Tavaliselt kasutatavate spetsiaalsete metallmaterjalide korrosioonikindluse omadused ja rakendused
1. Titaan ja titaanisulamid
Titaanisulamite tootmine Hiinas on põhimõtteliselt sünkroonis välisriikidega, kuid selle propageerimine ja rakendamine jääb maha, eriti tsiviilkasutuses. Samas on välismaiste salakaubana titaanmaterjalide ja mõnede seadmeid töötlevate ettevõtete vahel viimastel aastatel valitsenud ebakorrektse konkurentsi tõttu mõned tootmisvõimsuseta ettevõtted ning mõned väike- ja keskmise suurusega vallaettevõtted kasutanud kehvema kvaliteediga materjale või ebakvaliteetseid kaupu, mis on samuti häirinud. titaanseadmete turg teatud määral. See paneb seadmete tootjad rääkima "titaani" värvimuutusest. Seetõttu mängib see olukord teatud rolli ka Hiina titaanseadmete tööstuse arengu takistamisel. See peab köitma asjaomaste haldusosakondade tähelepanu ja olema hoiatuseks ka muude väljatöötatavate erimaterjalide jaoks. .
Tavaliselt kasutatavad titaaniklassid (koos riiklike materjalistandarditega)
1. Titaani korrosioonikindluse omadused
Titaan on metall, millel on tugev passiivsus. See võib õhus ja oksüdeerivates või neutraalsetes vesilahustes kiiresti moodustada stabiilse oksüdatiivse kaitsekile. Isegi kui kile on mingil põhjusel kahjustatud, võib see kiiresti ja automaatselt taastuda. Seetõttu on titaanil suurepärane korrosioonikindlus oksüdeerivas ja neutraalses keskkonnas.
Titaani suure passivatsioonivõime tõttu ei kiirenda see paljudel juhtudel kokkupuutel erinevate metallidega korrosiooni, kuid võib kiirendada erinevate metallide korrosiooni. Näiteks madala kontsentratsiooniga mitteoksüdeerivates hapetes, kui Pb, Sn, Cu või Moneli sulam on galvaanilise paari moodustamiseks kontaktis titaaniga, kiireneb nende materjalide korrosioon, samas kui titaan ei mõjuta. Vesinikkloriidhappes tekib titaani kokkupuutel madala süsinikusisaldusega terasega titaani pinnale uus vesinik, mis hävitab titaanoksiidi kile, mis mitte ainult ei põhjusta titaani vesiniku rabedust, vaid kiirendab ka titaani korrosiooni. Selle põhjuseks võib olla asjaolu, et titaan on vesiniku suhtes väga vastupidav. tegevuse tõttu.
Titaani rauasisaldus mõjutab mõne keskkonna korrosioonikindlust. Lisaks toormaterjalidele on raua suurenemise põhjuseks sageli see, et saastunud raud tungib keevitamise ajal keevisterasse, põhjustades kohaliku rauasisalduse suurenemist keevisteras. Sellel korrosioonil on ebaühtlane iseloom. Kui titaanseadmete toetamiseks kasutatakse raudosi, on raua saastumine raua ja titaani kontaktpinnal peaaegu vältimatu. Korrosioon kiireneb rauaga saastunud piirkonnas, eriti vesiniku juuresolekul. Kui saastunud pinnal olev titaanoksiidkile on mehaaniliselt kahjustatud, tungib vesinik metalli. Sõltuvalt tingimustest, nagu temperatuur ja rõhk, hajub vesinik vastavalt, mis põhjustab titaanis erineval määral vesiniku rabedust. Seega, kui titaani kasutatakse keskmise temperatuuri ja keskmise rõhuga ning vesinikku sisaldavates süsteemides, tuleb vältida pinna raua saastumist.
Tavaolukorras ei kannata titaan punktkorrosiooni.
Titaan pakub ka korrosiooniväsimuse stabiilsust.
Titaanil on hea pragukorrosioonikindlus, eriti Ti-0.3Mo-0.8Ni ja Ti-0.2Pd sulamid. Seetõttu kasutatakse Ti-0.3Mo-0.8Ni ja Ti-0.2Pd sulameid laialdaselt mahutiseadmete tihenduspinna materjalidena, et lahendada seadmete tihenduspinnal esineva prao korrosiooniprobleemi.
