خصائص مقاومة التآكل وتطبيقات المواد المعدنية الخاصة شائعة الاستخدام

1. التيتانيوم وسبائك التيتانيوم

إن إنتاج سبائك التيتانيوم في الصين يتزامن بشكل أساسي مع الدول الأجنبية، لكن ترويجها وتطبيقها متخلف، خاصة للاستخدام المدني. في الوقت نفسه، بسبب المنافسة غير المنضبطة بين مواد التيتانيوم المهربة إلى الخارج وبعض شركات تجهيز المعدات في السنوات الأخيرة، استخدمت بعض الشركات التي ليس لديها قدرة إنتاجية وبعض مؤسسات البلدات الصغيرة والمتوسطة الحجم مواد أقل جودة أو بضائع رديئة، مما أدى أيضًا إلى تعطيل سوق معدات التيتانيوم إلى حد ما. إنه يجعل الشركات المصنعة للمعدات تتحدث عن تغير اللون "التيتانيوم". لذلك، يلعب هذا الوضع أيضًا دورًا معينًا في إعاقة تطوير صناعة معدات التيتانيوم في الصين. ويجب أن يجذب انتباه أقسام الإدارة ذات الصلة ويجب أن يكون أيضًا بمثابة تحذير للمواد الخاصة الأخرى التي يتم تطويرها. .

درجات التيتانيوم شائعة الاستخدام (مع معايير المواد الوطنية)

1. خصائص مقاومة التآكل للتيتانيوم

التيتانيوم معدن ذو ميل قوي إلى التخميل. يمكن أن يشكل بسرعة طبقة واقية مؤكسدة مستقرة في الهواء وفي المحاليل المائية المؤكسدة أو المحايدة. حتى لو تعرض الفيلم للتلف لأي سبب من الأسباب، فإنه يمكن أن يتعافى بسرعة وبشكل تلقائي. لذلك، يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في الوسائط المؤكسدة والمحايدة.

نظرًا لأداء التخميل الكبير للتيتانيوم، في كثير من الحالات، عند ملامسته لمعادن مختلفة، فإنه لا يسرع من التآكل، ولكنه قد يسرع من تآكل المعادن غير المتشابهة. على سبيل المثال، في الأحماض غير المؤكسدة منخفضة التركيز، إذا تم ملامسة سبائك Pb أو Sn أو Cu أو Monel مع التيتانيوم لتكوين زوج كلفاني، فسيتم تسريع تآكل هذه المواد، بينما لن يتأثر التيتانيوم. في حمض الهيدروكلوريك، عندما يتلامس التيتانيوم مع الفولاذ منخفض الكربون، يتم توليد هيدروجين جديد على سطح التيتانيوم، مما يدمر طبقة أكسيد التيتانيوم، الأمر الذي لا يسبب التقصف الهيدروجيني للتيتانيوم فحسب، بل يسرع أيضًا من تآكل التيتانيوم. قد يكون هذا بسبب مقاومة التيتانيوم العالية للهيدروجين. بسبب النشاط.

محتوى الحديد في التيتانيوم له تأثير على مقاومة التآكل في بعض الوسائط. بالإضافة إلى المواد الخام، غالبا ما يكون سبب زيادة الحديد هو أن الحديد الملوث يخترق حبة اللحام أثناء اللحام، مما يؤدي إلى زيادة محتوى الحديد المحلي في حبة اللحام. هذا التآكل له طبيعة غير موحدة. عندما يتم استخدام أجزاء الحديد لدعم معدات التيتانيوم، فإن تلوث الحديد على سطح التلامس بين الحديد والتيتانيوم يكاد يكون لا مفر منه. ويتسارع التآكل في المنطقة الملوثة بالحديد، خاصة في وجود الهيدروجين. عندما تتلف طبقة أكسيد التيتانيوم الموجودة على السطح الملوث ميكانيكيًا، يخترق الهيدروجين المعدن. اعتمادًا على ظروف مثل درجة الحرارة والضغط، ينتشر الهيدروجين وفقًا لذلك، مما يسبب درجات متفاوتة من تقصف الهيدروجين في التيتانيوم. ولذلك، عند استخدام التيتانيوم في درجة حرارة متوسطة وضغط متوسط وأنظمة تحتوي على الهيدروجين، يجب تجنب تلوث الحديد السطحي.

