Tytan ma doskonałą odporność na korozję w przypadku większości roztworów soli. Na przykład tytan jest bardziej odporny na korozję niż stal wysokochromowo-niklowa w roztworach chlorków i nie wykazuje korozji wżerowej. Jednakże szybkość korozji jest większa w przypadku trójchlorku glinu, co jest związane z wytwarzaniem stężonego kwasu solnego po hydrolizie trójchlorku glinu. Tytan ma również dobrą stabilność w stosunku do gorącego chlorynu sodu i różnych stężeń podchlorynu. Dlatego materiały tytanowe są szeroko stosowane w produkcji soli próżniowej i przemyśle proszków wybielających.
Tytan ma dobrą odporność na korozję w stosunku do większości roztworów alkalicznych. Tytan jest stosunkowo stabilny w roztworach wodorotlenku sodu i wodorotlenku potasu w stężeniach mniejszych niż 50%. Jeśli roztwór alkaliczny zawiera jony chlorkowe lub chlorki, jego odporność na korozję przewyższa nawet odporność na korozję niklu i cyrkonu. Jednakże wraz ze wzrostem temperatury i stężenia korozja będzie się nasilać. Przemysł chloro-alkaliczny jest obecnie największym obszarem zastosowań tytanu do użytku cywilnego w kraju.
Tytan nie jest odporny na korozję w suchym chlorze i stwarza ryzyko pożaru, ale ma wysoką stabilność w wilgotnym chlorze, przewyższającą cyrkon, Hastelloy C i Monel, a nawet w kwasie siarkowym, kwasie solnym i nasyconym chlorze. Jest również stabilny w mediach takich jak chlorki, dlatego tytan jest materiałem pierwszego wyboru na kluczowe urządzenia do produkcji dwutlenku tytanu metodą kwasu siarkowego.
Ponieważ tytan ma dobrą odporność na korozję w węglowodorach, jest dobry nawet wtedy, gdy zawiera kwasy i zanieczyszczenia chlorkowe. Dlatego materiały tytanowe są również szeroko stosowane w organicznych substancjach chemicznych, takich jak PTA (oczyszczony kwas tereftalowy), PVA (winylon) itp.
Tytan ma doskonałą odporność na korozję w wodzie morskiej, dlatego tytan jest również szeroko stosowany w polach morskich, takich jak przybrzeżne platformy wiertnicze i odsalanie wody morskiej.
2. Nikiel i stopy na bazie niklu
1. Stan produkcji krajowej niklu i stopów na bazie niklu
Krajowy czysty nikiel przemysłowy może być wytwarzany samodzielnie, ale niektóre stopy na bazie niklu opierają się głównie na imporcie.
Rodzaje niklu i stopów na bazie niklu (niektóre mają krajowe normy materiałowe)
Powszechnie stosowane modele niklu i stopów na bazie niklu obejmują: czysty nikiel N6; monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276 itp.
2. Odporność na korozję niklu i stopów na bazie niklu
Nikiel ma większą tendencję do przechodzenia w stan pasywny. W normalnych temperaturach powierzchnia niklu pokryta jest warstwą tlenku, co czyni go odpornym na korozję w wodzie i wielu wodnych roztworach soli.
Nikiel jest dość stabilny w temperaturze pokojowej w nieutleniających rozcieńczonych kwasach, takich jak<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.
Nikiel jest całkowicie stabilny we wszystkich roztworach alkalicznych, zarówno w wysokiej temperaturze, jak i w stopionych alkaliach. Jest to wyjątkowa cecha niklu.
Stop monelu jest bardziej odporny na korozję niż nikiel w mediach redukujących i bardziej odporny na korozję niż miedź w mediach utleniających. Jest bardziej odporny na korozję niż nikiel i miedź w kwasie fosforowym, kwasie siarkowym, kwasie solnym, roztworach soli i kwasach organicznych.
W dowolnym stężeniu kwasu fluorowodorowego stop Monel jest bardzo odporny na korozję, gdy tlen nie dostaje się zbyt dużo. Jednakże, gdy w roztworze występuje napowietrzenie i utleniacze lub gdy w roztworze znajdują się szkodliwe zanieczyszczenia, takie jak sole żelaza i sole miedzi, jego odporność na kwas fluorowodorowy maleje. Wśród materiałów metalowych, obok platyny i srebra, jest jednym z najlepszych materiałów odpornych na korozję wywołaną kwasem fluorowodorowym.
