1. Корозійна стійкість титану в хімічних середовищах
1. Нітратна кислота
Азотна кислота є кислотою-окислювачем. Титан зберігає щільну оксидну плівку на своїй поверхні в азотній кислоті. Тому титан має чудову стійкість до корозії в азотній кислоті. Швидкість корозії титану зростає з підвищенням температури розчину азотної кислоти. Коли температура становить від 190 до 240 градусів, а концентрація становить від 20% до 70%, його швидкість корозії може досягати 10 мм/год. Однак додавання невеликої кількості кремнійвмісних сполук до розчину азотної кислоти може запобігти корозії високотемпературної азотної кислоти на титані; наприклад, після додавання силіконового масла до 40% високотемпературного розчину азотної кислоти швидкість корозії може бути знижена майже до нуля. Є також дані, що нижче 500 градусів титан має високу корозійну стійкість у 40-80% розчині азотної кислоти та водяній парі. У димлячій азотній кислоті, коли вміст діоксиду азоту перевищує 2%, недостатній вміст води викликає сильну екзотермічну реакцію, що призводить до вибуху.
2. Сірчана кислота
Сірчана кислота є сильною відновною кислотою. Титан має певну корозійну стійкість до низькотемпературних і низькоконцентрованих розчинів сірчаної кислоти. При 0 градусі він може протистояти корозії сірчаної кислоти з концентрацією до 20%. З підвищенням концентрації кислоти та температури швидкість корозії зростає. Тому титан має низьку стабільність у сірчаній кислоті. Навіть при кімнатній температурі з розчиненим киснем титан може протистояти корозії лише 5% сірчаної кислоти. При 100 градусах титан може протистояти лише корозії 0,2% сірчаної кислоти. Хлор гальмує корозію титану в сірчаній кислоті, але при температурі 90 градусів і концентрації сірчаної кислоти 50% хлор прискорює корозію титану і навіть викликає пожежу. Корозійну стійкість титану в сірчаній кислоті можна підвищити шляхом введення повітря, азоту або додавання в розчин окислювачів і іонів високовалентних важких металів. Тому титан має невелике практичне значення в сірчаній кислоті.
3. Розчин лугу
Титан має хорошу стійкість до корозії в більшості лужних розчинів. Швидкість корозії зростає зі збільшенням концентрації та температури розчину. Коли в розчині лугу присутні кисень, аміак або вуглекислий газ, корозія титану прискорюється. У розчині лугу, що містить оксид водню, корозійна стійкість титану дуже низька. Однак стійкість до корозії в розчині гідроксиду натрію краща, ніж у гідроксиду калію, і він має сильну корозійну стійкість навіть у розчині гідроксиду натрію при високій температурі та високій концентрації. Наприклад, швидкість корозії титану в 73% розчині гідроксиду натрію при 130 градусі становить лише 0,18 мм/год. Титан відрізняється від інших металів тим, що він не викликає корозійного розтріскування під напругою в розчині гідроксиду натрію, але довготривалий вплив може призвести до водневої крихкості. Таким чином, температура використання титану в каустичній соді та інших лужних розчинах повинна бути менше або дорівнювати 93,33 градусам.
4. Хлор
Стійкість титану в хлорі залежить від вмісту води в хлорі. Однак він не стійкий до корозії в сухому хлорі, і існує ризик виникнення займання. Тому титанові матеріали повинні підтримувати певний вміст води при використанні в хлорі. Вміст води, необхідний для пасивації титану в хлорі, залежить від таких факторів, як тиск, швидкість потоку та температура хлору.
5. Органічні середовища
Титан має високу корозійну стійкість у бензині, толуолі, фенолі, формальдегіді, трихлоретані, оцтовій кислоті, лимонній кислоті, монохлороцтовій кислоті тощо. При температурі кипіння та без надування титан буде сильно роз'їдатися в мурашиній кислоті нижче 25%. У розчинах, що містять оцтовий ангідрид, титан не тільки зазнає сильної корозії в цілому, але й спричинить точкову корозію. Для багатьох складних органічних середовищ, які зустрічаються в процесах органічного синтезу, таких як виробництво пропіленоксиду, фенолу, ацетону, хлороцтової кислоти та інших хімічних середовищ, титан має кращу стійкість до корозії, ніж нержавіюча сталь та інші конструкційні матеріали.