في ظل الظروف العادية، لا يعاني التيتانيوم من التآكل.

يوفر التيتانيوم أيضًا ثباتًا في مقاومة التآكل.

يتمتع التيتانيوم بمقاومة جيدة لتآكل الشقوق، خاصة سبائك Ti-0.3Mo-0.8Ni وTi-0.2Pd. لذلك، يتم استخدام سبائك Ti-0.3Mo-0.8Ni وTi-0.2Pd على نطاق واسع كمواد مانعة للتسرب لسطح معدات الحاويات لحل مشكلة تآكل الشقوق على سطح ختم المعدات.

Corrosion resistance characteristics and applications of commonly used special metal materials

2. تطبيق مواد التيتانيوم

نظرًا لمقاومتها الممتازة للتآكل، تُستخدم مواد التيتانيوم على نطاق واسع في البترول والصناعات الكيماوية وإنتاج الملح والأدوية والمعادن والإلكترونيات والطيران والفضاء والبحرية وغيرها من المجالات ذات الصلة.

يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل لمعظم المحاليل الملحية. على سبيل المثال، التيتانيوم أكثر مقاومة للتآكل من فولاذ النيكل عالي الكروم في محاليل الكلوريد ولا يوجد به تآكل. ومع ذلك، فإن معدل التآكل أعلى في ثلاثي كلوريد الألومنيوم، والذي يرتبط بإنتاج حمض الهيدروكلوريك المركز بعد التحلل المائي لثلاثي كلوريد الألومنيوم. يتمتع التيتانيوم أيضًا بثبات جيد لكلوريت الصوديوم الساخن وتركيزات مختلفة من هيبوكلوريت. لذلك، يتم استخدام مواد التيتانيوم على نطاق واسع في إنتاج الملح الفراغي وصناعات مسحوق التبييض.

يتمتع التيتانيوم بمقاومة جيدة للتآكل لمعظم المحاليل القلوية. التيتانيوم مستقر نسبيًا في محاليل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم بتركيزات أقل من 50٪. إذا كان المحلول القلوي يحتوي على أيونات الكلوريد أو الكلوريدات، فإن مقاومته للتآكل تتجاوز مقاومة النيكل والزركونيوم. ومع ذلك، مع زيادة درجة الحرارة والتركيز، سيزداد التآكل. تعد صناعة الكلور والقلويات الآن أكبر مجال لتطبيقات التيتانيوم المدنية المحلية.

التيتانيوم ليس مقاومًا للتآكل في الكلور الجاف ويشكل خطر الحريق، لكنه يتمتع بثبات عالي في الكلور الرطب، متجاوزًا الزركونيوم والهاستيلوي سي والمونيل، وحتى في حامض الكبريتيك وحامض الهيدروكلوريك والكلور المشبع. كما أنه مستقر في الوسائط مثل الكلوريد، لذلك يعد التيتانيوم المادة الاختيارية الأولى للمعدات الرئيسية في إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم بطريقة حمض الكبريتيك.

نظرًا لأن التيتانيوم يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في الهيدروكربونات، فهو جيد أيضًا حتى عندما يحتوي على أحماض وشوائب كلوريد. لذلك، تستخدم مواد التيتانيوم أيضًا على نطاق واسع في المواد الكيميائية العضوية، مثل PTA (حمض التيريفثاليك المنقى)، PVA (الفينيلون)، إلخ.

يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في مياه البحر، لذلك يستخدم التيتانيوم أيضًا على نطاق واسع في المجالات البحرية مثل منصات التنقيب عن النفط البحرية وتحلية مياه البحر.

