ویژگی‌های مقاومت در برابر خوردگی و کاربردهای متداول مواد فلزی خاص

ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی و کاربردهای مواد فلزی خاص که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند

1. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم

تولید آلیاژهای تیتانیوم در چین اساساً با کشورهای خارجی هماهنگ است، اما ترویج و کاربرد آن به ویژه برای استفاده غیرنظامی عقب مانده است. در عین حال به دلیل رقابت نابسامان مواد تیتانیوم قاچاق خارجی و برخی شرکت های فرآوری تجهیزات در سال های اخیر، برخی از شرکت های فاقد ظرفیت تولید و برخی شرکت های کوچک و متوسط شهرستانی از مواد نامرغوب یا کالاهای نامرغوب استفاده کرده اند که این امر نیز اختلال ایجاد کرده است. بازار تجهیزات تیتانیوم تا حدودی این باعث می شود که سازندگان تجهیزات در مورد تغییر رنگ "تیتانیوم" صحبت کنند. بنابراین، این وضعیت نیز نقش خاصی در مانع از توسعه صنعت تجهیزات تیتانیوم چین دارد. این باید توجه بخش های مدیریت مربوطه را به خود جلب کند و همچنین باید به عنوان یک هشدار برای سایر مواد ویژه ای باشد که در حال توسعه هستند. .

گریدهای تیتانیوم رایج (با استانداردهای مواد ملی)

1. ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم

تیتانیوم فلزی است که تمایل زیادی به غیرفعال شدن دارد. این می تواند به سرعت یک فیلم محافظ اکسیداتیو پایدار در هوا و در محلول های آبی اکسید کننده یا خنثی تشکیل دهد. حتی اگر فیلم به دلایلی آسیب ببیند، می تواند به سرعت و به طور خودکار بازیابی شود. بنابراین تیتانیوم در محیط های اکسید کننده و خنثی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد.

با توجه به عملکرد غیرفعال عالی تیتانیوم، در بسیاری از موارد، هنگام تماس با فلزات غیر مشابه، خوردگی را تسریع نمی کند، اما ممکن است خوردگی فلزات غیر مشابه را تسریع کند. به عنوان مثال، در اسیدهای غیر اکسید کننده با غلظت پایین، اگر آلیاژ سرب، اسن، مس یا مونل با تیتانیوم تماس پیدا کند تا یک جفت گالوانیکی تشکیل شود، خوردگی این مواد تسریع می شود، در حالی که تیتانیوم تحت تأثیر قرار نمی گیرد. در اسید هیدروکلریک، هنگامی که تیتانیوم با فولاد کم کربن تماس پیدا می کند، هیدروژن جدید روی سطح تیتانیوم تولید می شود که فیلم اکسید تیتانیوم را از بین می برد، که نه تنها باعث شکنندگی هیدروژنی تیتانیوم می شود، بلکه باعث تسریع خوردگی تیتانیوم می شود. این ممکن است به این دلیل باشد که تیتانیوم در برابر هیدروژن بسیار مقاوم است. به دلیل فعالیت

محتوای آهن موجود در تیتانیوم بر مقاومت به خوردگی در برخی از محیط‌ها تأثیر دارد. علاوه بر مواد اولیه، دلیل افزایش آهن اغلب این است که آهن آلوده در حین جوشکاری به مهره جوش نفوذ می کند و باعث می شود که میزان آهن موضعی در مهره جوش افزایش یابد. این خوردگی ماهیتی غیر یکنواخت دارد. هنگامی که از قطعات آهن برای پشتیبانی از تجهیزات تیتانیوم استفاده می شود، آلودگی آهن در سطح تماس آهن و تیتانیوم تقریباً اجتناب ناپذیر است. خوردگی در ناحیه آلوده به آهن به ویژه در حضور هیدروژن تسریع می شود. هنگامی که فیلم اکسید تیتانیوم روی سطح آلوده به طور مکانیکی آسیب می بیند، هیدروژن به فلز نفوذ می کند. بسته به شرایطی مانند دما و فشار، هیدروژن بر این اساس منتشر می شود که باعث درجات مختلفی از شکنندگی هیدروژن در تیتانیوم می شود. بنابراین، هنگامی که تیتانیوم در دمای متوسط و فشار متوسط و سیستم های حاوی هیدروژن استفاده می شود، باید از آلودگی آهن سطحی خودداری شود.