Jest bardzo odporny na korozję w żrących roztworach alkalicznych, ale gdy stężenie wodorotlenku sodu jest bardzo wysokie, chociaż odporność na korozję stopu Monel jest gorsza niż niklu, jest on nadal bardziej odporny na zasady niż inne materiały metalowe.
Stop monelu jest podatny na pękanie korozyjne naprężeniowe i najlepiej stosować go po wyżarzaniu w temperaturze 530-650 w celu wyeliminowania naprężeń.
Powszechnie stosowanymi stopami Hastelloy są Hastelloy B (B-2, B-3) i Hastelloy C-276. Mają wysoką odporność na korozję w nieutleniających kwasach nieorganicznych i kwasach organicznych, taką jak odporność na rozcieńczony do 70 stopni kwas siarkowy, są odporne na wszystkie stężenia kwasu solnego, kwasu fosforowego, kwasu octowego i kwasu mrówkowego, zwłaszcza gorącego stężonego kwasu solnego.
Hastelloy jest stabilny w roztworach zasadowych i zasadowych oraz całkowicie stabilny w mediach organicznych, wodzie morskiej i słodkiej.
Trzy białe miedziane (B10, B30)
Cupronickel to stop miedzi i niklu. Cupronickel może być produkowany w kraju i jest produkowany głównie przez Luoyang Copper.
Odporność na korozję białej miedzi jest zasadniczo podobna do odporności na korozję czystej miedzi. W przypadku kwasów nieorganicznych, zwłaszcza kwasu azotowego, wystąpi silna korozja. Natomiast kwas fluorowodorowy o stężeniu<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.
W procesie sody kaustycznej lub w membranowej sodzie kaustycznej elektrolitycznej, B30 (70-30 stop miedzi i niklu może być stosowany w celu zastąpienia czystego niklu w produkcji wyposażenia wyparki filmowej, zwłaszcza części z opadającą warstewką. Może nie tylko poprawić jakość usług żywotność, ale także oszczędność 70% niklu.B10 (91-9 stop miedzi i niklu) może również zastąpić czysty nikiel do produkcji rur odparowujących, komór wyparnych i innego wyposażenia wyparek z wznoszącą się warstwą.
Biała miedź ma wysoką odporność na korozję w wodzie morskiej, dlatego w wymiennikach ciepła chłodzonych wodą morską często wykorzystuje się białą miedź B10 i B30.
Cztery materiały cyrkonowe
Powszechnie stosowane gatunki cyrkonu i stopów cyrkonu obejmują: cyrkon niejądrowy R60702, R60703, R60704, R60705 i R60706.
Chociaż Chiny nie mają specyfikacji dotyczących pojemników z cyrkonu i stopów cyrkonu, są w stanie wyprodukować materiały cyrkonowe do zastosowań nuklearnych i niejądrowych.
Cyrkon ma lepszą odporność na korozję niż stal nierdzewna, stopy na bazie niklu i tytan. Jego właściwości mechaniczne i właściwości procesowe są również bardzo odpowiednie do produkcji pojemników i wymienników ciepła. Jednak ze względu na wysoką cenę był w przeszłości rzadko używany. Jednakże wraz z rozwojem krajowego przemysłu chemicznego w wielu wysoce korozyjnych urządzeniach coraz częściej stosuje się materiały cyrkonowe, co znacznie poprawia żywotność i niezawodność sprzętu oraz zapewnia lepsze korzyści ekonomiczne. Obecnie technologia, od produkcji materiałów cyrkonowych po projektowanie, produkcję i kontrolę sprzętu, staje się coraz bardziej dojrzała, tworząc podstawę do szerokiego zastosowania pojemników cyrkonowych.
5. Materiały tantalowe (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantal ma wysoką stabilność chemiczną i jest bardzo odporny na korozję chemiczną i korozję atmosferyczną poniżej 150 stopni. Jest odporny na korozję nawet w zanieczyszczonej atmosferze przemysłowej.
