1. مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ تیتانیوم درجه 5 (Ti-6Al-4V)
تشکیل فیلم غیرفعال: تیتانیوم تمایل زیادی به اکسیژن دارد و حتی در شرایط محیطی Ti-6Al-4V تشکیل می دهد.فیلم اکسیدی نازک، متراکم و چسبنده(عمدتاً TiO2، با مقادیر کمی از Al2O3 از عنصر آلیاژی آلومینیوم) روی سطح آن. این فیلم غیرفعال خود التیام مییابد: اگر در اثر سایش مکانیکی یا حمله شیمیایی موضعی آسیب ببیند، در حضور اکسیژن (یا رطوبت) به سرعت اصلاح میشود تا سد محافظ دوباره-ایجاد شود و از نفوذ بیشتر محیطهای خورنده به ماتریکس فلزی زیرین جلوگیری کند.
مقاومت در برابر خوردگی یکنواخت و موضعی:
در اکثر محیطهای خنثی و ضعیف (مانند آب شیرین، هوای جو، محلولهای نمک رقیق)، Ti{5}}6Al-4V خوردگی یکنواخت ناچیز را نشان میدهد، با نرخ خوردگی اغلب کمتر از 0.001 میلیمتر در سال بسیار کمتر از فلزات ساختاری معمولی مانند فولاد کربنی و حتی بسیاری از فولادهای ضد زنگ (SS304).
همچنین مقاومت بالایی در برابر خوردگی موضعی مانند خوردگی حفره ای، شکافی و خوردگی بین دانه ای دارد. ریزساختار دو فازی (+) آلیاژ و اثر تثبیت کننده Al و V ناهمگونی های ریزساختاری را که معمولاً باعث خوردگی موضعی می شوند به حداقل می رساند. برای مثال، در محیطهای حاوی کلرید (یک علت رایج ایجاد حفره در فولادهای زنگ نزن)، Ti-6Al-4V در برابر غلظتهای کلرید بسیار بیشتر از غلظتهایی که فولاد ضد زنگ را تجزیه میکنند، مقاومت میکند، مشروط بر اینکه لایه غیرفعال دست نخورده باقی بماند.
محدودیتها در محیطهای کاهشدهنده شدید: مقاومت خوردگی Ti-6Al-4V کاهش می یابدرسانه های کاهش دهنده قوی(به عنوان مثال، اسید کلریدریک غلیظ، اسید سولفوریک، یا اسید هیدروفلوئوریک بدون مهار کننده های اکسید کننده) و در محیط هایی با غلظت یون فلوراید بالا. در این سناریوها، فیلم غیرفعال قادر به تثبیت یا ترمیم خود نیست، که منجر به خوردگی یکنواخت سریع یا شکنندگی هیدروژنی (HE) میشود، جایی که اتمهای هیدروژن در آلیاژ پخش میشوند و باعث ایجاد ترکهای شکننده تحت تنش کششی میشوند.
2.-قابلیت سرویس دهی طولانی مدت آلیاژ تیتانیوم درجه 5 در محیط های سخت (آب دریا، اسید- رسانه پایه، دما و فشار بالا)
(1) محیط های آب دریا
مقاومت در برابر خوردگی دریایی: لایه غیرفعال روی Ti-6Al-4V در آب دریا، حتی در شرایط شوری بالا، جزر و مد، یا منطقه پاشش (که در آن سطوح اکسیژن و کلرید در نوسان است) بسیار پایدار است. در برابر خوردگی ناشی از یون های کلرید آب دریا و همچنین رسوب زیستی مقاومت می کند (اگرچه رسوب زیستی ممکن است به تمیز کردن دوره ای نیاز داشته باشد، اما یکپارچگی ساختاری آلیاژ را به خطر نمی اندازد).
عملکرد تحت شرایط دینامیک: در جریان آب دریا (مثلاً در محورهای پروانه کشتی یا بالابرهای دریایی) یا محیطهای دارای کاویتاسیون/فرسایش، Ti{4}}6Al-4V مقاومت در برابر خوردگی را با استحکام و چقرمگی مکانیکی بالا ترکیب میکند و از خرابیهای فرسایشی-خوردگی رایج در فولاد کربنی یا آلیاژهای مس جلوگیری میکند. نشان داده شده است که قرار گرفتن طولانی مدت ({7}} سال) با آب طبیعی دریا باعث خوردگی قابل اندازه گیری یا تخریب خواص مکانیکی آلیاژ نمی شود، مشروط بر اینکه جفت گالوانیکی با فلزات نجیب تر (مانند پلاتین، گرافیت) رخ ندهد (که می تواند باعث تکامل هیدروژن کاتدی و HE شود).