در شرایط عادی، تیتانیوم از خوردگی حفره ای رنج نمی برد.

تیتانیوم همچنین پایداری خستگی در برابر خوردگی را ارائه می دهد.

تیتانیوم مقاومت در برابر خوردگی شکاف خوبی دارد، به ویژه آلیاژهای Ti-0.3Mo-0.8Ni و Ti-0.2Pd. بنابراین، آلیاژهای Ti-0.3Mo-0.8Ni و Ti{10}}.2Pd به طور گسترده به عنوان مواد سطح آب بندی تجهیزات ظروف برای حل مشکل خوردگی شکاف در سطح آب بندی تجهیزات استفاده می شوند.

Corrosion resistance characteristics and applications of commonly used special metal materials

2. کاربرد مواد تیتانیوم

به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی، مواد تیتانیوم به طور گسترده ای در نفت، صنایع شیمیایی، تولید نمک، داروسازی، متالورژی، الکترونیک، هوانوردی، هوا فضا، دریایی و سایر زمینه های مرتبط استفاده می شود.

تیتانیوم در برابر بیشتر محلول های نمکی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. به عنوان مثال، تیتانیوم نسبت به فولاد نیکل با کروم بالا در محلول های کلرید در برابر خوردگی مقاوم تر است و هیچ خوردگی حفره ای ندارد. با این حال، سرعت خوردگی در تری کلرید آلومینیوم بیشتر است، که مربوط به تولید اسید هیدروکلریک غلیظ پس از هیدرولیز تری کلرید آلومینیوم است. تیتانیوم همچنین در برابر کلریت سدیم داغ و غلظت های مختلف هیپوکلریت پایداری خوبی دارد. بنابراین، مواد تیتانیوم به طور گسترده ای در تولید نمک خلاء و صنایع پودر سفید کننده استفاده می شود.

تیتانیوم در برابر بیشتر محلول های قلیایی مقاومت خوردگی خوبی دارد. تیتانیوم در محلول های هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم با غلظت های کمتر از 50 درصد نسبتاً پایدار است. اگر محلول قلیایی حاوی یون های کلرید یا کلرید باشد، مقاومت در برابر خوردگی آن حتی از نیکل و زیرکونیوم بیشتر می شود. اما با افزایش دما و غلظت، خوردگی افزایش می یابد. صنعت کلر-قلیایی اکنون بزرگترین زمینه کاربردهای داخلی تیتانیوم مدنی است.

تیتانیوم در کلر خشک در برابر خوردگی مقاوم نیست و خطر آتش سوزی است، اما در کلر مرطوب، بیش از زیرکونیوم، هاستلوی C و مونل، و حتی در اسید سولفوریک، اسید هیدروکلریک و کلر اشباع، پایداری بالایی دارد. همچنین در محیط هایی مانند کلرید پایدار است، بنابراین تیتانیوم اولین ماده انتخابی برای تجهیزات کلیدی در تولید دی اکسید تیتانیوم به روش اسید سولفوریک است.

از آنجایی که تیتانیوم در هیدروکربن ها مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد، حتی زمانی که حاوی اسیدها و ناخالصی های کلرید باشد نیز خوب است. بنابراین، مواد تیتانیوم نیز به طور گسترده در مواد شیمیایی آلی مانند PTA (اسید ترفتالیک خالص)، PVA (وینیلون) و غیره استفاده می شود.

تیتانیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در آب دریا دارد، بنابراین تیتانیوم همچنین به طور گسترده در میادین دریایی مانند سکوهای حفاری نفت در دریا و نمک زدایی آب دریا استفاده می شود.