2. Titaanmaterjalide pealekandmine
Tänu oma suurepärasele korrosioonikindlusele kasutatakse titaanmaterjale laialdaselt naftas, keemiatööstuses, soolatootmises, farmaatsias, metallurgias, elektroonikas, lennunduses, lennunduses, merenduses ja muudes seotud valdkondades.
Titaanil on suurepärane korrosioonikindlus enamiku soolalahuste suhtes. Näiteks titaan on korrosioonikindlam kui kõrge kroomisisaldusega nikkelteras kloriidilahustes ja sellel puudub punktkorrosioon. Korrosioonikiirus on aga kõrgem alumiiniumtrikloriidis, mis on seotud kontsentreeritud vesinikkloriidhappe tootmisega pärast alumiiniumtrikloriidi hüdrolüüsimist. Titaanil on ka hea stabiilsus kuuma naatriumkloriti ja erinevate hüpokloriti kontsentratsioonide suhtes. Seetõttu kasutatakse titaanmaterjale laialdaselt vaakumsoola tootmises ja pleegituspulbritööstuses.
Titaanil on hea korrosioonikindlus enamiku leeliseliste lahuste suhtes. Titaan on suhteliselt stabiilne naatriumhüdroksiidi ja kaaliumhüdroksiidi lahustes, mille kontsentratsioon on alla 50%. Kui leeliseline lahus sisaldab kloriidioone või kloriide, ületab selle korrosioonikindlus isegi nikli ja tsirkooniumi oma. Kuid temperatuuri ja kontsentratsiooni tõustes suureneb korrosioon. Kloor-leelisetööstus on praegu suurim kodumaiste tsiviilotstarbeliste titaanirakenduste valdkond.
Titaan ei ole kuivas klooris korrosioonikindel ja on tuleoht, kuid sellel on kõrge stabiilsus niiskes klooris, mis ületab tsirkooniumi, Hastelloy C ja Moneli, ning isegi väävelhappes, vesinikkloriidhappes ja küllastunud klooris. See on stabiilne ka keskkonnas, näiteks kloriidis, seega on titaan väävelhappemeetodil titaandioksiidi tootmisel esmavaliku materjal.
Kuna titaanil on hea süsivesinike korrosioonikindlus, on see hea ka siis, kui see sisaldab happeid ja kloriidi lisandeid. Seetõttu kasutatakse titaanmaterjale laialdaselt ka orgaanilistes kemikaalides, nagu PTA (puhastatud tereftaalhape), PVA (vinüloon) jne.
Titaanil on merevees suurepärane korrosioonikindlus, seetõttu kasutatakse titaani laialdaselt ka mereväljadel, nagu avamere naftapuurimisplatvormid ja merevee magestamine.
2. Nikkel ja niklipõhised sulamid
1. Nikli ja niklisulamite omamaise tootmise staatus
Kodumaist tööstuslikku puhast niklit saab toota iseseisvalt, kuid mõned niklipõhised sulamid sõltuvad peamiselt impordist.
Nikli ja niklipõhiste sulamite tüübid (mõnel neist on riiklikud materjalistandardid)
Tavaliselt kasutatavad nikli ja niklipõhiste sulamite mudelid on järgmised: puhas nikkel N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276 jne.
2. Nikli ja niklipõhiste sulamite korrosioonikindlus
Niklil on suurem kalduvus minna passiivsesse olekusse. Normaaltemperatuuril on nikli pind kaetud oksiidkilega, mis muudab selle vees ja paljudes soolade vesilahustes korrosioonikindlaks.
Nikkel on toatemperatuuril üsna stabiilne mitteoksüdeerivates lahjendatud hapetes, nt<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 on täiesti stabiilne kõigis leeliselistes lahustes, olgu see siis kõrgel temperatuuril või sula leelis. See on nikli silmapaistev omadus.
Monelisulam on korrosioonikindlam kui nikkel redutseerivas keskkonnas ja korrosioonikindlam kui vask oksüdeerivas keskkonnas. See on korrosioonikindlam kui nikkel ja vask fosforhappes, väävelhappes, vesinikkloriidhappes, soolalahustes ja orgaanilistes hapetes.