Tantal jest odporny na kwas solny i azotowy o dowolnym stężeniu w temperaturze wrzenia oraz na kwas mieszany składający się z dymiącego kwasu azotowego i dymiącego kwasu siarkowego od temperatury pokojowej do 150 stopni. Z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego, dymiącego trójtlenku siarki oraz stężonego kwasu siarkowego i stężonego kwasu fosforowego w wysokiej temperaturze, tantal jest stabilny w stosunku do innych kwasów.
Tantal ma wysoką stabilność w mediach kwaśnych i zasadowych poniżej 200 stopni, nawet wyższą niż złoto i platyna.
Tantal ma słabą odporność na korozję w stężonych roztworach alkalicznych. Nieodporny na jodek potasu i roztwory zawierające jony fluorkowe.
Korozja tantalu jest korozją jednolitą i kompleksową, niewrażliwą na przecięcia i nie powoduje miejscowych rodzajów korozji, takich jak zmęczenie korozyjne i pękanie korozyjne. Ta cecha tantalu może być stosowana jako materiały powłokowe i wykładzinowe.
6. Inne specjalne materiały metalowe
1. Stal dupleksowa
Niskogatunkowa stal nierdzewna duplex (typ 2304)
Standardowa stal nierdzewna typu duplex (typ 2205)
Stal nierdzewna Super Duplex (typ 2507)
W przypadku ferrytyczno-austenitycznej stali nierdzewnej duplex ma ona właściwości zarówno stali ferrytycznej, jak i stali austenitycznej. Obecność austenitu zmniejsza kruchość stali ferrytycznej wysokochromowej, zapobiega tendencji do wzrostu ziaren oraz poprawia wytrzymałość i spawalność stali ferrytycznej. Obecność ferrytu poprawia granicę plastyczności stali austenitycznej Cr-Ni, a jednocześnie sprawia, że stal jest odporna na korozję naprężeniową i ma niewielką skłonność do pękania na gorąco podczas spawania. Ten rodzaj stali zawiera dużą ilość odpornych na korozję pierwiastków stopowych, takich jak Cr, Ni, Cu i Mo. Chociaż struktura dwufazowa może łatwo spowodować korozję mikrobaterii, jeśli zawartość pierwiastków stopowych osiągnie określoną wartość, obie fazy mogą zostać pasywowany w ośrodku i nie wystąpi dwufazowa korozja selektywna. Ma dobrą odporność na korozję równomierną i korozję wżerową. .
Obecnie stale nierdzewne typu duplex są wykorzystywane w różnorodnych zastosowaniach, nie tylko w przemyśle chemicznym, petrochemicznym i farmaceutycznym, ale także w przemyśle celulozowo-papierniczym, żywności i napojów, a także w budownictwie, budynkach i konstrukcjach.
Jednak najważniejsze zastosowania stali nierdzewnej duplex znajdują się w reaktorach i innym sprzęcie przemysłowym w przemyśle chemicznym, nawozowym, petrochemicznym, energetycznym oraz celulozowo-papierniczym. W większości zastosowań stale nierdzewne duplex są uważane za opłacalny materiał alternatywny, wypełniający lukę pomiędzy popularnymi stalami austenitycznymi, takimi jak 316L i stopami wyższymi.
Chociaż ogólnie uważa się, że stopy duplex są stosowane ze względu na ich odporność na korozję powodowaną przez produkty chemiczne, jest to najważniejsze w przypadku roztworów gorącej wody, gdzie austenityczne stale nierdzewne nie mają wystarczającej odporności na korozję wżerową i pękanie korozyjne naprężeniowe.
2. AL-6XN
Stop AL-6XN to superaustenityczna stal nierdzewna odkryta przez firmę Allegheny Ludlum Company w Stanach Zjednoczonych. Ma wyższą odporność na korozję wżerową, korozję szczelinową i korozję szczelinową pod ciśnieniem na jony chlorkowe niż standardowy stop serii 300 i jest bardziej odporny na korozję niż tradycyjne stopy na bazie niklu. Koszt stopu jest niski.
W stali nierdzewnej Cr, Mo, Ni i C mają odpowiednio odporność na korozję w różnych mediach. Cr jest przedstawicielem odporności na korozję w środowiskach naturalnych i utleniających. Wzrost zawartości Cr, Mo i Ni zwiększa odporność na korozję wżerową. Nikiel zapewnia strukturę austenitu. Nikiel i molibden zwiększają zdolność do korozji szczelinowej pod ciśnieniem i odporność na jony chlorkowe. Zmniejsz odporność na korozję środowiska.