2. Деякі локальні корозійні характеристики титану
6. Щілинна корозія Титан має особливо сильну стійкість до щілинної корозії, а щілинна корозія виникає лише в кількох хімічних середовищах. Щілинна корозія титану тісно пов’язана з температурою, концентрацією хлоридів, значенням pH і розміром щілини. Згідно з відповідною інформацією, щілинна корозія може виникнути, коли температура вологого хлору перевищує 85 градусів. Наприклад, деякі фабрики використовують наповнену вежу для безпосереднього охолодження вологого газоподібного хлору до 65-70 градуса перед входом у титановий охолоджувач для підвищення стійкості до щілинної корозії, і ефект також значний. Практика довела, що зниження температури є одним із ефективних способів запобігання щілинної корозії. Щілинна корозія титану також мала місце в розчині хлориду натрію при високій температурі. Коротше кажучи, для деталей і компонентів, схильних до щілинної корозії, таких як ущільнювальні поверхні, компенсаційні шви між трубними дошками та трубами, пластинчасті теплообмінники, контактні частини між опорними пластинами та корпусами опор, а також кріпильні елементи опор, титанові сплави, такі як Ti{{ 4}}.2Pd слід використовувати. При проектуванні слід уникати щілин і застійних ділянок. Наприклад, кріпильні елементи в вежах повинні бути якомога менше з'єднані болтами. Компенсаційний шов і герметизуюча зварювальна структура трубних листів і труб краще, ніж прості компенсаційні шви. Для ущільнювальних поверхонь фланців не слід використовувати азбестові прокладки, а азбестові прокладки, обгорнуті політетрафторетиленовою плівкою.
7. Високотемпературна корозія
Стійкість титану до високотемпературної корозії залежить від характеристик середовища та продуктивності його власної поверхневої оксидної плівки. Титан можна використовувати як конструкційний матеріал до 426 градусів у повітрі або в окисній атмосфері, але приблизно при 250 градусах титан починає значно поглинати водень. У повністю водневій атмосфері, коли температура піднімається вище 316 градусів, титан поглинає водень і стає крихким. Таким чином, без ретельного тестування титан не слід використовувати в хімічному обладнанні з температурою вище 330 градусів. Враховуючи поглинання водню та механічні властивості, робоча температура повністю титанових посудин під тиском не повинна перевищувати 250 градусів, а верхня межа робочої температури титанових трубок для теплообмінників становить близько 316 градусів.
8. Стрес-корозія
За винятком кількох окремих середовищ, промисловий чистий титан має чудову стійкість до стресової корозії, і явище пошкодження титанового обладнання через стресову корозію все ще є рідкісним явищем. Промисловий пасивний титан викликає корозію під напругою лише в таких середовищах, як димляча азотна кислота, певні розчини метанолу або певні розчини соляної кислоти, високотемпературні гіпохлорити, розплавлені солі за температури 300-450 градусів або атмосфера, що містить NaCl, сірковуглець, н-гексан і сухий хлор. Схильність титану до корозійного розтріскування під напругою в азотній кислоті поступово зростає зі збільшенням вмісту NO2 і зменшенням вмісту води. Схильність титану до корозії під напругою досягає максимуму в безводній азотній кислоті, що містить 20% вільного NO2. Якщо концентрована азотна кислота містить понад 6.{{10}}% NO2 і менше 0,7% H2O, промисловий чистий титан також страждатиме від корозійного розтріскування під напругою навіть за кімнатної температури. Серйозна корозія під напругою та вибухи сталися в моїй країні, коли титанове обладнання використовувалося в 98% концентрованій азотній кислоті. Промисловий чистий титан чутливий до корозійного розтріскування під напругою в 10% розчині соляної кислоти, а титан викликає корозію під напругою в 0,4% соляної кислоти та розчині метанолу. Підводячи підсумок, хоча титан має корозійне пошкодження під напругою в деяких спеціальних середовищах, порівняно з іншими металами, титан має хорошу стійкість до корозійного розтріскування під напругою; титан має сильну корозійну стійкість у кислотах і лугах, і він може утворювати оксидну плівку в кислотах і лугах, але це також умовно. Сподіваюся, він стане вам у нагоді при використанні наших матеріалів.