Mis tahes vesinikfluoriidhappe kontsentratsioonis on Moneli sulam väga korrosioonikindel, kui hapnikku ei sisene palju. Kui aga lahuses on aeratsioon ja oksüdeerijad või kui lahuses on kahjulikke lisandeid nagu rauasoolad ja vasesoolad, väheneb selle vastupidavus vesinikfluoriidhappele. Metallmaterjalidest, peale plaatina ja hõbeda, on see üks parimaid vesinikfluoriidhappe korrosioonile vastupidavamaid materjale.
See on leeliselistes lahustes väga korrosioonikindel, kuid kui naatriumhüdroksiidi kontsentratsioon on väga kõrge, kuigi Moneli sulami korrosioonikindlus on halvem kui niklil, on see siiski leelisekindlam kui muud metallmaterjalid.
Monelisulam on altid pingekorrosioonipragunemisele ja seda on pinge kõrvaldamiseks kõige parem kasutada pärast lõõmutamist temperatuuril 530-650.
Tavaliselt kasutatavad Hastelloy sulamid on Hastelloy B (B-2, B-3) ja Hastelloy C-276. Neil on kõrge korrosioonikindlus mitteoksüdeerivates anorgaanilistes ja orgaanilistes hapetes, näiteks vastupidavus 70 kraadi lahjendatud väävelhappele, vastupidav kõikidele vesinikkloriidhappe, fosforhappe, äädikhappe ja sipelghappe kontsentratsioonidele, eriti kuumale kontsentreeritud vesinikkloriidhappele.
Hastelloy on stabiilne söövitavates ja leeliselistes lahustes ning täiesti stabiilne orgaanilises keskkonnas, mere- ja magevees.
Kolm valget vaske (B10, B30)
Cupronickel on vase-nikli sulam. Cupronickli saab toota kodumaal ja seda toodab peamiselt Luoyang Copper.
Valge vase korrosioonikindlus on põhimõtteliselt sarnane puhta vase omaga. Anorgaanilistes hapetes, eriti lämmastikhappes, tekib tugev korrosioon. Kuid vesinikfluoriidhape kontsentratsiooniga<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.
Seebikivi protsessis või diafragma elektrolüütilise seebikivi protsessis saab B30 (70-30 vase-nikli sulamit kasutada puhta nikli asendamiseks kileaurusti seadmete, eriti langeva kileosa tootmiseks. See ei saa ainult parandada teenust eluiga, aga ka säästa 70% niklist. B10 (91-9 vase-nikli sulam) võib asendada ka puhast niklit aurustustorude, aurustuskambrite ja muude tõusvate kileaurustite seadmete valmistamisel.
Valgel vasel on merevees kõrge korrosioonikindlus, seetõttu kasutavad mereveega jahutatavad soojusvahetid sageli B10 ja B30 valget vaske.
Neli tsirkooniummaterjali
Tavaliselt kasutatavad tsirkooniumi ja tsirkooniumisulami klassid on: mittetuumatsirkoonium R60702, R60703, R60704, R60705 ja R60706.
Kuigi Hiinal ei ole tsirkooniumi ja tsirkooniumisulamite mahutite spetsifikatsioone, on ta suutnud toota tsirkooniummaterjale nii tuuma- kui ka mittetuumaotstarbeliseks kasutamiseks.
Tsirkooniumil on parem korrosioonikindlus kui roostevabal terasel, niklipõhistel sulamitel ja titaanil. Selle mehaanilised omadused ja protsessiomadused sobivad väga hästi ka mahutite ja soojusvahetite valmistamiseks. Kuid selle kõrge hinna tõttu kasutati seda varem harva. Kodumaise keemiatööstuse arenedes kasutavad paljud väga söövitavad seadmed aga üha enam tsirkooniummaterjale, mis pikendab oluliselt seadmete eluiga ja töökindlust ning annab paremat majanduslikku kasu. Praegu on tehnoloogia alates tsirkooniummaterjalide tootmisest kuni seadmete projekteerimise, valmistamise ja kontrollimiseni muutunud üha küpsemaks, luues aluse tsirkooniumimahutite laialdaseks kasutamiseks.
5. Tantaalmaterjalid (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantaalil on kõrge keemiline stabiilsus ja see on väga vastupidav keemilisele korrosioonile ja atmosfääri korrosioonile temperatuuril alla 150 kraadi. See on korrosioonikindel isegi saastunud tööstuskeskkonnas.
