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行业新闻

特种金属材料的耐腐蚀特点及应用

文章来源:本站原创    发布时间:2019年07月16日    点击数:

 随着国内经济的快速发展尤其是化工行业的技术改造升级的加快,特种金属材料在国内的应用越来越广泛,尤其是在石油、化工等相关行业,对生产设备的材料也提出了越来越高的防腐要求,从而带动了国内相关研究院所和加工企业对此的开发研究,以及相关设备制造厂家对于特种金属材料设备制造技术装备能力的提高(如爆炸复合技术的应用。

                                                   

 

    1. 钛材的耐腐蚀特点

 

    钛是具有强烈钝化倾向的金属,在空气中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜,即使因为某些原因膜遭破坏,也能迅速自动恢复。因此钛在氧化性、中性介质中具有优异的耐腐蚀性。

 

    由于钛的巨大钝化性能,在许多情况下与异种金属接触时,并不加快腐蚀,而可能加快异种金属的腐蚀。如在低浓度非氧化性的酸中,若将Pb、Sn、Cu或蒙乃尔合金与钛接触形成电偶时,这些材料腐蚀加快,而钛不受影响。而在盐酸中,钛与低碳钢接触时,由于钛表面产生新生氢,破坏了钛的氧化膜,不仅引起钛的氢脆,而且加快钛的腐蚀,这可能是由于钛对氢有高度的活性所致。

 

    钛中的含铁量对某些介质中的耐腐蚀性能有影响,铁增多的原因除原材料的原因外,常常是焊接时沾污的铁渗入焊道,使焊道中局部含铁量增高,这时腐蚀具有不均匀的性质。使用铁件支撑钛设备时,铁钛接触面上的铁沾污几乎是不可避免的在铁沾污区腐蚀加速,特别是在有氢存在的情况下。当沾污表面的钛氧化膜发生机械损坏时,氢就渗入金属,根据温度、压力等条件,氢发生相应的扩散,这使钛产生不同程度的氢脆。因此钛在中等温度和中等压力和含氢系统中使用要避免表面铁污染。

 

    在一般情况下,钛不会发生孔蚀。

 

    钛还具有抗腐蚀疲劳稳定性。

 

    钛耐缝隙腐蚀性能较好,尤其是Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金,因此Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金广泛用于容器设备的密封面材料,以解决设备密封面缝隙腐蚀问题。

 

    2. 钛材的应用

 

    由于钛材的优良耐腐蚀性能,钛材广泛应用于石油、化工、制盐、制药、冶金、电子、航空、航天、海洋等相关领域。

 

    钛对大多数盐溶液来说具有优异的耐蚀性,如钛在氯化物溶液中比高铬镍钢耐蚀,并无孔蚀现象。但在三氯化铝中腐蚀率较高,这与三氯化铝水解后产生浓盐酸有关。钛对热的亚氯酸钠和各种浓度的次氯酸盐也有良好的稳定性。因此钛材广泛用于真空制盐和漂粉精行业。

 

    钛对大多数的碱溶液具有良好的耐蚀性。钛在浓度小于50%的氢氧化钠和氢氧化钾溶液中较为稳定。如果碱溶液中含有氯离子或氯化物,则其耐蚀性甚至超过镍和锆。但在温度和浓度增大的情况下,腐蚀会增大。现在氯碱行业是国内民用钛材应用的最大领域。

 

    钛在干燥的氯气中不耐蚀,同时有着火的危险,但在潮湿的氯气中具有很高的稳定性,超过锆、哈氏合金C及蒙乃尔合金,甚至在饱和氯气的硫酸、盐酸和氯化物等介质中也稳定,所以钛材是硫酸法钛白粉生产关键设备的首选材料。

 

    由于钛材在碳氢化合物中的耐蚀性很好,甚至在含有酸及氯化物类杂质时也很好。因此钛材在有机化工中也广泛应用,如PTA(精对苯二甲酸),PVA(维尼纶)等。

 

    钛材在海水中具有优异的耐腐蚀性能,因此钛材也广泛应用于海洋石油钻井平台、海水淡化等海洋领域。

 

