Características de resistencia a la corrosión y aplicaciones de materiales metálicos especiales de uso común.
1. Titanio y aleaciones de titanio.
La producción de aleaciones de titanio en China está básicamente en sintonía con la de otros países, pero su promoción y aplicación van a la zaga, especialmente para uso civil. Al mismo tiempo, debido a la competencia desordenada entre los materiales de titanio importados de contrabando y algunas empresas procesadoras de equipos en los últimos años, algunas empresas sin capacidad de producción y algunas pequeñas y medianas empresas municipales han utilizado materiales inferiores o productos de mala calidad, lo que también ha perturbado hasta cierto punto, el mercado de equipos de titanio. Esto hace que los fabricantes de equipos hablen de decoloración de "titanio". Por lo tanto, esta situación también juega un cierto papel a la hora de obstaculizar el desarrollo de la industria de equipos de titanio de China. Debe atraer la atención de los departamentos de gestión pertinentes y también debe servir como advertencia para otros materiales especiales que se estén desarrollando. .
Grados de titanio de uso común (con estándares de materiales nacionales)
1. Características de resistencia a la corrosión del titanio.
El titanio es un metal con fuerte tendencia a pasivarse. Puede formar rápidamente una película protectora oxidativa estable en el aire y en soluciones acuosas oxidantes o neutras. Incluso si la película está dañada por algún motivo, puede recuperarse rápida y automáticamente. Por tanto, el titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión en medios oxidantes y neutros.
Debido al gran rendimiento de pasivación del titanio, en muchos casos, cuando entra en contacto con metales diferentes, no acelera la corrosión, pero puede acelerar la corrosión de metales diferentes. Por ejemplo, en ácidos no oxidantes de baja concentración, si se pone en contacto una aleación de Pb, Sn, Cu o Monel con titanio para formar un par galvánico, la corrosión de estos materiales se acelerará, mientras que el titanio no se verá afectado. En el ácido clorhídrico, cuando el titanio entra en contacto con acero con bajo contenido de carbono, se genera nuevo hidrógeno en la superficie del titanio, lo que destruye la película de óxido de titanio, lo que no solo provoca la fragilización del titanio por hidrógeno, sino que también acelera la corrosión del titanio. Esto puede deberse a que el titanio es muy resistente al hidrógeno. debido a la actividad.
El contenido de hierro en el titanio tiene un impacto en la resistencia a la corrosión en algunos medios. Además de las materias primas, la causa del aumento de hierro suele ser que durante la soldadura penetra hierro contaminado en el cordón de soldadura, lo que provoca un aumento del contenido local de hierro en el cordón de soldadura. Esta Corrosión tiene un carácter no uniforme. Cuando se utilizan piezas de hierro para soportar equipos de titanio, la contaminación por hierro en la superficie de contacto entre hierro y titanio es casi inevitable. La corrosión se acelera en la zona contaminada con hierro, especialmente en presencia de hidrógeno. Cuando la película de óxido de titanio de la superficie contaminada se daña mecánicamente, el hidrógeno penetra en el metal. Dependiendo de condiciones como la temperatura y la presión, el hidrógeno se difunde en consecuencia, lo que provoca distintos grados de fragilización por hidrógeno en el titanio. Por lo tanto, cuando se utiliza titanio en sistemas que contienen hidrógeno y temperatura media y presión media, se debe evitar la contaminación superficial con hierro.
En circunstancias normales, el titanio no sufre corrosión por picaduras.
El titanio también ofrece estabilidad a la fatiga por corrosión.
El titanio tiene buena resistencia a la corrosión en grietas, especialmente las aleaciones Ti-0.3Mo-0.8Ni y Ti-0.2Pd. Por lo tanto, las aleaciones Ti-0.3Mo-0.8Ni y Ti-0.2Pd se utilizan ampliamente como materiales de superficie de sellado para equipos de contenedores para resolver el problema de corrosión intersticial en la superficie de sellado del equipo.