Stop o wysokiej zawartości niklu (24%) i molibdenu (6,3%) AL-6XN ma dobrą odporność na korozję szczelinową pod ciśnieniem. Molibden jest odporny na korozję wżerową jonów chlorkowych. Nikiel dodatkowo zwiększa odporność na korozję wżerową i może zapewnić wyższą wytrzymałość niż austenityczna stal nierdzewna 300, dlatego często jest stosowany w cieńszych częściach sprzętu. Wyższa zawartość chromu, molibdenu i niklu w AL-6XN zapewnia również odporność na korozję podczas formowania i spawania stali nierdzewnej.
Wysoka zawartość chromu, molibdenu, niklu i azotu sprawia, że AL-6XN ma dobrą odporność na korozję wżerową z jonami chlorkowymi i korozję szczelinową, co sprawia, że AL-6XN można stosować w wielu środowiskach, takich jak żywność, woda morska i inne środki chemiczne środowiska.
7. Metalowe materiały kompozytowe
Chociaż specjalne materiały metalowe mają dobrą odporność na korozję, są również stosunkowo drogie, co jest jednym z powodów, dla których niektóre z nich nie mogą być promowane na dużą skalę. Jednak z drugiej strony technologia kompozytów metalowych promuje te specjalne materiały metalowe. Aplikacje.
Metalowe materiały kompozytowe to nowe materiały metalowe, które składają się z kilku składników metalowych lub stopowych, takich jak a, b i c, za pomocą różnych technik przetwarzania. Każdy interfejs tworzy zestaw wiązań metalicznych i ma taką samą lub lepszą wydajność jak oryginalny pojedynczy materiał metaliczny. . To nie jest ani a, ani b (lub c). Łączy w sobie zalety komponentów składowych i przezwycięża braki wydajnościowe pojedynczych komponentów. Nie tylko optymalizuje projektowanie materiałów, ale także ucieleśnia zasadę racjonalnego wykorzystania materiałów. Jest to jeden z obecnych kierunków rozwoju inżynierii i inżynierii materiałowej.
Metody łączenia obejmują: łączenie wybuchowe, łączenie wybuchowo-walcowe i łączenie walcowe. Obecnie większość domowych metod wykorzystuje łączenie eksplozji.
Odmiany materiałów kompozytowych obejmują: panele kompozytowe (dwuwarstwowe, trójwarstwowe), pręty kompozytowe i rury kompozytowe.
korzyść:
Rozsądna kombinacja i stosunek właściwości materiałów okładzinowych i materiałów podstawowych;
W razie potrzeby określ stosunek grubości obu materiałów;
Oszczędzaj metale szlachetne i rzadkie oraz zmniejszaj koszty sprzętu;
Zmniejsz projektową grubość konstrukcji lub zwiększ naprężenia konstrukcyjne.
Obecnie w kraju obowiązują odpowiednie normy krajowe dotyczące materiałów kompozytowych, takie jak GB8547-87 „Płyta kompozytowa ze stali tytanu i stali”, GB8546-87 „Płyta kompozytowa ze stali tytanu i stali nierdzewnej”, JB4733-94 „Wybuchowa płyta ze stali kompozytowej ze stali nierdzewnej do zbiorników ciśnieniowych” itp.
Podsumowując, ponieważ specjalne materiały metalowe mają dobrą odporność na korozję i dobrą wydajność obróbki, mogą w znacznym stopniu sprostać wymaganiom sprzętu produkcyjnego producentów w zakresie odporności na korozję i poprawić poziom odporności sprzętu na korozję. W ostatnich latach ich promocja i zastosowanie w Chinach przyniosły pewne rezultaty. Jednakże wraz z szybkim rozwojem gospodarki Chin, zwłaszcza stopniowym kształtowaniem się globalnego wzorca integracji gospodarczej i przystąpieniem Chin do WTO, istnieje ogromne pole do rozwoju krajowych specjalnych materiałów metalowych (w tym wejście na rynek międzynarodowy), wymaga to jednak odpowiednie krajowe działy zarządzania branżą. Opracuj niezbędne standardy oraz powiązane polityki i regulacje w celu promowania rozwoju całej branży.
