Corrosiebestendigheidskenmerken en toepassingen van veelgebruikte speciale metalen materialen
1. Titanium en titaniumlegeringen
De productie van titaniumlegeringen in China loopt in principe synchroon met die in het buitenland, maar de promotie en toepassing ervan blijft achter, vooral voor civiel gebruik. Tegelijkertijd hebben, als gevolg van de wanordelijke concurrentie tussen buitenlandse gesmokkelde titaniummaterialen en sommige apparatuurverwerkende bedrijven in de afgelopen jaren, sommige bedrijven zonder productiecapaciteit en sommige kleine en middelgrote townshipbedrijven inferieure materialen of slechte goederen gebruikt, wat ook de tot op zekere hoogte de markt voor titaniumapparatuur. Het zorgt ervoor dat fabrikanten van apparatuur praten over "titanium"-verkleuring. Daarom speelt deze situatie ook een zekere rol bij het belemmeren van de ontwikkeling van de Chinese industrie voor titaniumapparatuur. Het moet de aandacht trekken van relevante managementafdelingen en tevens dienen als waarschuwing voor andere bijzondere materialen die in ontwikkeling zijn. .
Veelgebruikte titaniumkwaliteiten (met nationale materiaalnormen)
1. Corrosieweerstandskenmerken van titanium
Titanium is een metaal met een sterke neiging tot passiveren. Het kan snel een stabiele oxidatieve beschermende film vormen in de lucht en in oxiderende of neutrale waterige oplossingen. Zelfs als de film om wat voor reden dan ook beschadigd raakt, kan deze snel en automatisch herstellen. Daarom heeft titanium een uitstekende corrosieweerstand in oxiderende en neutrale media.
Vanwege de grote passivatieprestaties van titanium, versnelt het in veel gevallen, wanneer het in contact komt met ongelijksoortige metalen, de corrosie niet, maar kan het de corrosie van ongelijksoortige metalen versnellen. Als bijvoorbeeld bij niet-oxiderende zuren met een lage concentratie Pb-, Sn-, Cu- of Monel-legeringen in contact worden gebracht met titanium om een galvanisch koppel te vormen, zal de corrosie van deze materialen worden versneld, terwijl titanium niet wordt aangetast. Wanneer titanium in contact komt met koolstofarm staal, wordt in zoutzuur nieuwe waterstof gegenereerd op het titaniumoppervlak, waardoor de titaniumoxidefilm wordt vernietigd, wat niet alleen waterstofbrosheid van titanium veroorzaakt, maar ook titaniumcorrosie versnelt. Dit kan zijn omdat titanium zeer goed bestand is tegen waterstof. vanwege activiteit.
Het ijzergehalte in titanium heeft invloed op de corrosieweerstand in sommige media. Naast de grondstoffen is de reden voor de toename van het ijzer vaak dat tijdens het lassen verontreinigd ijzer in de lasrups dringt, waardoor het lokale ijzergehalte in de lasrups toeneemt. Deze corrosie heeft een niet-uniform karakter. Wanneer ijzeren onderdelen worden gebruikt om titaniumapparatuur te ondersteunen, is ijzerverontreiniging op het ijzer-titanium contactoppervlak vrijwel onvermijdelijk. In het met ijzer verontreinigde gebied wordt de corrosie versneld, vooral in de aanwezigheid van waterstof. Wanneer de titaniumoxidefilm op het verontreinigde oppervlak mechanisch wordt beschadigd, dringt waterstof het metaal binnen. Afhankelijk van omstandigheden zoals temperatuur en druk diffundeert waterstof dienovereenkomstig, wat verschillende graden van waterstofverbrossing in titanium veroorzaakt. Daarom moet, wanneer titanium wordt gebruikt in systemen met gemiddelde temperatuur en gemiddelde druk en waterstofhoudende systemen, ijzerverontreiniging aan het oppervlak worden vermeden.
Onder normale omstandigheden heeft titanium geen last van putcorrosie.
Titanium biedt ook corrosievermoeiingsstabiliteit.