2. نیکل و آلیاژهای مبتنی بر نیکل

1. وضعیت تولید داخلی نیکل و آلیاژهای مبتنی بر نیکل

نیکل خالص صنعتی داخلی را می توان به تنهایی تولید کرد، اما برخی از آلیاژهای مبتنی بر نیکل عمدتاً به واردات متکی هستند.

انواع نیکل و آلیاژهای مبتنی بر نیکل (برخی دارای استانداردهای ملی مواد هستند)

نیکل و مدل های آلیاژی مبتنی بر نیکل که معمولاً استفاده می شود عبارتند از: نیکل خالص N6; مونل 400; هاستلوی بی، هاستلوی بی-2; Hastelloy C-276 و غیره

2. مقاومت در برابر خوردگی نیکل و آلیاژهای مبتنی بر نیکل

نیکل تمایل بیشتری برای عبور از حالت منفعل دارد. در دماهای معمولی، سطح نیکل با یک فیلم اکسید پوشیده شده است که آن را در برابر خوردگی در آب و بسیاری از محلول های آبی نمک مقاوم می کند.

نیکل در دمای اتاق در اسیدهای رقیق غیر اکسید کننده، مانند<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.

نیکل در تمام محلول های قلیایی، اعم از دمای بالا یا قلیایی مذاب، کاملاً پایدار است. این ویژگی بارز نیکل است.

آلیاژ مونل در محیط های احیا کننده نسبت به نیکل در برابر خوردگی مقاوم تر است و در محیط های اکسید کننده نسبت به مس در برابر خوردگی مقاوم تر است. در اسید فسفریک، اسید سولفوریک، اسید هیدروکلریک، محلول های نمک و اسیدهای آلی نسبت به نیکل و مس در برابر خوردگی مقاوم تر است.

در هر غلظتی از اسید هیدروفلوئوریک، آلیاژ مونل در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، زمانی که اکسیژن زیاد وارد نشود. اما زمانی که در محلول هوادهی و اکسیدان وجود داشته باشد یا ناخالصی های مضر مانند نمک های آهن و نمک مس در محلول وجود داشته باشد، مقاومت آن در برابر هیدروفلوریک اسید کاهش می یابد. در بین مواد فلزی به غیر از پلاتین و نقره یکی از بهترین مواد مقاوم در برابر خوردگی اسید هیدروفلوئوریک است.

در محلول های قلیایی سوزاننده در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، اما زمانی که غلظت هیدروکسید سدیم بسیار بالا باشد، اگرچه مقاومت به خوردگی آلیاژ مونل بدتر از نیکل است، اما همچنان نسبت به سایر مواد فلزی مقاوم تر به قلیایی است.

آلیاژ مونل مستعد ترک خوردگی ناشی از تنش است و بهتر است پس از بازپخت در درجه 530-650 برای از بین بردن تنش استفاده شود.

آلیاژهای Hastelloy معمولا استفاده می شوند Hastelloy B (B-2، B-3) و Hastelloy C-276. مقاومت خوردگی بالایی در اسیدهای غیر آلی غیر اکسید کننده و اسیدهای آلی دارند، مانند مقاومت در برابر اسید سولفوریک رقیق 70 درجه، مقاوم در برابر تمام غلظت های اسید کلریدریک، اسید فسفریک، اسید استیک و اسید فرمیک، به ویژه اسید هیدروکلریک غلیظ داغ.

هاستلوی در محلول های سوزاننده و قلیایی پایدار و در محیط های آلی، آب دریا و آب شیرین کاملاً پایدار است.

سه مس سفید (B10، B30)

کوپرونیکل یک آلیاژ مس نیکل است. کوپرونیکل را می توان در داخل کشور تولید کرد و عمدتا توسط مس لویانگ تولید می شود.

مقاومت در برابر خوردگی مس سفید اساساً مشابه مس خالص است. خوردگی شدید در اسیدهای معدنی به ویژه اسید نیتریک رخ خواهد داد. با این حال، اسید هیدروفلوئوریک با غلظت<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.

