Korrosionsbestandighed og grundlæggende elektrokemiske egenskaber af titanlegering
1.1 Korrosionsbestandighed af titanlegering
Titaniumlegering er bredt anerkendt som et "marint metal" og et ideelt materiale til skibe på grund af dets fremragende korrosionsbestandighed. Et stort antal marineingeniørpraksis og videnskabelige eksperimenter har vist, at titanlegeringer har fremragende korrosionsbestandighed i rent havvand, hvor der næsten ikke forekommer ensartet korrosion, og fremragende modstandsdygtighed over for grubetæring og sprækkekorrosion. Kinas 16-årige søforsøg i Det Sydkinesiske Hav, Det Østkinesiske Hav og Det Gule Hav har vist, at titanlegeringsmaterialer næsten ikke har nogen væsentlig korrosionsfænomen i fuldt nedsænket havvand, tidevandsudbredelse og sprøjtezoner. Tre års reelle haveksponeringstests i dyb-havsmiljøet på 800-1000 m i Det Sydkinesiske Hav har også bekræftet, at titanlegeringer har fremragende modstandsdygtighed over for ensartet korrosion i dybhavsmiljøer.
Den fremragende korrosionsbestandighed af titanlegeringsmaterialer i havvandsmiljø tilskrives hovedsageligt følgende fem grunde:
(1)
(Den relative reaktivitet mellem titaniummetal og oxygen er ekstremt hurtig og overgår den for aluminium, nikkel og rustfrit stål, hvilket bestemmer, at overfladen af titanlegeringer er vanskelig at eksistere i en metallisk tilstand i et aerobt miljø;
(2)
Titaniumlegeringer kan spontant danne tætte oxidfilm i både atmosfæriske og vandige miljøer uden tilstedeværelse af løse hydroxidlag, og deres oxidfilm har fremragende afskærmnings- og blokeringsegenskaber;
(3)
Oxiderne TiO, TiO2 og Ti2O3 dannet på overfladen af titaniummetal er meget stabile og har fremragende modstandsdygtighed over for chloridionerosion;
(4)
Titanium-overfladeoxidfilmen er dannet af epitaksial vækstmekanisme, med stærk grænsefladebindingskraft, et volumenforhold på 1,76, i en trykspændingstilstand og få filmdefekter;
(5)
Oxidfilmen på overfladen af titanium har fremragende selv-helbredende egenskaber, og den vil hurtigt repassivere og gå ind i en stabil tilstand efter at være blevet korroderet af miljømedier eller beskadiget af eksterne kræfter. Disse fremragende egenskaber bestemmer, at titanlegering er et naturligt-korrosionsbestandigt metalmateriale.
Derfor antages det generelt, at teknisk udstyr fremstillet af titanlegering kan undgå korrosionsproblemer, hvilket fører til ringe hensyntagen til korrosions- og beskyttelsesproblemer af titanlegeringsstrukturer i marineteknisk design. Denne konsekvente tankegang kan medføre alvorlige tekniske sikkerhedsrisici, især for udstyr, der bruges i ekstreme miljøer såsom dybt hav i lang tid, dets servicesikkerhedsproblemer kan ikke ignoreres.
Faktisk, selvom titanlegeringsmaterialer har fremragende korrosionsbestandighed, står de stadig over for miljøskader, såsom ydeevneforringelse og korrosionssvigt i dybe-havmiljøer under ekstreme miljøfaktorer, mekaniske belastninger og koblede effekter fra mikrobielle samfund. For eksempel fandt en undersøgelse fra Beijing University of Science and Technology [10], at når pH-værdien af havvand er mindre end 2, falder stabiliteten og korrosionsbestandigheden af passiveringsfilm af titanlegering betydeligt; Svovlioner og fluoridioner har en væsentlig indflydelse på titanlegeringers stabilitet, især når fluoridionkoncentrationen overstiger 0,005 mol/L, vil der opstå alvorlige korrosionsproblemer i titanlegeringer.
Den amerikanske flåde fandt spændingskorrosionsrevner i høj-titaniumlegering 13V-11Cr-3Al under faktiske haveksponeringstests i Stillehavet fra 700 til 2000 meter, og spændingskorrosionsfølsomheden af svejsningen og varmepåvirket zone var højere end basismetallets. Ifølge forskning fra Harbin Engineering University, Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, Northeastern University og andre institutioner i Kina, med stigningen af dybhavshydrostatisk tryk, stiger spændingskorrosionsfølsomheden af titanlegering. Spændingskorrosionen af GR5 titanlegering under 20MPa hydrostatisk tryk er i form af brint-induceret revnedannelse. Med øget styrke øges spændingskorrosionsfølsomheden af titanlegering. Derudover er komplekse strukturer som elektriske koblinger, spalter og svejsning uundgåelige i konstruktioner af marineudstyr, hvilket yderligere forværrer kompleksiteten og destruktiviteten af lokal korrosionsskade på titanlegeringer.
Anmod om et tilbud
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