2. النيكل والسبائك القائمة على النيكل

1. حالة الإنتاج المحلي للنيكل والسبائك القائمة على النيكل

يمكن إنتاج النيكل النقي الصناعي المحلي بنفسه، لكن بعض السبائك القائمة على النيكل تعتمد بشكل أساسي على الواردات.

أنواع النيكل والسبائك القائمة على النيكل (بعضها لديه معايير مواد وطنية)

تشمل نماذج سبائك النيكل والنيكل شائعة الاستخدام ما يلي: النيكل النقي N6؛ مونيل 400؛ هاستيلوي ب، هاستيلوي ب -2؛ هاستيلوي C-276، إلخ.

2. مقاومة التآكل للنيكل والسبائك القائمة على النيكل

النيكل لديه ميل أكبر للانتقال إلى حالة سلبية. في درجات الحرارة العادية، يتم تغطية سطح النيكل بطبقة من الأكسيد، مما يجعله مقاومًا للتآكل في الماء والعديد من المحاليل المائية الملحية.

النيكل مستقر تمامًا في درجة حرارة الغرفة في الأحماض المخففة غير المؤكسدة، مثل<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.

النيكل مستقر تماما في جميع المحاليل القلوية سواء كانت ذات درجة حرارة عالية أو قلوية منصهرة. هذه هي الخاصية المميزة للنيكل.

تعتبر سبائك المونيل أكثر مقاومة للتآكل من النيكل في الوسائط المختزلة، وأكثر مقاومة للتآكل من النحاس في الوسائط المؤكسدة. وهو أكثر مقاومة للتآكل من النيكل والنحاس في حامض الفوسفوريك وحمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك والمحاليل الملحية والأحماض العضوية.

في أي تركيز لحمض الهيدروفلوريك، تكون سبائك المونيل مقاومة جدًا للتآكل عندما لا يدخل الأكسجين كثيرًا. ومع ذلك، عند وجود تهوية وأكسدة في المحلول، أو عند وجود شوائب ضارة مثل أملاح الحديد وأملاح النحاس في المحلول، تقل مقاومته لحمض الهيدروفلوريك. ومن بين المواد المعدنية، عدا البلاتين والفضة، فهي من أفضل المواد المقاومة للتآكل بحمض الهيدروفلوريك.

إنه مقاوم جدًا للتآكل في المحاليل القلوية الكاوية، ولكن عندما يكون تركيز هيدروكسيد الصوديوم مرتفعًا جدًا، على الرغم من أن مقاومة التآكل لسبائك المونيل أسوأ من مقاومة النيكل، إلا أنها لا تزال أكثر مقاومة للقلويات من المواد المعدنية الأخرى.

سبائك المونيل معرضة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي ومن الأفضل استخدامها بعد التلدين عند درجة 530-650 للتخلص من الإجهاد.

سبائك Hastelloy شائعة الاستخدام هي Hastelloy B (B-2, B-3) وHastelloy C-276. تتميز بمقاومة عالية للتآكل في الأحماض غير العضوية غير المؤكسدة والأحماض العضوية، مثل مقاومة حمض الكبريتيك المخفف بدرجة 70 درجة، ومقاومة لجميع تركيزات حمض الهيدروكلوريك وحامض الفوسفوريك وحمض الأسيتيك وحمض الفورميك، وخاصة حمض الهيدروكلوريك المركز الساخن.

Hastelloy مستقر في المحاليل الكاوية والقلوية ومستقر تمامًا في الوسائط العضوية ومياه البحر والمياه العذبة.

ثلاثة نحاس أبيض (B10، B30)

Cupronickel عبارة عن سبيكة من النحاس والنيكل. يمكن إنتاج Cupronickel محليًا ويتم إنتاجه بشكل أساسي بواسطة شركة Luoyang Copper.