Titanium heeft een goede weerstand tegen spleetcorrosie, vooral Ti-0.3Mo-0.8Ni en Ti-0.2Pd-legeringen. Daarom worden Ti-0.3Mo-0.8Ni en Ti-0.2Pd-legeringen veel gebruikt als afdichtingsoppervlaktematerialen voor containerapparatuur om het probleem van spleetcorrosie op het afdichtingsoppervlak van apparatuur op te lossen.
2. Toepassing van titaniummaterialen
Vanwege de uitstekende corrosieweerstand worden titaniummaterialen veel gebruikt in de aardolie-, chemische industrie, zoutproductie, farmaceutische industrie, metallurgie, elektronica, luchtvaart, ruimtevaart, scheepvaart en andere aanverwante gebieden.
Titanium heeft een uitstekende corrosieweerstand tegen de meeste zoutoplossingen. Titanium is bijvoorbeeld corrosiebestendiger dan chroomnikkelstaal in chlorideoplossingen en kent geen putcorrosie. De corrosiesnelheid is echter hoger in aluminiumtrichloride, wat verband houdt met de productie van geconcentreerd zoutzuur nadat aluminiumtrichloride is gehydrolyseerd. Titanium heeft ook een goede stabiliteit tegen heet natriumchloriet en verschillende concentraties hypochloriet. Daarom worden titaniummaterialen veel gebruikt in de vacuümzoutproductie en bleekpoederindustrieën.
Titanium heeft een goede corrosieweerstand tegen de meeste alkalische oplossingen. Titanium is relatief stabiel in natriumhydroxide- en kaliumhydroxideoplossingen met concentraties van minder dan 50%. Als de alkalische oplossing chloride-ionen of chloriden bevat, overtreft de corrosieweerstand zelfs die van nikkel en zirkonium. Naarmate de temperatuur en de concentratie stijgen, zal de corrosie echter toenemen. De chloor-alkali-industrie is nu het grootste gebied van binnenlandse civiele titaniumtoepassingen.
Titanium is niet corrosiebestendig in droog chloor en is brandgevaarlijk, maar het heeft een hoge stabiliteit in vochtig chloor, groter dan zirkonium, Hastelloy C en Monel, en zelfs in zwavelzuur, zoutzuur en verzadigd chloor. Het is ook stabiel in media zoals chloride, dus titanium is het eerste keuzemateriaal voor belangrijke apparatuur bij de productie van titaniumdioxide via de zwavelzuurmethode.
Omdat titanium een goede corrosieweerstand heeft in koolwaterstoffen, is het ook goed, zelfs als het zuren en chloride-onzuiverheden bevat. Daarom worden titaniummaterialen ook veel gebruikt in organische chemicaliën, zoals PTA (gezuiverd tereftaalzuur), PVA (vinylon), enz.
Titanium heeft een uitstekende corrosieweerstand in zeewater, dus titanium wordt ook veel gebruikt in maritieme gebieden zoals offshore olieboorplatforms en ontzilting van zeewater.
2. Nikkel en legeringen op nikkelbasis
1. Binnenlandse productiestatus van nikkel en legeringen op nikkelbasis
Binnenlands industrieel puur nikkel kan op zichzelf worden geproduceerd, maar sommige legeringen op nikkelbasis zijn voornamelijk afhankelijk van import.
Soorten nikkel en legeringen op nikkelbasis (sommige hebben nationale materiaalnormen)
Veelgebruikte modellen van nikkel en nikkellegeringen zijn onder meer: puur nikkel N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276, enz.
2. Corrosiebestendigheid van nikkel en legeringen op nikkelbasis
Nikkel heeft een grotere neiging om in een passieve toestand over te gaan. Bij normale temperaturen is het oppervlak van nikkel bedekt met een oxidefilm, waardoor het corrosiebestendig is in water en veel zoute waterige oplossingen.
Nikkel is vrij stabiel bij kamertemperatuur in niet-oxiderende verdunde zuren, zoals<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 is volledig stabiel in alle alkalische oplossingen, of het nu gaat om hoge temperaturen of gesmolten alkali. Dit is het opvallende kenmerk van nikkel.
Monel-legering is corrosiebestendiger dan nikkel in reducerende media, en corrosiebestendiger dan koper in oxiderende media. Het is corrosiebestendiger dan nikkel en koper in fosforzuur, zwavelzuur, zoutzuur, zoutoplossingen en organische zuren.