(2) رسانه های اسیدی و قلیایی
رسانه قلیایی: این آلیاژ برای استفاده طولانیمدت در اکثر محیطهای قلیایی، از جمله محلولهای هیدروکسید سدیم رقیق تا غلیظ (NaOH)، هیدروکسید پتاسیم (KOH) و آهک، حتی در دماهای بالا (تا 150 تا 200 درجه برای قلیاییهای رقیق) مناسب است. فیلم غیرفعال در شرایط قلیایی پایدار است و نرخ خوردگی بسیار پایین باقی می ماند (معمولا<0.01 mm/year). It is commonly used in chemical processing equipment for caustic soda production and wastewater treatment systems.
رسانه اسیدی:
اسیدهای رقیق یا اکسید کننده: Ti-6Al-4V می تواند برای مدت طولانی در اسید نیتریک رقیق (HNO3،<20% concentration), chromic acid (H₂CrO₄), or mixed acids with oxidizing agents (e.g., nitric-sulfuric acid blends). The oxidizing environment maintains the integrity of the passive film, preventing corrosion. For example, it is used in nuclear industry equipment for nitric acid-based fuel reprocessing.
اسیدهای غیر اکسید کننده یا غلیظ: It cannot be used long-term in concentrated non-oxidizing acids (e.g., >10% HCl, >5% H2SO4 در دمای اتاق یا هر غلظت HF). در این محیط ها، فیلم غیرفعال حل می شود و منجر به خوردگی سریع و جذب هیدروژن می شود که باعث شکنندگی و شکست زودرس می شود. اگر بازدارندههای خوردگی (مثلاً نمکهای اکسیدکننده مانند کلرید آهن یا سولفات مس) اضافه نشود، حتی اسیدهای غیر اکسید کننده رقیق به مرور زمان آلیاژ را تخریب میکنند.
(3) محیطهای-دما و فشار بالا-(HTHP)
دمای بالا-هوا/جوهای بی اثر: در اتمسفرهای اکسید کننده یا بی اثر (به عنوان مثال، آرگون، نیتروژن)، Ti{4}}6Al-4V می تواند در درازمدت در دماهای حداکثر کار کند.300-350 درجه. At these temperatures, it retains its mechanical strength (tensile strength >860 مگاپاسکال) و مقاومت در برابر خوردگی، با فیلم غیرفعال ترکیبی Al2O3-TiO2 که از اکسیداسیون در دمای بالا جلوگیری میکند. با این حال، در دمای بالای 400 درجه، لایه اکسید متخلخل میشود و آلیاژ شروع به جذب اکسیژن و نیتروژن میکند که منجر به شکنندگی سطح (تشکیل یک "مورد آلفا" سخت و شکننده) و کاهش تدریجی شکلپذیری و چقرمگی میشود و خدمات طولانیمدت را غیرعملی میکند.
رسانههای خورنده/فشار با دمای بالا-:
در آب یا بخار HTHP (به عنوان مثال، دیگهای نیروگاه، سیستمهای زمین گرمایی)، Ti-6Al{9}}4V در برابر خوردگی و ترک خوردگی تنشی (SCC) تا 300 درجه و فشارهای 15 تا 20 مگاپاسکال مقاومت میکند، زیرا فیلم غیرفعال در فشار بالا، اکسی پایدار میماند. اغلب در اجزای چاه های زمین گرمایی به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر فشار بالا و آب نمک های حاوی کلرید استفاده می شود.
در محیطهای اسیدی یا قلیایی HTHP، آستانه دما برای استفاده طولانیمدت ایمن به میزان قابلتوجهی کاهش مییابد. به عنوان مثال، در محلول های سوزاننده رقیق، دمای بالای 200 درجه ممکن است باعث خوردگی تسریع شود، در حالی که در اسیدهای اکسید کننده، دمای بالای 100 درجه می تواند لایه غیرفعال را به خطر بیندازد و خطر HE را افزایش دهد.
در محیطهای غنی از هیدروژن{0}HTHP (به عنوان مثال، تکمیل چاههای نفت و گاز با محتوای H2S بالا)، Ti{9}}6Al-4V نسبت به شکنندگی هیدروژن حساس است، حتی در دماهای متوسط (150 تا 200 درجه)، و به انتخاب دقیق مواد یا استراتژیهای کاهش هیدروژن برای کلیه خدمات طولانیمدت نیاز دارد.