Tantaal on vastupidav mis tahes kontsentratsiooniga soolhappele ja lämmastikhappele keemistemperatuuril ning suitsevast lämmastikhappest ja suitsevast väävelhappest koosnevale segahappele toatemperatuurist kuni 150 kraadini. Välja arvatud vesinikfluoriidhape, suitsev vääveltrioksiid ja kõrgel temperatuuril kontsentreeritud väävelhape ja kontsentreeritud fosforhape, on tantaal teiste hapete suhtes stabiilne.
Tantaalil on kõrge stabiilsus happelises ja aluselises keskkonnas alla 200 kraadi, isegi kõrgem kui kullal ja plaatinal.
Tantaalil on nõrk korrosioonikindlus kontsentreeritud leeliselahustes. Ei ole vastupidav kaaliumjodiidile ja fluoriidiioone sisaldavatele lahustele.
Tantaali korrosioon on ühtlane ja kõikehõlmav korrosioon, mis ei ole lõigete suhtes tundlik ega põhjusta lokaalseid korrosioonitüüpe, nagu korrosiooniväsimus ja korrosioonipragud. Seda tantaali omadust saab kasutada katte- ja voodrimaterjalina.
6. Muud metalli erimaterjalid
1. Dupleksteras
Madala kvaliteediga dupleksne roostevaba teras (tüüp 2304)
Standardne dupleksne roostevaba teras (tüüp 2205)
Super Duplex roostevaba teras (tüüp 2507)
Ferriit-austeniitse roostevaba dupleksterase puhul on sellel nii ferriitterase kui ka austeniitse terase omadused. Austeniidi olemasolu vähendab kõrge kroomisisaldusega ferriitterase haprust, hoiab ära terade kasvu ning parandab ferriitterase sitkust ja keevitatavust. Ferriidi olemasolu parandab Cr-Ni austeniitse terase voolavuspiiri ja samal ajal muudab terase vastupidavaks pingekorrosioonile ja sellel on väike kalduvus keevitamise ajal kuummõraneda. Seda tüüpi teras sisaldab suurel hulgal korrosioonikindlaid sulamielemente, nagu Cr, Ni, Cu ja Mo. Kuigi kahefaasiline struktuur võib kergesti põhjustada mikropatareide korrosiooni, võivad legeerelementide sisalduse teatud väärtuse saavutamisel mõlemad faasid söötmes passiveeritakse ja kahefaasilist selektiivset korrosiooni ei toimu. Sellel on hea vastupidavus ühtlasele korrosioonile ja punktkorrosioonile. .
Tänapäeval kasutatakse dupleksroostevaba terast mitmesugustes rakendustes, mitte ainult keemia-, naftakeemia- ja farmaatsiarakendustes, vaid ka tselluloosi- ja paberitööstuses, toiduainetes ja jookides ning ehituses, hoonetes ja rajatistes.
Kuid dupleksroostevaba terase kõige olulisemad rakendused on reaktorites ja muudes tööstusseadmetes keemia-, väetise-, naftakeemia-, energia- ning tselluloosi- ja paberitööstuses. Enamikus rakendustes peetakse dupleksroostevaba terast kuluefektiivseks alternatiivseks materjaliks, mis täidab tühimiku tavaliste austeniitsete teraste (nt 316L) ja kõrgemate sulamite vahel.
Kuigi üldiselt arvatakse, et duplekssulameid kasutatakse nende vastupidavuse tõttu keemiatoodete korrosioonile, on see kõige olulisem kuumaveelahuses, kus austeniitsed roostevabad terased ei ole piisavalt vastupidavad punktkorrosioonile ja pingekorrosioonipragudele.
2. AL-6XN
AL-6XN sulam on üliausteniitne roostevaba teras, mille avastas Allegheny Ludlum Company Ameerika Ühendriikides. Sellel on suurem vastupidavus punktkorrosioonile, pragukorrosioonile ja survepraokorrosioonile kloriidioonide suhtes kui standardsel 300-seeria sulamil ning see on korrosioonile vastupidavam kui traditsioonilised niklipõhised sulamid. Sulami maksumus on madal.
Roostevabast terasest on Cr, Mo, Ni ja C vastavalt korrosioonikindlus erinevatele kandjatele. Cr on korrosioonikindluse esindaja looduslikus ja oksüdeerivas keskkonnas. Cr, Mo ja Ni sisalduse suurenemine suurendab vastupidavust punktkorrosioonile. Nikkel annab austeniitstruktuuri. Nikkel ja molübdeen suurendavad rõhuprao korrosioonivõimet ja vastupidavust kloriidioonidele. Vähendage keskkonna korrosioonikindlust.