In elke concentratie waterstoffluoride is de Monel-legering zeer goed bestand tegen corrosie als er niet veel zuurstof binnendringt. Wanneer er echter beluchting en oxidatiemiddelen in de oplossing aanwezig zijn, of wanneer er schadelijke onzuiverheden zoals ijzerzouten en koperzouten in de oplossing aanwezig zijn, neemt de weerstand ervan tegen fluorwaterstofzuur af. Van de metalen materialen is het, afgezien van platina en zilver, een van de beste materialen die bestand zijn tegen waterstoffluoridecorrosie.
Het is zeer corrosiebestendig in bijtende alkalioplossingen, maar wanneer de concentratie natriumhydroxide erg hoog is, is het, hoewel de corrosieweerstand van de Monel-legering slechter is dan die van nikkel, nog steeds beter alkalibestendig dan andere metalen materialen.
Monel-legeringen zijn gevoelig voor spanningscorrosie en kunnen het beste worden gebruikt na uitgloeien bij 530-650 graden om spanningen te elimineren.
De algemeen gebruikte Hastelloy-legeringen zijn Hastelloy B (B-2, B-3) en Hastelloy C-276. Ze hebben een hoge corrosieweerstand in niet-oxiderende anorganische zuren en organische zuren, zoals weerstand tegen 70 graden verdund zwavelzuur, bestand tegen alle concentraties zoutzuur, fosforzuur, azijnzuur en mierenzuur, vooral heet geconcentreerd zoutzuur.
Hastelloy is stabiel in bijtende en alkalische oplossingen en volledig stabiel in organische media, zeewater en zoet water.
Drie witkoper (B10, B30)
Kopernikkel is een koper-nikkellegering. Cupronickel kan in eigen land worden geproduceerd en wordt voornamelijk geproduceerd door Luoyang Copper.
De corrosieweerstand van wit koper is in principe vergelijkbaar met die van puur koper. Ernstige corrosie zal optreden in anorganische zuren, vooral salpeterzuur. Echter, fluorwaterstofzuur met een concentratie van<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.
In het natronloogproces of in de elektrolytische natronloog met diafragma kan B30 (70-30 koper-nikkellegering worden gebruikt om puur nikkel te vervangen om filmverdampingsapparatuur te vervaardigen, vooral het vallende filmgedeelte. Het kan niet alleen de service verbeteren levensduur, maar bespaart ook 70% nikkel. B10 (91-9 koper-nikkellegering) kan ook puur nikkel vervangen voor de productie van verdampingsbuizen, verdampingskamers en andere apparatuur van stijgfilmverdampers.
Wit koper heeft een hoge corrosieweerstand in zeewater, daarom gebruiken warmtewisselaars die worden gekoeld door zeewater vaak B10- en B30-witkoper.
Vier zirkoniummaterialen
Veelgebruikte zirkonium- en zirkoniumlegeringen zijn onder meer: niet-nucleair zirkonium R60702, R60703, R60704, R60705 en R60706.
Hoewel China geen specificaties heeft voor containers van zirkonium en zirkoniumlegeringen, is het land erin geslaagd zirkoniummaterialen te produceren voor nucleair en niet-nucleair gebruik.
Zirkonium heeft een betere corrosieweerstand dan roestvrij staal, legeringen op nikkelbasis en titanium. De mechanische eigenschappen en proceseigenschappen zijn ook zeer geschikt voor de productie van containers en warmtewisselaars. Vanwege de hoge prijs werd het in het verleden echter zelden gebruikt. Met de ontwikkeling van de binnenlandse chemische industrie gebruiken veel zeer corrosieve apparatuur echter steeds meer zirkoniummaterialen, wat de levensduur en betrouwbaarheid van de apparatuur aanzienlijk verbetert en betere economische voordelen oplevert. Momenteel is de technologie, van de productie van zirkoniummaterialen tot het ontwerp, de productie en de inspectie van apparatuur, steeds volwassener geworden, wat een basis vormt voor de brede toepassing van zirkoniumcontainers.
5. Tantaalmaterialen (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantaal heeft een hoge chemische stabiliteit en is zeer goed bestand tegen chemische corrosie en atmosferische corrosie onder de 150 graden. Het is corrosiebestendig, zelfs in een vervuilde industriële atmosfeer.
