Karakteristik ketahanan korosi dan aplikasi bahan logam khusus yang umum digunakan
1. Titanium dan paduan titanium
Produksi paduan titanium di Tiongkok pada dasarnya selaras dengan negara-negara asing, namun promosi dan penerapannya masih tertinggal, terutama untuk penggunaan sipil. Pada saat yang sama, karena persaingan yang tidak teratur antara bahan titanium selundupan asing dan beberapa perusahaan pemrosesan peralatan dalam beberapa tahun terakhir, beberapa perusahaan tanpa kapasitas produksi dan beberapa perusahaan kota kecil dan menengah telah menggunakan bahan berkualitas rendah atau barang jelek, yang juga mengganggu pasar peralatan titanium sampai batas tertentu. Hal ini membuat produsen peralatan berbicara tentang perubahan warna "titanium". Oleh karena itu, situasi ini juga berperan dalam menghambat perkembangan industri peralatan titanium Tiongkok. Hal ini harus menarik perhatian departemen manajemen terkait dan juga harus berfungsi sebagai peringatan bagi materi khusus lainnya yang sedang dikembangkan. .
Nilai titanium yang umum digunakan (dengan standar material nasional)
1. Karakteristik ketahanan korosi titanium
Titanium adalah logam dengan kecenderungan pasif yang kuat. Ia dapat dengan cepat membentuk lapisan pelindung oksidatif yang stabil di udara dan dalam larutan berair netral atau pengoksidasi. Sekalipun film rusak karena alasan tertentu, film dapat pulih dengan cepat dan otomatis. Oleh karena itu, titanium memiliki ketahanan korosi yang sangat baik pada media pengoksidasi dan netral.
Karena kinerja pasivasi titanium yang tinggi, dalam banyak kasus, ketika bersentuhan dengan logam yang berbeda, titanium tidak mempercepat korosi, namun dapat mempercepat korosi pada logam yang berbeda. Misalnya, dalam asam non-pengoksidasi konsentrasi rendah, jika paduan Pb, Sn, Cu atau Monel dikontakkan dengan titanium untuk membentuk pasangan galvanik, korosi pada bahan-bahan ini akan dipercepat, sedangkan titanium tidak akan terpengaruh. Dalam asam klorida, ketika titanium bersentuhan dengan baja karbon rendah, hidrogen baru dihasilkan pada permukaan titanium, yang menghancurkan lapisan titanium oksida, yang tidak hanya menyebabkan penggetasan hidrogen pada titanium, tetapi juga mempercepat korosi titanium. Ini mungkin karena titanium sangat tahan terhadap hidrogen. karena aktivitas.
Kandungan besi pada titanium berdampak pada ketahanan korosi pada beberapa media. Selain bahan mentah, penyebab peningkatan zat besi seringkali karena besi yang terkontaminasi menembus ke dalam manik las selama pengelasan, sehingga menyebabkan kandungan besi lokal pada manik las meningkat. Korosi ini mempunyai sifat yang tidak seragam. Ketika komponen besi digunakan untuk menopang peralatan titanium, kontaminasi besi pada permukaan kontak besi-titanium hampir tidak dapat dihindari. Korosi dipercepat di daerah yang terkontaminasi besi, terutama dengan adanya hidrogen. Ketika lapisan titanium oksida pada permukaan yang terkontaminasi rusak secara mekanis, hidrogen akan menembus ke dalam logam. Bergantung pada kondisi seperti suhu dan tekanan, hidrogen akan berdifusi, yang menyebabkan tingkat penggetasan hidrogen yang berbeda-beda pada titanium. Oleh karena itu, ketika titanium digunakan dalam suhu sedang dan tekanan sedang serta sistem yang mengandung hidrogen, kontaminasi besi permukaan harus dihindari.
Dalam keadaan normal, titanium tidak mengalami korosi lubang.
Titanium juga menawarkan stabilitas kelelahan korosi.
Titanium memiliki ketahanan korosi celah yang baik, terutama paduan Ti-0.3Mo-0.8Ni dan Ti-0.2Pd. Oleh karena itu, paduan Ti-0.3Mo-0.8Ni dan Ti-0.2Pd banyak digunakan sebagai material permukaan penyegel pada peralatan kontainer untuk mengatasi permasalahan korosi celah pada permukaan penyegelan peralatan.
