Charakterystyka i prawa korozji szczelinowej tytanu

Charakterystyka i prawa korozji szczelinowej tytanu

Korozja szczelinowa to lokalne zjawisko korozji, które występuje w ciasnych szczelinach.Szczeliny mogą być generowane strukturalnie (takie jak powierzchnie połączeń kołnierzowych lub powierzchnie uszczelek, złącza dylatacyjne pomiędzy rurami i dnami sitowymi, powierzchnie połączeń śrub lub nitów itp.).Na początku uważano, że korozja szczelinowa tytanu w ogóle nie występuje w wodzie morskiej i rozpylonej solance.Później, w wysokotemperaturowych mediach chlorkowych (takich jak wymienniki ciepła z wodą morską), w mokrym gazowym chlorze (takim jak skraplacz rurowy z mokrym chlorem gazowym), wystąpiły roztwór kwasu solnego z inhibitorami korozji utleniającej, roztwory kwasu mrówkowego i kwasu szczawiowego oraz inne media sukcesywnie.Szczelinowe uszkodzenia korozyjne sprzętu.

Korozja szczelinowa tytanu jest związana z wieloma czynnikami, takimi jak temperatura otoczenia, rodzaje i stężenie chlorków, pH oraz wielkość i geometria szczeliny.Ponadto szczelina złożona z niemetali, takich jak tytan i PTFE, tytan i azbest, jest bardziej wrażliwa na korozję szczelinową niż szczelina złożona z tytanu i tytanu.

W oparciu o badania i praktykę przemysłową w kraju i za granicą korozja szczelinowa tytanu ma następujące cechy i prawa:

①Występowanie korozji szczelinowej ma okres dojrzewania, a długość okresu dojrzewania jest związana z wieloma czynnikami, takimi jak temperatura otoczenia, rodzaj i stężenie chlorków, stężenie utleniaczy, materiały mające kontakt z tytanem, wartość pH roztworu oraz wielkość i geometria szczeliny itp. .W roztworze chlorku sodu tytanu im wyższe stężenie jonów chlorkowych, tym wyższa temperatura, a im niższa wartość pH, tym krótszy okres inkubacji korozji szczelinowej, czyli większa wrażliwość na korozję szczelinową.

②Skład i wartość pH roztworu w szczelinie są całkowicie różne od roztworu masowego.Ogólnie rzecz biorąc, stężenie tlenu w szczelinie jest niższe, stężenie jonów chlorkowych i jonów wodorowych jest wyższe (wartość pH jest niższa niż w roztworze masowym), wartość pH w szczelinie może spaść do <1, potencjał elektrody w szczelina staje się bardziej ujemna, zatem tytan w szczelinie jest w stanie aktywnym.Laboratoryjne pomiary elektrochemiczne wykazują, że rząd potencjału korozji szczelinowej różnych jonów halogenkowych jest następujący: CI- < Br- < I-, czyli wrażliwość na korozję szczelinową tytanu w chlorku jest największa, czyli dokładnie taka sama jak korozja wżerowa wrażliwość tytanu.przeciwnie.

③Korozja szczelinowa tytanu jest zwykle zlokalizowana na powierzchni szczeliny i na ogół nie koroduje na całej powierzchni szczeliny.Po zakończeniu okresu inkubacji korozji szczelinowej, czyli po „zarodkowaniu”, korozja rozwija się szybko z powodu mechanizmu autokatalitycznego, co ostatecznie prowadzi do miejscowej perforacji i zniszczenia.

④ Występowaniu korozji szczelinowej tytanu często towarzyszy absorpcja wodoru, a nawet obecność igiełkowatych wodorków w tytanie można zaobserwować pod mikroskopem metalograficznym.Wraz ze wzrostem ilości wchłanianego wodoru, wodorki na powierzchni stale rosną, co przyspiesza ogólną korozję.Jednocześnie wodór w sposób ciągły wnika w metal, a wewnętrzne wytrącanie wodorków może stać się źródłem pękania korozyjnego naprężeniowego, powodując pękanie pod wpływem naprężeń zewnętrznych.

⑤ Po latach badań fizyczny obraz procesu korozji szczelinowej tytanu był stosunkowo wyraźny.W skrócie dzieli się go na dwie fazy: okres inkubacji i okres aktywnego rozpuszczania.

Na początku ciąży taka sama reakcja zachodzi w szczelinie i poza nią.Reakcja katodowa zużywa tlen w roztworze szczelinowym.Gdy tlen w szczelinie zostaje wyczerpany, reakcja katodowa przebiega tylko poza szczeliną, a reakcja anodowa zachodzi głównie w szczelinie - anodowe rozpuszczanie tytanu.Wraz z ciągłym wzrostem jonów tytanu w szczelinie, w celu utrzymania równowagi ładunków jonów dodatnich i ujemnych w szczelinie, jony chlorkowe nadal migrują do szczeliny.Jednocześnie jony tytanu gromadzą się w szczelinach i ulegają reakcji hydrolizy, w wyniku której powstaje biały produkt korozji, a mianowicie wodorotlenek tytanu.Biały produkt korozji po odwodnieniu wodorotlenku tytanu jest identyfikowany jako TiO2.Reakcja hydrolizy obniża wartość pH w szczelinie, co dodatkowo niszczy pasywację tytanu.Dlatego też po okresie inkubacji korozji szczelinowej następuje jej bardzo szybki rozwój, czyli tzw. autokataliza.

⑥W „współczynniku geometrycznym” korozji szczelinowej tytanu uwzględnia się takie czynniki, jak długość szczeliny, szerokość szczeliny oraz stosunek powierzchni wewnątrz i na zewnątrz szczeliny.Wartości te na ogół muszą być określone eksperymentalnie dla konkretnego systemu i nie można ich uzyskać przez przewidywanie teoretyczne.Test mówi nam, że tendencja do korozji szczelinowej wąskiego szwu jest znacznie większa niż szerokiego szwu, a szerokość ogólnego szwu jest mniejsza niż 0,5 mm.

⑦ Aby poprawić odporność na korozję tytanu w redukcji kwasów nieorganicznych i zmniejszyć wrażliwość na korozję szczelinową, stopy tytanu, takie jak stopy Ti-Pd, stopy Ti-Ni-Mo są ogólnie lepsze niż czysty tytan przemysłowy, zwłaszcza Ti-Pd stop.Techniki obróbki powierzchni, takie jak platerowanie palladem, utlenianie termiczne lub anodowanie w miejscu szczeliny na powierzchni tytanu, mogą poprawić odporność tytanu na korozję szczelinową.