مقاومة التآكل للنحاس الأبيض تشبه بشكل أساسي مقاومة النحاس النقي. سوف يحدث تآكل شديد في الأحماض غير العضوية، وخاصة حمض النيتريك. ومع ذلك، حمض الهيدروفلوريك بتركيز<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.

في عملية الصودا الكاوية أو في الصودا الكاوية التحليلية الكهربية الغشائية، يمكن استخدام سبائك النحاس والنيكل B30 (70-30) لتحل محل النيكل النقي لتصنيع معدات مبخر الغشاء، وخاصة جزء الغشاء المتساقط. لا يمكنها فقط تحسين الخدمة الحياة، ولكن أيضًا توفير 70٪ من النيكل.يمكن أيضًا لـ B10 (91-9 سبيكة النحاس والنيكل) أن تحل محل النيكل النقي لتصنيع أنابيب التبخر، وغرف التبخر وغيرها من المعدات الخاصة بمبخرات الغشاء الصاعد.

يتمتع النحاس الأبيض بمقاومة عالية للتآكل في مياه البحر، لذلك غالبًا ما تستخدم المبادلات الحرارية المبردة بمياه البحر النحاس الأبيض B10 وB30.

أربع مواد زركونيوم

تشمل درجات الزركونيوم وسبائك الزركونيوم شائعة الاستخدام: الزركونيوم غير النووي R60702 وR60703 وR60704 وR60705 وR60706.

وعلى الرغم من أن الصين ليس لديها مواصفات لحاويات الزركونيوم وسبائك الزركونيوم، إلا أنها تمكنت من إنتاج مواد الزركونيوم للاستخدام النووي وغير النووي.

يتمتع الزركونيوم بمقاومة أفضل للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك القائمة على النيكل والتيتانيوم. كما أن خواصه الميكانيكية وخصائص العملية مناسبة جدًا لتصنيع الحاويات والمبادلات الحرارية. ولكن بسبب سعره المرتفع، كان نادرا ما يستخدم في الماضي. ومع ذلك، مع تطور الصناعة الكيميائية المحلية، تستخدم العديد من المعدات شديدة التآكل بشكل متزايد مواد الزركونيوم، مما يحسن بشكل كبير عمر المعدات وموثوقيتها ويحقق فوائد اقتصادية أفضل. في الوقت الحاضر، أصبحت التكنولوجيا بدءًا من إنتاج مواد الزركونيوم وحتى تصميم المعدات وتصنيعها وفحصها ناضجة بشكل متزايد، مما يوفر أساسًا للتطبيق الواسع لحاويات الزركونيوم.

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

يتمتع التنتالوم بثبات كيميائي عالي ومقاوم للغاية للتآكل الكيميائي والتآكل الجوي تحت 150 درجة. إنه مقاوم للتآكل حتى في الأجواء الصناعية الملوثة.

التنتالوم مقاوم لحمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك بأي تركيز عند درجة حرارة الغليان، وللحمض المختلط المكون من حامض النيتريك المدخن وحمض الكبريتيك المدخن من درجة حرارة الغرفة إلى 150 درجة. باستثناء حمض الهيدروفلوريك، وثالث أكسيد الكبريت المدخن، وحمض الكبريتيك المركز عالي الحرارة وحمض الفوسفوريك المركز، فإن التنتالوم مستقر بالنسبة للأحماض الأخرى.

يتمتع التنتالوم بثبات عالي في الوسائط الحمضية والقلوية أقل من 200 درجة، حتى أعلى من الذهب والبلاتين.

يتمتع التنتالوم بمقاومة ضعيفة للتآكل في المحاليل القلوية المركزة. غير مقاوم ليوديد البوتاسيوم والمحاليل التي تحتوي على أيونات الفلورايد.

تآكل التنتالوم هو تآكل منتظم وشامل، وغير حساس للقطع، ولا يسبب أنواعًا موضعية من التآكل مثل إجهاد التآكل والتشقق الناتج عن التآكل. يمكن استخدام هذه الخاصية للتنتالوم كمواد طلاء وبطانة.