Kõrge nikli (24%) ja molübdeeni (6,3%) sulamil AL-6XN on hea vastupidavus survepragude korrosioonile. Molübdeenil on võime taluda kloriidioonide punktkorrosiooni. Nikkel suurendab veelgi vastupidavust punktkorrosioonile ja võib pakkuda suuremat tugevust kui 300 austeniitsest roostevabast terasest, seetõttu kasutatakse seda sageli seadmete õhemates osades. Kõrgem kroomi, molübdeeni ja nikli sisaldus AL-6XN-is tagab roostevaba terase vormimisel ja keevitamisel ka korrosioonikindluse.
Kõrge kroomi-, molübdeeni-, nikli- ja lämmastikusisaldus muudab AL-6XN-il hea vastupidavuse kloriidioonide punktkorrosioonile ja pragukorrosioonile, mistõttu kasutatakse AL-6XN-i paljudes keskkondades, näiteks toidus, merevees või muudes kemikaalides. keskkondades.
7. Metallist komposiitmaterjalid
Kuigi spetsiaalsetel metallmaterjalidel on oma hea korrosioonikindlus, on need ka suhteliselt kallid, mis on üks põhjusi, miks mõnda neist ei saa suures plaanis propageerida. Teisest küljest on metallkomposiittehnoloogia neid spetsiaalseid metallmaterjale edendanud. Rakendused.
Metallkomposiitmaterjalid on uued metallmaterjalid, mis koosnevad erinevate töötlemismeetodite kaudu mitmest metallist või sulamikomponendist, nagu a, b ja c. Iga liides moodustab metallsidemete komplekti ja omab sama või paremat jõudlust kui algne üksik metallmaterjal. . See ei ole ei a ega b (või c). See ühendab koostisosade eelised ja ületab üksikute komponentide toimivuspuudused. See mitte ainult ei optimeeri materjali disaini, vaid kehastab ka materjalide ratsionaalse kasutamise põhimõtet. See on materjaliteaduse ja inseneriteaduse üks praegusi arengusuundi.
Segamismeetodid hõlmavad järgmist: plahvatuslik segamine, plahvatusvaltsimine ja valtsimine. Tänapäeval kasutatakse enamikus kodumaistes meetodites plahvatusühendamist.
Komposiitmaterjalide sortide hulka kuuluvad: komposiitpaneelid (kahekihilised, kolmekihilised), komposiitvardad ja komposiittorud.
eelis:
Voodrimaterjalide ja alusmaterjalide omaduste mõistlik kombinatsioon ja suhe;
Vajadusel määrake kahe materjali paksuse suhe;
Säästke vääris- ja haruldasi metalle ning vähendage seadmekulusid;
Vähendage konstruktsiooni paksust või suurendage konstruktsiooni tööpinget.
Praegu kehtivad riigis asjakohased riiklikud standardid komposiitmaterjalide jaoks, nagu GB8547-87 "Titanium-Steel Composite Plate", GB8546-87 "Titanium-Stainless Steel Composite Plate", JB4733-94 "Plahvatusohtlik roostevabast terasest komposiitterasest plaat surveanumatele" jne.
Kokkuvõtteks võib öelda, et kuna spetsiaalsetel metallmaterjalidel on hea korrosioonikindlus ja töötlemisvõime, suudavad need suurel määral vastata tootjate tootmisseadmete korrosioonikindluse vajadustele ja parandada seadmete korrosioonikindluse taset. Viimastel aastatel on nende reklaamimine ja rakendamine Hiinas saavutanud teatud tulemusi. Hiina majanduse kiire arenguga, eriti globaalse majandusintegratsiooni mustri järkjärgulise kujunemise ja Hiina ühinemisega WTO-ga on aga kodumaiste spetsiaalsete metallimaterjalide arendamiseks (sh rahvusvahelisele turule sisenemiseks) tohutult ruumi, kuid see nõuab asjaomased riiklikud tööstuse juhtimisosakonnad. Töötada välja vajalikud standardid ja nendega seotud poliitikad ja eeskirjad, et edendada kogu tööstuse arengut.