2. Aplicación de materiales de titanio.
Debido a su excelente resistencia a la corrosión, los materiales de titanio se utilizan ampliamente en el petróleo, la industria química, la producción de sal, los productos farmacéuticos, la metalurgia, la electrónica, la aviación, la industria aeroespacial, la marina y otros campos relacionados.
El titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión de la mayoría de las soluciones salinas. Por ejemplo, el titanio es más resistente a la corrosión que el acero con alto contenido de cromo y níquel en soluciones de cloruro y no presenta corrosión por picaduras. Sin embargo, la velocidad de corrosión es mayor en el tricloruro de aluminio, lo que está relacionado con la producción de ácido clorhídrico concentrado después de hidrolizar el tricloruro de aluminio. El titanio también tiene buena estabilidad al clorito de sodio caliente y a diversas concentraciones de hipoclorito. Por lo tanto, los materiales de titanio se utilizan ampliamente en la producción de sal al vacío y en las industrias de polvos blanqueadores.
El titanio tiene buena resistencia a la corrosión ante la mayoría de las soluciones alcalinas. El titanio es relativamente estable en soluciones de hidróxido de sodio e hidróxido de potasio con concentraciones inferiores al 50%. Si la solución alcalina contiene iones cloruro o cloruros, su resistencia a la corrosión supera incluso a la del níquel y el circonio. Sin embargo, a medida que aumentan la temperatura y la concentración, aumentará la corrosión. La industria cloro-álcalina es ahora el campo más grande de aplicaciones civiles nacionales del titanio.
El titanio no es resistente a la corrosión en cloro seco y presenta riesgo de incendio, pero tiene una alta estabilidad en cloro húmedo, superando al circonio, Hastelloy C y Monel, e incluso en ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y cloro saturado. También es estable en medios como el cloruro, por lo que el titanio es el material de primera elección para equipos clave en la producción de dióxido de titanio mediante el método del ácido sulfúrico.
Debido a que el titanio tiene buena resistencia a la corrosión en hidrocarburos, también es bueno incluso cuando contiene ácidos e impurezas de cloruro. Por lo tanto, los materiales de titanio también se utilizan ampliamente en productos químicos orgánicos, como PTA (ácido tereftálico purificado), PVA (vinilo), etc.
El titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión en el agua de mar, por lo que el titanio también se usa ampliamente en campos marinos, como plataformas de perforación petrolera en alta mar y desalinización de agua de mar.
2. Níquel y aleaciones a base de níquel
1. Situación de la producción nacional de níquel y aleaciones a base de níquel.
El níquel puro industrial nacional puede producirse por sí mismo, pero algunas aleaciones a base de níquel dependen principalmente de las importaciones.
Tipos de níquel y aleaciones a base de níquel (algunos tienen estándares nacionales de materiales)
Los modelos de níquel y aleaciones a base de níquel más utilizados incluyen: níquel puro N6; Monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276, etc.
2. Resistencia a la corrosión del níquel y aleaciones a base de níquel.
El níquel tiene una mayor tendencia a pasar a un estado pasivo. A temperaturas normales, la superficie del níquel está cubierta con una película de óxido, lo que lo hace resistente a la corrosión en agua y en muchas soluciones acuosas salinas.
El níquel es bastante estable a temperatura ambiente en ácidos diluidos no oxidantes, como<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.
El níquel es completamente estable en todas las soluciones alcalinas, ya sean de alta temperatura o álcalis fundidos. Ésta es la característica sobresaliente del níquel.
La aleación de Monel es más resistente a la corrosión que el níquel en medios reductores y más resistente a la corrosión que el cobre en medios oxidantes. Es más resistente a la corrosión que el níquel y el cobre en ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, soluciones salinas y ácidos orgánicos.