در فرآیند سود سوزآور یا در سود سوزآور الکترولیتی دیافراگم، B30 (70-30 آلیاژ مس نیکل را می توان برای جایگزینی نیکل خالص برای تولید تجهیزات تبخیر کننده فیلم، به ویژه قسمت فیلم در حال سقوط، استفاده کرد. این نه تنها می تواند خدمات را بهبود بخشد. B10 (91-9 آلیاژ مس-نیکل) همچنین می‌تواند جایگزین نیکل خالص برای تولید لوله‌های تبخیر، محفظه‌های تبخیر و سایر تجهیزات تبخیرکننده‌های فیلم افزایش یابد.

مس سفید در آب دریا مقاومت به خوردگی بالایی دارد، بنابراین مبدل های حرارتی که توسط آب دریا خنک می شوند اغلب از مس سفید B10 و B30 استفاده می کنند.

چهار ماده زیرکونیوم

گریدهای زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم معمولاً مورد استفاده عبارتند از: زیرکونیوم غیر هسته ای R60702، R60703، R60704، R60705 و R60706.

اگرچه چین مشخصاتی برای ظروف زیرکونیوم و آلیاژ زیرکونیوم ندارد، اما توانسته مواد زیرکونیوم را برای مصارف هسته ای و غیرهسته ای تولید کند.

زیرکونیوم نسبت به فولاد ضد زنگ، آلیاژهای مبتنی بر نیکل و تیتانیوم، مقاومت به خوردگی بهتری دارد. خواص مکانیکی و خواص فرآیندی آن نیز برای ساخت ظروف و مبدل های حرارتی بسیار مناسب است. اما به دلیل قیمت بالای آن در گذشته به ندرت مورد استفاده قرار می گرفت. با این حال، با توسعه صنایع شیمیایی داخلی، بسیاری از تجهیزات بسیار خورنده به طور فزاینده ای از مواد زیرکونیوم استفاده می کنند که عمر و قابلیت اطمینان تجهیزات را تا حد زیادی بهبود می بخشد و مزایای اقتصادی بهتری به دست می آورد. در حال حاضر، فناوری از تولید مواد زیرکونیوم تا طراحی، ساخت و بازرسی تجهیزات به طور فزاینده ای بالغ شده است و پایه ای برای کاربرد گسترده ظروف زیرکونیومی فراهم می کند.

5. مواد تانتالیوم (Ta1، Ta2، TaNb3، TaNB20)

تانتالیم پایداری شیمیایی بالایی دارد و در برابر خوردگی شیمیایی و خوردگی جوی زیر 150 درجه بسیار مقاوم است. حتی در فضای صنعتی آلوده در برابر خوردگی مقاوم است.

تانتالیوم در برابر اسید کلریدریک و اسید نیتریک با هر غلظتی در دمای جوش و در برابر اسید مخلوط متشکل از اسید نیتریک بخار و اسید سولفوریک از دمای اتاق تا 150 درجه مقاوم است. به جز اسید هیدروفلوئوریک، تری اکسید گوگرد بخار، و اسید سولفوریک غلیظ در دمای بالا و اسید فسفریک غلیظ، تانتالم نسبت به سایر اسیدها پایدار است.

تانتالیم در محیط های اسیدی و قلیایی زیر 200 درجه پایداری بالایی دارد، حتی بالاتر از طلا و پلاتین.

تانتالیم در محلول های قلیایی غلیظ مقاومت به خوردگی ضعیفی دارد. در برابر یدید پتاسیم و محلول های حاوی یون فلوراید مقاوم نیست.

خوردگی تانتالیوم، خوردگی یکنواخت و جامع، غیر حساس به بریدگی است و باعث ایجاد انواع خوردگی موضعی مانند خستگی ناشی از خوردگی و ترک خوردگی نمی شود. از این ویژگی تانتالیوم می توان به عنوان پوشش و پوشش استفاده کرد.