6. غيرها من المواد المعدنية الخاصة

1. الصلب المزدوج

فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج منخفض الجودة (النوع 2304)

الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج القياسي (النوع 2205)

سوبر دوبلكس ستانلس ستيل (نوع 2507)

بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج من الحديديك الأوستنيتي، فإنه يتميز بخصائص كل من الفولاذ الحديدي والفولاذ الأوستنيتي. إن وجود الأوستينيت يقلل من هشاشة الفولاذ الحديدي عالي الكروم، ويمنع ميل نمو الحبوب، ويحسن صلابة وقابلية اللحام للصلب الحديدي. يعمل وجود الفريت على تحسين قوة إنتاج الفولاذ الأوستنيتي Cr-Ni، وفي الوقت نفسه يجعل الفولاذ مقاومًا للتآكل الناتج عن الإجهاد وله ميل بسيط إلى التشقق الساخن أثناء اللحام. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على مستويات عالية من عناصر السبائك المقاومة للتآكل مثل Cr وNi وCu وMo. على الرغم من أن الهيكل ثنائي الطور يمكن أن يتسبب بسهولة في تآكل البطاريات الصغيرة، إذا وصل محتوى عنصر السبائك إلى قيمة معينة، فقد تكون كلا المرحلتين يتم تخميله في الوسط، ولن يحدث تآكل انتقائي ثنائي الطور. لديها مقاومة جيدة للتآكل الموحد والتآكل. .

اليوم، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج في مجموعة متنوعة من التطبيقات، ليس فقط في التطبيقات الكيميائية والبتروكيماوية والصيدلانية، ولكن أيضًا في اللب والورق والأغذية والمشروبات والبناء والمباني والهياكل.

لكن التطبيقات الأكثر أهمية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج موجودة في المفاعلات والمعدات الصناعية الأخرى في الصناعات الكيماوية والأسمدة والبتروكيماويات والطاقة ولب الورق والورق. في معظم التطبيقات، يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مادة بديلة فعالة من حيث التكلفة، مما يسد الفجوة بين الفولاذ الأوستنيتي الشائع مثل 316L والسبائك الأعلى.

على الرغم من أنه يُعتقد عمومًا أن السبائك المزدوجة تستخدم بسبب مقاومتها للتآكل بواسطة المنتجات الكيميائية، إلا أن هذا هو الأكثر أهمية في وسائط محلول الماء الساخن حيث لا يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي بمقاومة كافية للتآكل والتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.

2. آل-6XN

سبائك AL-6XN عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ أوستنيتي فائق الجودة اكتشفته شركة Allegheny Ludlum في الولايات المتحدة. إنها تتمتع بمقاومة أعلى للتآكل، وتآكل الشقوق، وتآكل الشقوق الناتج عن الضغط لأيونات الكلوريد مقارنة بسبائك السلسلة 300 القياسية، كما أنها أكثر مقاومة للتآكل من السبائك التقليدية القائمة على النيكل. تكلفة السبائك منخفضة.

في الفولاذ المقاوم للصدأ، يتمتع Cr وMo وNi وC بمقاومة للتآكل للوسائط المختلفة على التوالي. الكروم هو ممثل مقاومة التآكل في البيئات الطبيعية والمؤكسدة. الزيادة في محتوى الكروم، والمو، والنيكل تزيد من مقاومة التآكل. يوفر النيكل هيكل الأوستينيت. يزيد النيكل والموليبدينوم من قدرة التآكل على شق الضغط ومقاومة أيونات الكلوريد. تقليل مقاومة التآكل للبيئة.

سبائك النيكل العالية (24%) - الموليبدينوم (6.3%) AL-6XN تتمتع بمقاومة جيدة لتآكل شق الضغط. يتمتع الموليبدينوم بالقدرة على مقاومة تآكل أيونات الكلوريد. يعزز النيكل أيضًا مقاومة التآكل ويمكن أن يوفر قوة أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 300، لذلك غالبًا ما يستخدم في الأجزاء الرقيقة من المعدات. توفر المستويات الأعلى من الكروم والموليبدينوم والنيكل في AL-6XN أيضًا مقاومة للتآكل عند تشكيل ولحام الفولاذ المقاوم للصدأ.