En cualquier concentración de ácido fluorhídrico, la aleación Monel es muy resistente a la corrosión cuando no entra mucho oxígeno. Sin embargo, cuando hay aireación y oxidantes en la solución, o cuando hay impurezas nocivas como sales de hierro y sales de cobre en la solución, su resistencia al ácido fluorhídrico disminuye. Entre los materiales metálicos, además del platino y la plata, es uno de los mejores materiales resistentes a la corrosión del ácido fluorhídrico.
Es muy resistente a la corrosión en soluciones cáusticas alcalinas, pero cuando la concentración de hidróxido de sodio es muy alta, aunque la resistencia a la corrosión de la aleación Monel es peor que la del níquel, sigue siendo más resistente a los álcalis que otros materiales metálicos.
La aleación de Monel es propensa a agrietarse por corrosión bajo tensión y se usa mejor después del recocido a 530-650 grado para eliminar la tensión.
Las aleaciones de Hastelloy comúnmente utilizadas son Hastelloy B (B-2, B-3) y Hastelloy C-276. Tienen alta resistencia a la corrosión en ácidos inorgánicos y orgánicos no oxidantes, como resistencia al ácido sulfúrico diluido a 70 grados, resistentes a todas las concentraciones de ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido acético y ácido fórmico, especialmente ácido clorhídrico concentrado en caliente.
Hastelloy es estable en soluciones cáusticas y alcalinas y completamente estable en medios orgánicos, agua de mar y agua dulce.
Tres cobre blanco (B10, B30)
El cuproníquel es una aleación de cobre y níquel. El cuproníquel se puede producir en el país y lo produce principalmente Luoyang Copper.
La resistencia a la corrosión del cobre blanco es básicamente similar a la del cobre puro. Se producirá una corrosión severa en los ácidos inorgánicos, especialmente el ácido nítrico. Sin embargo, el ácido fluorhídrico con una concentración de<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.
En el proceso de soda cáustica o en la soda cáustica electrolítica de diafragma, se puede utilizar una aleación de cobre y níquel B30 (70-30 para reemplazar el níquel puro en la fabricación de equipos evaporadores de película, especialmente la parte de película descendente. No solo puede mejorar el servicio. vida, pero también ahorra un 70% de níquel. B10 (91-9 aleación de cobre y níquel) también puede reemplazar el níquel puro para fabricar tubos de evaporación, cámaras de evaporación y otros equipos de evaporadores de película ascendente.
El cobre blanco tiene una alta resistencia a la corrosión en agua de mar, por lo que los intercambiadores de calor enfriados por agua de mar suelen utilizar cobre blanco B10 y B30.
Cuatro materiales de circonio
Los grados de circonio y aleaciones de circonio más utilizados incluyen: circonio no nuclear R60702, R60703, R60704, R60705 y R60706.
Aunque China no tiene especificaciones para contenedores de circonio y aleaciones de circonio, ha podido producir materiales de circonio para uso nuclear y no nuclear.
El circonio tiene mejor resistencia a la corrosión que el acero inoxidable, las aleaciones a base de níquel y el titanio. Sus propiedades mecánicas y de proceso también son muy adecuadas para la fabricación de contenedores e intercambiadores de calor. Sin embargo, debido a su alto precio, rara vez se usaba en el pasado. Sin embargo, con el desarrollo de la industria química nacional, muchos equipos altamente corrosivos utilizan cada vez más materiales de circonio, lo que mejora en gran medida la vida útil y la confiabilidad del equipo y logra mejores beneficios económicos. En la actualidad, la tecnología desde la producción de materiales de circonio hasta el diseño, fabricación e inspección de equipos se ha vuelto cada vez más madura, lo que proporciona una base para la amplia aplicación de los contenedores de circonio.
5. Materiales de tantalio (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
El tantalio tiene una alta estabilidad química y es altamente resistente a la corrosión química y a la corrosión atmosférica por debajo de 150 grados. Es resistente a la corrosión incluso en atmósferas industriales contaminadas.
