Corrosieweerstand en fundamentele elektrochemische kenmerken van titaniumlegering
1.1 Corrosieweerstand van titaniumlegering
Titaniumlegering wordt algemeen erkend als een "maritiem metaal" en een ideaal materiaal voor schepen vanwege de uitstekende corrosieweerstand. Een groot aantal maritieme technische praktijken en wetenschappelijke experimenten hebben aangetoond dat titaniumlegeringen uitstekende corrosieweerstand hebben in zuiver zeewater, waarbij vrijwel geen uniforme corrosie optreedt, en uitstekende weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie. China's 16 jaar durende proefvaarten in de Zuid-Chinese Zee, de Oost-Chinese Zee en de Gele Zee hebben aangetoond dat materialen van titaniumlegeringen vrijwel geen significant corrosieverschijnsel vertonen in volledig ondergedompeld zeewater, getijdengebied en zeewater in de spatzone. Drie jaar echte blootstellingstests op zee in de diep{4}}zeeomgeving van 800-1000 meter in de Zuid-Chinese Zee hebben ook bevestigd dat titaniumlegeringen uitstekend bestand zijn tegen uniforme corrosie in diepzeeomgevingen.
De uitstekende corrosieweerstand van materialen van titaniumlegeringen in een zeewateromgeving wordt voornamelijk toegeschreven aan de volgende vijf redenen:
(1)
(De relatieve reactiviteit tussen titaniummetaal en zuurstof is extreem snel en overtreft die van aluminium, nikkel en roestvrij staal, wat bepaalt dat het oppervlak van titaniumlegeringen moeilijk bestaat in een metallische toestand in een aerobe omgeving;
(2)
Titaniumlegeringen kunnen spontaan dichte oxidefilms vormen in zowel atmosferische als waterige omgevingen, zonder de aanwezigheid van losse hydroxidelagen, en hun oxidefilms hebben uitstekende afschermende en blokkerende eigenschappen;
(3)
De oxiden TiO, TiO2 en Ti2O3 gevormd op het oppervlak van titaniummetaal zijn zeer stabiel en hebben een uitstekende weerstand tegen erosie van chloride-ionen;
(4)
De titaniumoppervlakoxidefilm wordt gevormd door een epitaxiaal groeimechanisme, met een sterke grensvlakbindingskracht, een volumeverhouding van 1,76, in een drukspanningstoestand en weinig filmdefecten;
(5)
De oxidefilm op het oppervlak van titanium heeft uitstekende zelfherstellende eigenschappen- en zal snel opnieuw passiveren en in een stabiele toestand terechtkomen nadat deze is gecorrodeerd door omgevingsfactoren of is beschadigd door externe krachten. Deze uitstekende eigenschappen bepalen dat de titaniumlegering een natuurlijk corrosie-metaalmateriaal is.
Daarom wordt algemeen aangenomen dat technische apparatuur gemaakt van een titaniumlegering corrosieproblemen kan voorkomen, wat ertoe leidt dat er bij het ontwerp van de waterbouw weinig rekening wordt gehouden met corrosie- en beschermingsproblemen van structuren van titaniumlegeringen. Dit consistente denken kan ernstige veiligheidsrisico's met zich meebrengen, vooral voor apparatuur die lange tijd in extreme omgevingen zoals diepzee wordt gebruikt. De veiligheidsproblemen ervan kunnen niet worden genegeerd.
Hoewel materialen van titaniumlegeringen een uitstekende corrosieweerstand hebben, worden ze nog steeds geconfronteerd met problemen met milieuschade, zoals verslechtering van de prestaties en falen van corrosie in diepzeeomgevingen onder extreme omgevingsfactoren, mechanische belastingen en de daarmee samenhangende effecten van microbiële gemeenschappen. Uit een onderzoek van de Beijing University of Science and Technology is bijvoorbeeld gebleken [10] dat wanneer de pH van zeewater lager is dan 2, de stabiliteit en corrosieweerstand van passivatiefilms van titaniumlegeringen aanzienlijk afnemen; Zwavelionen en fluoride-ionen hebben een aanzienlijke invloed op de stabiliteit van titaniumlegeringen. Vooral wanneer de fluoride-ionenconcentratie hoger is dan 0,005 mol/l, zullen er ernstige corrosieproblemen optreden in titaniumlegeringen.
De Amerikaanse marine heeft tijdens daadwerkelijke blootstellingstests op zee in de Stille Oceaan van 700 tot 2000 meter spanningscorrosiescheuren aangetroffen in de zeer sterke titaniumlegering 13V-11Cr-3Al, en de spanningscorrosiegevoeligheid van de las en de door hitte beïnvloede zone was hoger dan die van het basismetaal. Volgens onderzoek van de Harbin Engineering University, Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, Northeastern University en andere instellingen in China neemt met de toename van de hydrostatische druk in de diepzee de spanningscorrosiegevoeligheid van titaniumlegeringen toe. De spanningscorrosie van GR5-titaniumlegering onder een hydrostatische druk van 20 MPa vindt plaats in de vorm van door waterstof geïnduceerd kraken. Met de toename van de sterkte neemt de spanningscorrosiegevoeligheid van de titaniumlegering toe. Bovendien zijn complexe constructies zoals elektrische koppelingen, gaten en lassen onvermijdelijk in scheepsuitrustingsconstructies, wat de complexiteit en destructieve aard van lokale corrosieschade aan titaniumlegeringen verder verergert.
Vraag een offerte aan
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsappen:+8613571718779
