1. مقاومة التآكل للتيتانيوم في الوسائط الكيميائية
1. حمض النيتريك
حمض النيتريك هو حمض مؤكسد. يحافظ التيتانيوم على طبقة أكسيد كثيفة على سطحه في حمض النيتريك. لذلك، يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في حمض النيتريك. يزداد معدل تآكل التيتانيوم مع زيادة درجة حرارة محلول حمض النيتريك. عندما تكون درجة الحرارة بين 190 و 240 درجة ويكون التركيز بين 20٪ و 70٪، يمكن أن يصل معدل تآكله إلى 10 مم / أ. ومع ذلك، فإن إضافة كمية صغيرة من المركبات المحتوية على السيليكون إلى محلول حمض النيتريك يمكن أن تمنع تآكل حمض النيتريك عالي الحرارة على التيتانيوم؛ على سبيل المثال، بعد إضافة زيت السيليكون إلى محلول حمض النيتريك عالي الحرارة بنسبة 40٪، يمكن تقليل معدل التآكل إلى ما يقرب من الصفر. هناك أيضًا بيانات تفيد بأن التيتانيوم يتمتع بدرجة عالية من مقاومة التآكل في محلول حمض النيتريك بنسبة 40٪ إلى 80٪ والبخار تحت 500 درجة. في تدخين حمض النيتريك، عندما يكون محتوى ثاني أكسيد النيتروجين أكثر من 2٪، فإن محتوى الماء غير الكافي يسبب تفاعلًا طاردًا للحرارة قويًا، مما يؤدي إلى انفجار.
2. حامض الكبريتيك
حمض الكبريتيك هو حمض مختزل قوي. يتمتع التيتانيوم بمقاومة معينة للتآكل لمحاليل حمض الكبريتيك منخفضة الحرارة ومنخفضة التركيز. عند درجة حرارة 2 درجة مئوية، يمكنه مقاومة تآكل حمض الكبريتيك بتركيز يصل إلى 2%. مع زيادة تركيز الحمض ودرجة الحرارة، يزداد معدل التآكل. لذلك، يتمتع التيتانيوم بثبات ضعيف في حمض الكبريتيك. حتى في درجة حرارة الغرفة مع الأكسجين المذاب، لا يمكن للتيتانيوم مقاومة تآكل حمض الكبريتيك بنسبة 5% فقط. عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، لا يمكن للتيتانيوم مقاومة تآكل حمض الكبريتيك بنسبة 0.2% فقط. للكلور تأثير مثبط على تآكل التيتانيوم في حمض الكبريتيك، ولكن عند درجة حرارة 90 درجة مئوية وتركيز حمض الكبريتيك بنسبة 50%، يعمل الكلور على تسريع تآكل التيتانيوم وحتى يسبب الحريق. يمكن تحسين مقاومة التيتانيوم للتآكل في حمض الكبريتيك عن طريق إدخال الهواء أو النيتروجين أو إضافة المؤكسدات وأيونات المعادن الثقيلة عالية القيمة إلى المحلول. لذلك، فإن التيتانيوم له قيمة عملية قليلة في حمض الكبريتيك.
3. محلول قلوي
يتمتع التيتانيوم بمقاومة جيدة للتآكل في معظم المحاليل القلوية. يزداد معدل التآكل مع تركيز ودرجة حرارة المحلول. عندما يكون الأكسجين أو الأمونيا أو ثاني أكسيد الكربون موجودًا في المحلول القلوي، فإن تآكل التيتانيوم سيتسارع. في المحلول القلوي المحتوي على أكسيد الهيدروجين، تكون مقاومة التيتانيوم للتآكل ضعيفة جدًا. ومع ذلك، فإن مقاومة التآكل في محلول هيدروكسيد الصوديوم أفضل من تلك الموجودة في هيدروكسيد البوتاسيوم، ولديها مقاومة قوية للتآكل حتى في محلول هيدروكسيد الصوديوم عالي الحرارة وعالي التركيز. على سبيل المثال، معدل تآكل التيتانيوم في محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 73٪ عند 130 درجة هو 0.18 مم / أ فقط. يختلف التيتانيوم عن المعادن الأخرى في أنه لن ينتج تشققات تآكل الإجهاد في محلول هيدروكسيد الصوديوم، ولكن التعرض الطويل الأمد قد ينتج هشاشة الهيدروجين. لذلك، يجب أن تكون درجة حرارة استخدام التيتانيوم في الصودا الكاوية والمحاليل القلوية الأخرى أقل من أو تساوي 93.33 درجة.