Tantaal is bestand tegen zoutzuur en salpeterzuur van elke concentratie bij kooktemperatuur, en tegen een gemengd zuur bestaande uit rokend salpeterzuur en rokend zwavelzuur van kamertemperatuur tot 150 graden. Behalve fluorwaterstofzuur, rokend zwaveltrioxide, geconcentreerd zwavelzuur en geconcentreerd fosforzuur op hoge temperatuur, is tantaal stabiel ten opzichte van andere zuren.
Tantaal heeft een hoge stabiliteit in zure en alkalische media onder de 200 graden, zelfs hoger dan goud en platina.
Tantaal heeft een slechte corrosieweerstand in geconcentreerde alkalische oplossingen. Niet bestand tegen kaliumjodide en oplossingen die fluoride-ionen bevatten.
De corrosie van tantaal is uniforme en uitgebreide corrosie, ongevoelig voor snijwonden en veroorzaakt geen plaatselijke vormen van corrosie zoals corrosiemoeheid en corrosiescheuren. Deze eigenschap van tantaal kan worden gebruikt als coating- en voeringmateriaal.
6. Andere speciale metalen materialen
1. Duplexstaal
Laagwaardig duplex roestvast staal (type 2304)
Standaard duplex roestvrij staal (type 2205)
Superduplex roestvrij staal (type 2507)
Voor ferritisch-austenitisch duplex roestvast staal heeft het de kenmerken van zowel ferritisch staal als austenitisch staal. De aanwezigheid van austeniet vermindert de brosheid van ferritisch staal met een hoog chroomgehalte, voorkomt de neiging tot korrelgroei en verbetert de taaiheid en lasbaarheid van ferritisch staal. De aanwezigheid van ferriet verbetert de vloeigrens van Cr-Ni austenitisch staal en maakt het staal tegelijkertijd bestand tegen spanningscorrosie en heeft het een kleine neiging tot heetscheuren tijdens het lassen. Dit type staal bevat een hoog gehalte aan corrosiebestendige legeringselementen zoals Cr, Ni, Cu en Mo. Hoewel de tweefasige structuur gemakkelijk corrosie van microbatterijen kan veroorzaken, kunnen beide fasen, als het gehalte aan legeringselementen een bepaalde waarde bereikt, worden aangetast. gepassiveerd in het medium, en selectieve corrosie in twee fasen zal niet optreden. Het heeft een goede weerstand tegen uniforme corrosie en putcorrosie. .
Tegenwoordig wordt duplex roestvast staal in een verscheidenheid aan toepassingen gebruikt, niet alleen in chemische, petrochemische en farmaceutische toepassingen, maar ook in pulp en papier, voedingsmiddelen en dranken, en in de bouw, gebouwen en constructies.
Maar de belangrijkste toepassingen van duplex roestvast staal zijn te vinden in reactoren en andere industriële apparatuur in de chemische, kunstmest-, petrochemische, energie- en pulp- en papierindustrie. In de meeste toepassingen worden duplex roestvast staal beschouwd als een kosteneffectief alternatief materiaal, dat de kloof opvult tussen gewone austenitische staalsoorten zoals 316L en hogere legeringen.
Hoewel algemeen wordt aangenomen dat duplexlegeringen worden gebruikt vanwege hun weerstand tegen corrosie door chemische producten, is dit het belangrijkst in media met warmwateroplossingen, waar austenitisch roestvast staal niet voldoende weerstand heeft tegen putcorrosie en spanningscorrosie.
2. AL-6XN
AL-6XN-legering is een superaustenitisch roestvrij staal ontdekt door Allegheny Ludlum Company in de Verenigde Staten. Het heeft een hogere weerstand tegen putcorrosie, spleetcorrosie en drukspleetcorrosie tegen chloride-ionen dan de standaard legering uit de 300-serie, en is beter bestand tegen corrosie dan traditionele legeringen op nikkelbasis. De legeringskosten zijn laag.