El tantalio es resistente al ácido clorhídrico y al ácido nítrico de cualquier concentración a temperatura de ebullición, y a un ácido mixto compuesto de ácido nítrico fumante y ácido sulfúrico fumante desde temperatura ambiente hasta 150 grados. A excepción del ácido fluorhídrico, el trióxido de azufre fumante y el ácido sulfúrico concentrado a alta temperatura y el ácido fosfórico concentrado, el tantalio es estable frente a otros ácidos.
El tantalio tiene una alta estabilidad en medios ácidos y alcalinos por debajo de 200 grados, incluso más que el oro y el platino.
El tantalio tiene poca resistencia a la corrosión en soluciones alcalinas concentradas. No resistente al yoduro de potasio ni a soluciones que contengan iones fluoruro.
La corrosión del tantalio es una corrosión uniforme y completa, insensible a los cortes y no causa tipos localizados de corrosión como fatiga por corrosión y agrietamiento por corrosión. Esta característica del tantalio se puede utilizar como material de revestimiento y revestimiento.
6. Otros materiales metálicos especiales
1. Acero dúplex
Acero inoxidable dúplex de baja calidad (Tipo 2304)
Acero inoxidable dúplex estándar (Tipo 2205)
Acero inoxidable súper dúplex (Tipo 2507)
Para el acero inoxidable dúplex ferrítico-austenítico, tiene las características tanto del acero ferrítico como del acero austenítico. La presencia de austenita reduce la fragilidad del acero ferrítico con alto contenido de cromo, previene la tendencia al crecimiento del grano y mejora la tenacidad y soldabilidad del acero ferrítico. La presencia de ferrita mejora el límite elástico del acero austenítico Cr-Ni y, al mismo tiempo, hace que el acero sea resistente a la corrosión bajo tensión y tenga una pequeña tendencia a agrietarse en caliente durante la soldadura. Este tipo de acero contiene altos niveles de elementos de aleación resistentes a la corrosión, como Cr, Ni, Cu y Mo. Aunque la estructura de doble fase puede causar fácilmente corrosión de las microbaterías, si el contenido del elemento de aleación alcanza un cierto valor, ambas fases pueden ser pasivado en el medio y no se producirá corrosión selectiva de doble fase. Tiene buena resistencia a la corrosión uniforme y a la corrosión por picaduras. .
Hoy en día, los aceros inoxidables dúplex se utilizan en una variedad de aplicaciones, no sólo en aplicaciones químicas, petroquímicas y farmacéuticas, sino también en pulpa y papel, alimentos y bebidas, y construcción, edificios y estructuras.
Pero las aplicaciones más importantes del acero inoxidable dúplex se encuentran en reactores y otros equipos industriales en las industrias química, de fertilizantes, petroquímica, energética y de pulpa y papel. En la mayoría de las aplicaciones, los aceros inoxidables dúplex se consideran un material alternativo rentable, que llena el vacío entre los aceros austeníticos comunes como el 316L y las aleaciones superiores.
Aunque generalmente se cree que las aleaciones dúplex se utilizan debido a su resistencia a la corrosión por productos químicos, esto es más importante en medios de solución de agua caliente donde los aceros inoxidables austeníticos no tienen suficiente resistencia a la corrosión por picaduras y al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
2. AL-6XN
La aleación AL-6XN es un acero inoxidable súper austenítico descubierto por Allegheny Ludlum Company en Estados Unidos. Tiene mayor resistencia a la corrosión por picaduras, corrosión por grietas y corrosión por grietas por presión a iones cloruro que la aleación estándar de la serie 300, y es más resistente a la corrosión que las aleaciones tradicionales a base de níquel. El costo de la aleación es bajo.
En el acero inoxidable, Cr, Mo, Ni y C tienen resistencia a la corrosión en diferentes medios, respectivamente. El Cr es el representante de la resistencia a la corrosión en ambientes naturales y oxidantes. El aumento del contenido de Cr, Mo y Ni aumenta la resistencia a la corrosión por picaduras. El níquel proporciona una estructura austenita. El níquel y el molibdeno aumentan la capacidad de corrosión en grietas de presión y la resistencia a los iones cloruro. Reducir la resistencia a la corrosión del medio ambiente.