镍及镍基合金

 

    1.镍及镍基合金的国内生产状况

 

    国内工业用纯镍完全可以自行生产,但一些镍基合金则主要依赖进口。


    常用的镍及镍基合金型号有:纯镍 N6;Monel 400; Hastelloy B、Hastelloy B-2; Hastelloy C-276等。

 


    2.镍及镍基合金的耐腐蚀性能

 

    镍具有较大的转入钝态的倾向。在一般温度下镍的表面覆盖一层氧化膜,这层氧化膜使它在水及许多盐类水溶液中具有耐蚀性。

 

    镍在非氧化性稀酸中,如<15%盐酸、<17%硫酸和许多有机酸中,在室温下相当稳定。但在增加氧化剂(FeCl2、CuCl2、HgCl2、AgNO3和次氯亚酸盐)和通气时,镍的腐蚀速度显著增加。

 

    镍在所有碱类溶液中,不论是高温的还是熔融的碱都完全稳定,这是镍的突出特性。

 

   

 

 

锆材

 

    常用锆及锆合金牌号有:非核用锆R60702、R60703、 R60704、 R60705、 R60706。

 

    中国虽然没有锆和锆合金容器的规范,但已能生产核用和非核用的锆材。

 

    锆有比不锈钢、镍基合金、钛更优异的耐腐蚀性能,力学性能和工艺性能也很适于制造容器及换热器。但由于价格昂贵,过去使用较少。但随着国内化工行业的发展,许多强腐蚀的设备正在越来越多地采用锆材,大大提高设备寿命及可靠性,取得更好的经济效益。目前从锆材的生产,到设备的设计、制造和检验技术也已日渐成熟,为锆容器的广泛应用提供了基础。

 

钽材 

 

    Ta1、Ta2、TaNb3、TaNB20

 

    钽有很高的化学稳定性,在150℃以下抗化学腐蚀及大气腐蚀的能力很强,即使在污染的工业大气中也是耐蚀的。

 

    钽耐沸腾温度下任何浓度的盐酸和硝酸,耐室温至150℃的发烟硝酸和发烟硫酸所组成的混合酸。除氢氟酸、发烟的三氧化硫及高温的浓硫酸和浓磷酸外,钽对其他的酸都是稳定的。

 

    钽在200℃以下的酸性和碱性介质中有很高的稳定性,甚至比金、铂都高。

 

    钽在浓碱液中耐腐蚀性不好。不耐碘化钾及含氟离子的溶液。

 

    钽的腐蚀是均匀的全面腐蚀,对切口不敏感,不发生腐蚀疲劳和腐蚀破裂等局部类型的腐蚀。利用钽的这一特性,可以做包复和衬里材料。

 

金属复合材料

 

    尽管特种金属材料具有各自的较好的耐腐蚀性能,但同时也相对价格较高,这也是其中一些不能大面积推广的原因之一,但金属复合技术又从另一方面促进了这些特种金属材料的应用。

 

    金属复合材料是由a、b、c等若干金属或合金组元,经不同的加工工艺复合而成的新金属材料,各界面形成金属键集结合,具有原单体金属材料同等或更佳的性能。它既不是a也不是b(或c)。它综合了构成组元的优点,而使单组组元的性能不足得到克服,它即优化了材料设计,又体现了合理使用材料的原则,是当前材料科学与工程的发展方向之一。

 

    复合方式有:爆炸复合、爆炸-轧制复合、轧制复合,现国内大多采用爆炸复合方式。

 

    复合材料品种包括:复合板(两层、三层)、复合棒、复合管。

 

    优点:

 

    复层材料与基层材料性能的合理组合和配比;

 

    根据需要确定两种材料的厚度比;

 

    节约贵重希缺金属,降低设备造价;

 

    减少结构设计厚度或提高结构的使用应力。

 

    目前国家已有复合材料的相关国家标准,如GB8547-87《钛-钢复合板》、GB8546-87《钛-不锈钢复合板》、JB4733-94《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》等。