إن وجود نسبة عالية من الكروم والموليبدينوم والنيكل والنيتروجين يجعل AL-6XN يتمتع بمقاومة جيدة لتآكل أيونات الكلوريد وتآكل الشقوق، مما يجعل AL-6XN مستخدمًا في العديد من البيئات، مثل الطعام أو مياه البحر أو المواد الكيميائية الأخرى البيئات.

7. المواد المعدنية المركبة

على الرغم من أن المواد المعدنية الخاصة تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، إلا أنها أيضًا باهظة الثمن نسبيًا، وهذا أحد أسباب عدم إمكانية الترويج لبعضها على نطاق واسع. ومع ذلك، فقد عززت تكنولوجيا المركبات المعدنية هذه المواد المعدنية الخاصة من ناحية أخرى. التطبيقات.

المواد المركبة المعدنية هي مواد معدنية جديدة تتكون من عدة مكونات معدنية أو سبائكية مثل a وb وc من خلال تقنيات معالجة مختلفة. تشكل كل واجهة مجموعة من الروابط المعدنية ولها نفس أداء المادة المعدنية المفردة الأصلية أو أفضل منها. . إنها ليست أ ولا ب (أو ج). فهو يجمع بين مزايا المكونات المكونة ويتغلب على أوجه القصور في أداء المكونات الفردية. إنه لا يعمل على تحسين تصميم المواد فحسب، بل يجسد أيضًا مبدأ الاستخدام الرشيد للمواد. إنه أحد اتجاهات التطوير الحالية لعلوم وهندسة المواد.

تتضمن طرق التركيب ما يلي: تفاقم الانفجار، وتفاقم الانفجار، وتفاقم المتداول. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم الأساليب المنزلية مركبات الانفجار.

تشمل أنواع المواد المركبة: الألواح المركبة (طبقتين، وثلاث طبقات)، والقضبان المركبة، والأنابيب المركبة.

ميزة:

مزيج معقول ونسبة خصائص مواد الكسوة والمواد الأساسية؛

تحديد نسبة سمك المادتين حسب الحاجة؛

حفظ المعادن الثمينة والنادرة وخفض تكاليف المعدات؛

تقليل سمك التصميم الهيكلي أو زيادة إجهاد الخدمة الهيكلية.

في الوقت الحاضر، تمتلك الدولة معايير وطنية ذات صلة للمواد المركبة، مثل GB8547-87 "اللوحة المركبة من التيتانيوم والصلب"، GB8546-87 "اللوحة المركبة من التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ"، JB4733-94 "صفيحة فولاذية مركبة من الفولاذ المقاوم للصدأ المتفجرة لأوعية الضغط"، إلخ.

باختصار، نظرًا لأن المواد المعدنية الخاصة تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل وأداء التشغيل الآلي، فيمكنها تلبية احتياجات مقاومة التآكل لمعدات إنتاج الشركات المصنعة بشكل كبير وتحسين مستوى مقاومة التآكل للمعدات. وفي السنوات الأخيرة، حقق الترويج لها وتطبيقها في الصين نتائج معينة. ومع ذلك، مع التطور السريع للاقتصاد الصيني، وخاصة التشكيل التدريجي لنمط التكامل الاقتصادي العالمي وانضمام الصين إلى منظمة التجارة العالمية، هناك مجال كبير لتطوير المواد المعدنية الخاصة المحلية (بما في ذلك دخول السوق الدولية)، ولكنه يتطلب إدارات إدارة الصناعة الوطنية ذات الصلة. تطوير المعايير اللازمة والسياسات واللوائح ذات الصلة لتعزيز تطوير الصناعة بأكملها.