La aleación AL-6XN con alto contenido de níquel (24%) y molibdeno (6,3%) tiene buena resistencia a la corrosión por grietas de presión. El molibdeno tiene la capacidad de resistir la corrosión por picadura de iones cloruro. El níquel mejora aún más la resistencia a la corrosión por picaduras y puede proporcionar mayor resistencia que el acero inoxidable austenítico 300, por lo que a menudo se utiliza en partes más delgadas de equipos. Los niveles más altos de cromo, molibdeno y níquel en AL-6XN también proporcionan resistencia a la corrosión al formar y soldar el acero inoxidable.
El alto contenido de cromo, molibdeno, níquel y nitrógeno hace que el AL-6XN tenga buena resistencia a la corrosión por picaduras de iones cloruro y a la corrosión por grietas, lo que hace que el AL-6XN se utilice en muchos entornos, como alimentos, agua de mar u otros productos químicos. ambientes.
7. Materiales compuestos metálicos
Aunque los materiales metálicos especiales tienen su propia buena resistencia a la corrosión, también son relativamente caros, lo que es una de las razones por las que algunos de ellos no pueden promocionarse a gran escala. Sin embargo, la tecnología de compuestos metálicos ha favorecido por otro lado estos materiales metálicos especiales. Aplicaciones.
Los materiales compuestos metálicos son nuevos materiales metálicos que se componen de varios componentes metálicos o de aleaciones, como a, byc, mediante diferentes técnicas de procesamiento. Cada interfaz forma un conjunto de enlaces metálicos y tiene el mismo o mejor rendimiento que el material metálico único original. . No es ni a ni b (o c). Combina las ventajas de los componentes constituyentes y supera las deficiencias de rendimiento de los componentes individuales. No sólo optimiza el diseño de materiales, sino que también incorpora el principio de uso racional de los materiales. Es una de las direcciones de desarrollo actuales de la ciencia e ingeniería de materiales.
Los métodos de composición incluyen: compuestos por explosión, compuestos por laminación por explosión y compuestos por laminación. Hoy en día, la mayoría de los métodos domésticos utilizan compuestos explosivos.
Las variedades de materiales compuestos incluyen: paneles compuestos (de dos capas, tres capas), varillas compuestas y tubos compuestos.
ventaja:
Combinación y proporción razonables de propiedades de materiales de revestimiento y materiales base;
Determine la relación de espesor de los dos materiales según sea necesario;
Ahorre metales preciosos y raros y reduzca los costos de equipos;
Reducir el espesor de diseño estructural o aumentar la tensión de servicio estructural.
En la actualidad, el país cuenta con normas nacionales relevantes para materiales compuestos, como GB8547-87 "Placa compuesta de titanio y acero", GB8546-87 "Placa compuesta de titanio y acero inoxidable", JB4733-94 "Placa de acero compuesta de acero inoxidable explosiva para recipientes a presión", etc.
En resumen, debido a que los materiales metálicos especiales tienen buena resistencia a la corrosión y rendimiento de mecanizado, pueden satisfacer en gran medida las necesidades de resistencia a la corrosión de los equipos de producción de los fabricantes y mejorar el nivel de resistencia a la corrosión de los equipos. En los últimos años, su promoción y aplicación en China han logrado ciertos resultados. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la economía de China, especialmente la formación gradual del patrón de integración económica global y la adhesión de China a la OMC, hay un enorme espacio para el desarrollo de materiales metálicos especiales nacionales (incluido el ingreso al mercado internacional), pero requiere departamentos de gestión de la industria nacional pertinentes. Desarrollar los estándares necesarios y las políticas y regulaciones relacionadas para promover el desarrollo de toda la industria.