In roestvrij staal hebben Cr, Mo, Ni en C respectievelijk corrosieweerstand tegen verschillende media. Cr is de vertegenwoordiger van corrosieweerstand in natuurlijke en oxiderende omgevingen. De toename van het gehalte aan Cr, Mo en Ni verhoogt de weerstand tegen putcorrosie. Nikkel zorgt voor een austenietstructuur. Nikkel en molybdeen verhogen het vermogen tot drukspleetcorrosie en de weerstand tegen chloride-ionen. Verminder de corrosieweerstand van de omgeving.
Legering met een hoog nikkel- (24%)-molybdeengehalte (6,3%) AL-6XN heeft een goede weerstand tegen drukspleetcorrosie. Molybdeen heeft het vermogen om corrosie door chloride-ionen te weerstaan. Nikkel verbetert verder de weerstand tegen putcorrosie en kan een hogere sterkte bieden dan 300 austenitisch roestvrij staal, daarom wordt het vaak gebruikt in dunnere onderdelen van apparatuur. De hogere gehalten aan chroom, molybdeen en nikkel in AL-6XN zorgen ook voor corrosieweerstand bij het vormen en lassen van roestvrij staal.
Dankzij het hoge chroom-, molybdeen-, nikkel- en stikstofgehalte is AL-6XN goed bestand tegen putcorrosie door chloride-ionen en spleetcorrosie, waardoor AL-6XN in veel omgevingen wordt gebruikt, zoals voedsel, zeewater of andere chemische stoffen omgevingen.
7. Metaalcomposietmaterialen
Hoewel speciale metalen materialen van zichzelf een goede corrosieweerstand hebben, zijn ze ook relatief duur, wat een van de redenen is waarom sommige ervan niet op grote schaal kunnen worden gepromoot. Aan de andere kant heeft de metaalcomposiettechnologie deze speciale metalen materialen gepromoot. Toepassingen.
Metaalcomposietmaterialen zijn nieuwe metalen materialen die door middel van verschillende verwerkingstechnieken zijn samengesteld uit verschillende metalen of legeringscomponenten zoals a, b en c. Elke interface vormt een reeks metaalbindingen en heeft dezelfde of betere prestaties als het originele enkele metalen materiaal. . Het is noch a, noch b (of c). Het combineert de voordelen van de samenstellende componenten en overwint de prestatietekorten van afzonderlijke componenten. Het optimaliseert niet alleen het materiaalontwerp, maar belichaamt ook het principe van rationeel materiaalgebruik. Het is een van de huidige ontwikkelingsrichtingen van materiaalkunde en techniek.
Compoundingmethoden omvatten: explosiecompounding, explosiewalscompounding en walscompounding. Tegenwoordig maken de meeste huishoudelijke methoden gebruik van explosiecompounding.
Composietmateriaalvariëteiten omvatten: composietpanelen (tweelaags, drielaags), composietstaven en composietbuizen.
voordeel:
Redelijke combinatie en verhouding van eigenschappen van bekledingsmaterialen en basismaterialen;
Bepaal indien nodig de dikteverhouding van de twee materialen;
Bespaar kostbare en zeldzame metalen en verlaag de apparatuurkosten;
Verminder de constructieve ontwerpdikte of verhoog de structurele gebruiksspanning.
Momenteel beschikt het land over relevante nationale normen voor composietmaterialen, zoals GB8547-87 "Titanium-staal composietplaat", GB8546-87 "Titanium-roestvrij staal composietplaat", JB4733-94 "Explosieve roestvrijstalen composietstaalplaat voor drukvaten", enz.
Kortom, omdat speciale metalen materialen goede corrosieweerstand en bewerkingsprestaties hebben, kunnen ze in grote mate voldoen aan de corrosieweerstandsbehoeften van de productieapparatuur van fabrikanten en het corrosieweerstandsniveau van apparatuur verbeteren. De afgelopen jaren hebben de promotie en toepassing ervan in China bepaalde resultaten opgeleverd. Met de snelle ontwikkeling van de Chinese economie, vooral de geleidelijke vorming van het mondiale economische integratiepatroon en de toetreding van China tot de WTO, is er echter enorme ruimte voor de ontwikkeling van binnenlandse speciale metaalmaterialen (inclusief het betreden van de internationale markt), maar dit vereist relevante nationale managementafdelingen van de industrie. Ontwikkel noodzakelijke normen en gerelateerd beleid en regelgeving om de ontwikkeling van de hele industrie te bevorderen.
