Korrosjonsbestandighet og grunnleggende elektrokjemiske egenskaper til titanlegering
1.1 Korrosjonsbestandighet av titanlegering
Titanlegering er allment anerkjent som et "marint metall" og et ideelt materiale for skip på grunn av sin utmerkede korrosjonsbestandighet. Et stort antall marin ingeniørpraksis og vitenskapelige eksperimenter har vist at titanlegeringer har utmerket korrosjonsmotstand i rent sjøvann, med nesten ingen jevn korrosjon, og utmerket motstand mot grop- og sprekkkorrosjon. Kinas 16-årige sjøforsøk i Sør-Kinahavet, Øst-Kinahavet og Gulehavet har vist at titanlegeringsmaterialer nesten ikke har noe vesentlig korrosjonsfenomen i helt nedsenket, tidevannsrekkevidde og sjøvann i sprutsone. Tre år med ekte haveksponeringstester i dyp-havsmiljøet på 800-1000 meter i Sør-Kinahavet har også bekreftet at titanlegeringer har utmerket motstand mot jevn korrosjon i dyphavsmiljøer.
Den utmerkede korrosjonsmotstanden til titanlegeringsmaterialer i sjøvannsmiljø tilskrives hovedsakelig følgende fem årsaker:
(1)
(Den relative reaktiviteten mellom titanmetall og oksygen er ekstremt rask, og overgår den for aluminium, nikkel og rustfritt stål, noe som bestemmer at overflaten til titanlegeringer er vanskelig å eksistere i en metallisk tilstand i et aerobt miljø;
(2)
Titanlegeringer kan spontant danne tette oksidfilmer i både atmosfæriske og vandige miljøer, uten tilstedeværelse av løse hydroksidlag, og deres oksidfilmer har utmerkede skjermings- og blokkeringsegenskaper;
(3)
Oksydene TiO, TiO2 og Ti2O3 dannet på overflaten av titanmetall er meget stabile og har utmerket motstand mot kloridionerosjon;
(4)
Titanoverflateoksidfilmen er dannet av epitaksial vekstmekanisme, med sterk grenseflatebindingskraft, et volumforhold på 1,76, i en trykkspenningstilstand og få filmdefekter;
(5)
Oksydfilmen på overflaten av titan har utmerkede selvhelbredende egenskaper, og den vil raskt repassivere og gå inn i en stabil tilstand etter å ha blitt korrodert av miljømedier eller skadet av eksterne krefter. Disse utmerkede egenskapene bestemmer at titanlegering er et naturlig-korrosjonsbestandig metallmateriale.
Derfor er det generelt antatt at ingeniørutstyr laget av titanlegering kan unngå korrosjonsproblemer, noe som fører til lite vurdering av korrosjons- og beskyttelsesproblemer av titanlegeringsstrukturer i marin ingeniørdesign. Denne konsekvente tenkningen kan medføre alvorlige tekniske sikkerhetsfarer, spesielt for utstyr som brukes i ekstreme miljøer som dypt hav i lang tid, dets servicesikkerhetsproblemer kan ikke ignoreres.
Faktisk, selv om titanlegeringsmaterialer har utmerket korrosjonsbestandighet, står de fortsatt overfor miljøskadeproblemer som ytelsesforringelse og korrosjonssvikt i dyp-havsmiljøer under ekstreme miljøfaktorer, mekaniske belastninger og koblede effekter av mikrobielle samfunn. For eksempel fant en studie fra Beijing University of Science and Technology [10] at når pH i sjøvann er mindre enn 2, reduseres stabiliteten og korrosjonsmotstanden til passiveringsfilmer av titanlegering betydelig; Svovelioner og fluorioner har en betydelig innvirkning på stabiliteten til titanlegeringer, spesielt når fluorionkonsentrasjonen overstiger 0,005 mol/L, vil det oppstå alvorlige korrosjonsproblemer i titanlegeringer.
Den amerikanske marinen fant spenningskorrosjonssprekker i høy-titaniumlegering 13V-11Cr-3Al under faktiske haveksponeringstester i Stillehavet fra 700 til 2000 meter, og spenningskorrosjonsfølsomheten til sveisen og varmepåvirket sone var høyere enn for grunnmetallet. I følge forskning fra Harbin Engineering University, Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, Northeastern University og andre institusjoner i Kina, øker spenningskorrosjonsfølsomheten til titanlegering med økningen av dypvanns hydrostatisk trykk. Spenningskorrosjonen til GR5 titanlegering under 20 MPa hydrostatisk trykk er i form av hydrogenindusert sprekkdannelse. Med økningen i styrke øker spenningskorrosjonsfølsomheten til titanlegering. I tillegg er komplekse strukturer som elektriske koblinger, hull og sveising uunngåelige i ingeniørkonstruksjoner for marine utstyr, noe som ytterligere forverrer kompleksiteten og ødeleggelsen av lokal korrosjonsskade på titanlegeringer.
Be om et tilbud
E-post:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