6. سایر مواد فلزی خاص

1. فولاد دوبلکس

فولاد ضد زنگ دوبلکس درجه پایین (نوع 2304)

فولاد ضد زنگ دوبلکس استاندارد (نوع 2205)

فولاد ضد زنگ سوپر دوبلکس (نوع 2507)

برای فولاد زنگ نزن دوبلکس فریتی آستنیتی، ویژگی های فولاد فریتی و فولاد آستنیتی را دارد. وجود آستنیت شکنندگی فولاد فریتی با کروم بالا را کاهش می دهد، از تمایل به رشد دانه جلوگیری می کند و چقرمگی و جوش پذیری فولاد فریتی را بهبود می بخشد. وجود فریت استحکام تسلیم فولاد آستنیتی Cr-Ni را بهبود می بخشد و در عین حال فولاد را در برابر خوردگی تنشی مقاوم می کند و در حین جوشکاری تمایل کمی به ترک داغ دارد. این نوع فولاد حاوی سطوح بالایی از عناصر آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی مانند کروم، نیکل، مس و مولیبدن است. اگرچه ساختار دوفاز می تواند به راحتی باعث خوردگی میکرو باتری شود، اما اگر محتوای عنصر آلیاژی به مقدار معینی برسد، هر دو فاز ممکن است دچار خوردگی شوند. در محیط غیر فعال می شود و خوردگی انتخابی دو فازی رخ نمی دهد. مقاومت خوبی در برابر خوردگی یکنواخت و خوردگی حفره ای دارد. .

امروزه فولادهای ضد زنگ دوبلکس در کاربردهای مختلفی نه تنها در کاربردهای شیمیایی، پتروشیمی و دارویی، بلکه در خمیر و کاغذ، مواد غذایی و آشامیدنی، ساختمان‌سازی، ساختمان‌ها و سازه‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اما مهمترین کاربردهای فولاد ضد زنگ دوبلکس در راکتورها و سایر تجهیزات صنعتی در صنایع شیمیایی، کود، پتروشیمی، برق و خمیر و کاغذ می باشد. در بیشتر کاربردها، فولادهای زنگ نزن دوبلکس به عنوان یک ماده جایگزین مقرون به صرفه در نظر گرفته می شوند و شکاف بین فولادهای آستنیتی معمولی مانند آلیاژهای 316L و بالاتر را پر می کنند.

اگرچه عموماً اعتقاد بر این است که آلیاژهای دوبلکس به دلیل مقاومت آنها در برابر خوردگی توسط محصولات شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند، این مهم در محیط های محلول آب گرم است که در آن فولادهای زنگ نزن آستنیتی مقاومت کافی در برابر خوردگی حفره ای و ترک خوردگی تنشی ندارند.

2. AL٪ 7b٪ 7b1٪ 7d٪ 7dXN

آلیاژ AL-6XN یک فولاد ضد زنگ فوق آستنیتی است که توسط شرکت Allegheny Ludlum در ایالات متحده کشف شده است. این آلیاژ در برابر خوردگی حفره ای، خوردگی شکاف و خوردگی شکاف فشاری به یون های کلرید نسبت به آلیاژ استاندارد سری 300 مقاومت بالاتری دارد و نسبت به آلیاژهای سنتی مبتنی بر نیکل در برابر خوردگی مقاوم تر است. هزینه آلیاژ پایین است.

در فولاد زنگ نزن، کروم، مو، نیکل و C به ترتیب دارای مقاومت خوردگی در برابر محیط های مختلف هستند. کروم نماینده مقاومت به خوردگی در محیط های طبیعی و اکسید کننده است. افزایش محتوای کروم، مو و نیکل باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی حفره ای می شود. نیکل یک ساختار آستنیتی ایجاد می کند. نیکل و مولیبدن توانایی خوردگی شکاف فشار و مقاومت در برابر یون های کلرید را افزایش می دهند. مقاومت در برابر خوردگی محیط را کاهش دهید.

نیکل بالا (24%)-مولیبدن (6.3%) آلیاژ AL{4}}XN مقاومت خوبی در برابر خوردگی شکاف فشار دارد. مولیبدن توانایی مقاومت در برابر خوردگی حفره ای یون کلرید را دارد. نیکل بیشتر مقاومت در برابر خوردگی حفره ای را افزایش می دهد و می تواند استحکام بالاتری نسبت به فولاد زنگ نزن آستنیتی 300 ارائه دهد، بنابراین اغلب در قسمت های نازک تر تجهیزات استفاده می شود. سطوح بالاتر کروم، مولیبدن و نیکل در AL{6}}XN همچنین هنگام شکل‌دهی و جوشکاری فولاد ضد زنگ، مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می‌کند.