4. الكلور
تعتمد ثباتية التيتانيوم في الكلور على محتوى الماء في الكلور. ومع ذلك، فهو غير مقاوم للتآكل في الكلور الجاف وهناك خطر التسبب في الاحتراق. لذلك، يجب أن تحافظ مواد التيتانيوم على محتوى مائي معين عند استخدامها في الكلور. يرتبط محتوى الماء المطلوب للحفاظ على التيتانيوم خاملاً في الكلور بعوامل مثل الضغط ومعدل التدفق ودرجة حرارة الكلور.
5. الوسائط العضوية
يتمتع التيتانيوم بمقاومة عالية للتآكل في البنزين والتولوين والفينول والفورمالديهايد وثلاثي كلورو الإيثان وحمض الأسيتيك وحمض الستريك وحمض أحادي كلورو الأسيتيك وما إلى ذلك. عند نقطة الغليان وبدون تضخم، سيتآكل التيتانيوم بشدة في حمض الفورميك أقل من 25٪. في المحاليل التي تحتوي على أنهيدريد الأسيتيك، لن يتآكل التيتانيوم بشدة بشكل عام فحسب، بل سينتج أيضًا تآكلًا نقريًا. بالنسبة للعديد من الوسائط العضوية المعقدة التي تواجهها عمليات التخليق العضوي، مثل إنتاج أكسيد البروبيلين والفينول والأسيتون وحمض الكلورو أسيتيك والوسائط الكيميائية الأخرى، يتمتع التيتانيوم بمقاومة تآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ والمواد الهيكلية الأخرى.
2. العديد من خصائص التآكل المحلية للتيتانيوم
6. تآكل الشقوق يتمتع التيتانيوم بمقاومة قوية بشكل خاص لتآكل الشقوق، ويحدث تآكل الشقوق فقط في عدد قليل من الوسائط الكيميائية. يرتبط تآكل الشقوق في التيتانيوم ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة وتركيز الكلوريد وقيمة الرقم الهيدروجيني وحجم الشق. وفقًا للمعلومات ذات الصلة، يكون تآكل الشقوق عرضة للحدوث عندما تكون درجة حرارة الكلور الرطب أعلى من 85 درجة. على سبيل المثال، تستخدم بعض المصانع برجًا معبأًا لتبريد غاز الكلور الرطب مباشرة إلى 65-70 درجة قبل دخول مبرد التيتانيوم لتحسين مقاومة تآكل الشقوق، والتأثير كبير أيضًا. أثبتت الممارسة أن خفض درجة الحرارة هو أحد الطرق الفعالة لمنع تآكل الشقوق. يحدث تآكل شقوق التيتانيوم أيضًا في محلول كلوريد الصوديوم عالي الحرارة. باختصار، بالنسبة للأجزاء والمكونات المعرضة للتآكل في الشقوق، مثل أسطح الختم، ومفاصل التمدد بين صفائح الأنابيب والأنابيب، ومبادلات الحرارة اللوحية، وأجزاء التلامس بين صفائح الأبراج وأجسام الأبراج، وأدوات التثبيت في الأبراج، يجب استخدام سبائك التيتانيوم مثل Ti-0.2Pd. يجب تجنب الفجوات والمناطق الراكدة أثناء التصميم. على سبيل المثال، يجب توصيل أدوات التثبيت في الأبراج بأقل قدر ممكن من البراغي. إن وصلات التمدد وهيكل اللحام المانع للتسرب لصفائح الأنابيب والأنابيب أفضل من وصلات التمدد البسيطة. بالنسبة لأسطح سد الشفة، يجب عدم استخدام وسادات الأسبستوس، ويجب استخدام وسادات الأسبستوس المغلفة بغشاء بولي تيترافلورو إيثيلين.
7. التآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية
تعتمد مقاومة التآكل عالية الحرارة للتيتانيوم على خصائص الوسط وأداء طبقة أكسيد السطح الخاصة به. يمكن استخدام التيتانيوم كمادة هيكلية حتى 426 درجة في الهواء أو الأجواء المؤكسدة، ولكن عند حوالي 250 درجة، يبدأ التيتانيوم في امتصاص الهيدروجين بشكل كبير. في جو هيدروجيني كامل، عندما ترتفع درجة الحرارة إلى أكثر من 316 درجة، يمتص التيتانيوم الهيدروجين ويصبح هشًا. لذلك، بدون اختبار مكثف، لا ينبغي استخدام التيتانيوم في المعدات الكيميائية بدرجة حرارة أعلى من 330 درجة. مع مراعاة امتصاص الهيدروجين والخصائص الميكانيكية، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة تشغيل أوعية الضغط المصنوعة من التيتانيوم بالكامل 250 درجة، والحد الأقصى لدرجة حرارة تشغيل أنابيب التيتانيوم للمبادلات الحرارية حوالي 316 درجة.
8. التآكل الإجهادي
باستثناء عدد قليل من الوسائط الفردية، يتمتع التيتانيوم النقي الصناعي بمقاومة ممتازة للتآكل الإجهادي، ولا تزال ظاهرة تلف معدات التيتانيوم بسبب التآكل الإجهادي نادرة. ينتج التيتانيوم السلبي الصناعي تآكل إجهادي فقط في وسائط مثل حمض النيتريك المدخن، أو محاليل الميثانول معينة أو محاليل حمض الهيدروكلوريك معينة، أو هيبوكلوريت عالي الحرارة، أو أملاح منصهرة عند درجة حرارة 300-450 درجة أو أجواء تحتوي على كلوريد الصوديوم، أو ثاني كبريتيد الكربون، أو ن-هكسان، أو الكلور الجاف. يزداد ميل التيتانيوم إلى التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في حمض النيتريك تدريجيًا مع زيادة محتوى NO2 وانخفاض محتوى الماء. يصل ميل التآكل الإجهادي للتيتانيوم إلى أقصى حد له في حمض النيتريك اللامائي الذي يحتوي على 20٪ NO2 الحر. عندما يحتوي حمض النيتريك المركز على أكثر من 6.{{10}}٪ NO2 وأقل من 0.7٪ H2O، سيعاني التيتانيوم النقي الصناعي أيضًا من التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي حتى في درجة حرارة الغرفة. لقد حدثت تآكلات إجهادية خطيرة وانفجارات في بلدي عندما تم استخدام معدات التيتانيوم في حمض النيتريك المركز بنسبة 98٪. التيتانيوم النقي الصناعي حساس للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي في محلول حمض الهيدروكلوريك بنسبة 10٪، وينتج التيتانيوم تآكلًا إجهاديًا في محلول حمض الهيدروكلوريك بنسبة 0.4٪ بالإضافة إلى الميثانول. باختصار، على الرغم من أن التيتانيوم يعاني من تلف التآكل الإجهادي في بعض الوسائط الخاصة، إلا أن التيتانيوم يتمتع بمقاومة جيدة للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي مقارنة بالمعادن الأخرى؛ يتمتع التيتانيوم بمقاومة قوية للتآكل في الأحماض والقلويات، ويمكنه تكوين طبقة أكسيد في الأحماض والقلويات، ولكنه مشروط أيضًا. آمل أن يكون مفيدًا لك عند استخدام موادنا.