کروم، مولیبدن، نیکل و نیتروژن بالا باعث می شود AL-6XN در برابر خوردگی حفره ای یونی کلرید و خوردگی شکاف مقاومت خوبی داشته باشد، که باعث می شود AL-6XN در بسیاری از محیط ها مانند غذا، آب دریا یا سایر مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد. محیط ها

7. مواد کامپوزیت فلزی

اگرچه مواد فلزی خاص مقاومت در برابر خوردگی خود را دارند، اما نسبتاً گران هستند، که یکی از دلایلی است که برخی از آنها را نمی توان در مقیاس بزرگ ارتقا داد. با این حال، فناوری کامپوزیت فلزی از سوی دیگر این مواد فلزی خاص را ارتقا داده است. برنامه های کاربردی.

مواد کامپوزیت فلزی مواد فلزی جدیدی هستند که از چندین جزء فلزی یا آلیاژی مانند a، b و c از طریق تکنیک‌های مختلف پردازش تشکیل شده‌اند. هر رابط مجموعه ای از پیوندهای فلزی را تشکیل می دهد و عملکردی یکسان یا بهتر از مواد اصلی تک فلزی دارد. . نه a است و نه b (یا c). مزایای اجزای تشکیل دهنده را با هم ترکیب می کند و بر کمبودهای عملکرد اجزای منفرد غلبه می کند. این نه تنها طراحی مواد را بهینه می کند، بلکه اصل استفاده منطقی از مواد را نیز در بر می گیرد. این یکی از جهت گیری های فعلی توسعه علم و مهندسی مواد است.

روش های مرکب عبارتند از: ترکیب انفجاری، ترکیب انفجاری نورد، و ترکیب نورد. امروزه در بیشتر روش های خانگی از ترکیب انفجاری استفاده می شود.

انواع مواد کامپوزیت عبارتند از: پانل های کامپوزیت (دو لایه، سه لایه)، میله های کامپوزیت و لوله های کامپوزیت.

مزیت - فایده - سود - منفعت:

ترکیب معقول و نسبت خواص مواد روکش و مواد پایه؛

نسبت ضخامت دو ماده را در صورت نیاز تعیین کنید.

صرفه جویی در فلزات گرانبها و کمیاب و کاهش هزینه های تجهیزات.

ضخامت طراحی سازه را کاهش دهید یا تنش سرویس سازه را افزایش دهید.

در حال حاضر، این کشور دارای استانداردهای ملی مربوطه برای مواد کامپوزیتی است، مانند GB8547-87 "Titanium-Steel Composite Plate", GB8546-87 "Titanium-Stainless Steel Composite Plate", JB4733-94 "صفحه فولادی کامپوزیت فولاد ضد زنگ انفجاری برای مخازن تحت فشار" و غیره.

به طور خلاصه، از آنجایی که مواد فلزی خاص دارای مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد ماشینکاری هستند، می توانند تا حد زیادی نیازهای مقاومت در برابر خوردگی تجهیزات تولید سازندگان را برآورده کنند و سطح مقاومت به خوردگی تجهیزات را بهبود بخشند. در سال های اخیر، تبلیغ و کاربرد آنها در چین به نتایج خاصی دست یافته است. با این حال، با توسعه سریع اقتصاد چین، به ویژه شکل‌گیری تدریجی الگوی یکپارچگی اقتصادی جهانی و پیوستن چین به WTO، فضای زیادی برای توسعه مواد فلزی ویژه داخلی (از جمله ورود به بازار بین‌المللی) وجود دارد، اما این امر مستلزم آن است. بخش مدیریت صنعت ملی مربوطه تدوین استانداردهای لازم و سیاست ها و مقررات مربوطه برای ارتقای توسعه کل صنعت.