2. Penerapan bahan titanium
Karena ketahanan korosinya yang sangat baik, bahan titanium banyak digunakan dalam minyak bumi, industri kimia, produksi garam, farmasi, metalurgi, elektronik, penerbangan, dirgantara, kelautan, dan bidang terkait lainnya.
Titanium memiliki ketahanan korosi yang sangat baik terhadap sebagian besar larutan garam. Misalnya, titanium lebih tahan korosi dibandingkan baja nikel kromium tinggi dalam larutan klorida dan tidak memiliki korosi lubang. Namun, laju korosi lebih tinggi pada aluminium triklorida, yang berhubungan dengan produksi asam klorida pekat setelah aluminium triklorida dihidrolisis. Titanium juga memiliki stabilitas yang baik terhadap natrium klorit panas dan berbagai konsentrasi hipoklorit. Oleh karena itu, bahan titanium banyak digunakan dalam produksi garam vakum dan industri bubuk pemutih.
Titanium memiliki ketahanan korosi yang baik terhadap sebagian besar larutan basa. Titanium relatif stabil dalam larutan natrium hidroksida dan kalium hidroksida dengan konsentrasi kurang dari 50%. Jika larutan basa mengandung ion klorida atau klorida, ketahanan korosinya bahkan melebihi nikel dan zirkonium. Namun, seiring meningkatnya suhu dan konsentrasi, korosi akan meningkat. Industri klor-alkali kini menjadi bidang aplikasi titanium sipil domestik terbesar.
Titanium tidak tahan korosi pada klorin kering dan berisiko kebakaran, namun memiliki stabilitas tinggi pada klorin lembab, melebihi zirkonium, Hastelloy C dan Monel, dan bahkan dalam asam sulfat, asam klorida, dan klorin jenuh. Ia juga stabil dalam media seperti klorida, sehingga titanium adalah bahan pilihan pertama untuk peralatan utama dalam produksi titanium dioksida dengan metode asam sulfat.
Karena titanium memiliki ketahanan korosi yang baik pada hidrokarbon, ia juga baik meskipun mengandung asam dan pengotor klorida. Oleh karena itu, bahan titanium juga banyak digunakan dalam bahan kimia organik, seperti PTA (purified terephthalic acid), PVA (vinylon), dll.
Titanium memiliki ketahanan korosi yang sangat baik pada air laut, sehingga titanium juga banyak digunakan di bidang kelautan seperti anjungan pengeboran minyak lepas pantai dan desalinasi air laut.
2. Paduan berbahan dasar nikel dan nikel
1. Status produksi nikel dan paduan berbahan dasar nikel dalam negeri
Nikel murni industri dalam negeri dapat diproduksi sendiri, namun beberapa paduan berbahan dasar nikel sebagian besar bergantung pada impor.
Jenis nikel dan paduan berbahan dasar nikel (beberapa memiliki standar material nasional)
Model paduan berbahan dasar nikel dan nikel yang umum digunakan meliputi: nikel murni N6; monel 400; Hastelloy B, Hastelloy B-2; Hastelloy C-276, dll.
2. Ketahanan korosi pada paduan berbahan dasar nikel dan nikel
Nikel memiliki kecenderungan lebih besar untuk masuk ke keadaan pasif. Pada suhu normal, permukaan nikel ditutupi dengan lapisan oksida, yang membuatnya tahan korosi dalam air dan banyak larutan garam.
Nikel cukup stabil pada suhu kamar dalam asam encer non-oksidasi, seperti<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.
Nikel sepenuhnya stabil di semua larutan basa, baik suhu tinggi maupun alkali cair. Inilah ciri khas nikel yang luar biasa.
Paduan monel lebih tahan korosi dibandingkan nikel pada media pereduksi, dan lebih tahan korosi dibandingkan tembaga pada media pengoksidasi. Ini lebih tahan korosi dibandingkan nikel dan tembaga dalam asam fosfat, asam sulfat, asam klorida, larutan garam dan asam organik.
Pada konsentrasi asam fluorida berapapun, paduan Monel sangat tahan terhadap korosi ketika oksigen yang masuk tidak banyak. Namun, bila terdapat aerasi dan oksidan dalam larutan, atau bila terdapat pengotor berbahaya seperti garam besi dan garam tembaga dalam larutan, ketahanannya terhadap asam fluorida menurun. Di antara material logam, selain platina dan perak, ini merupakan salah satu material terbaik yang tahan terhadap korosi asam fluorida.
Ini sangat tahan korosi dalam larutan alkali kaustik, tetapi ketika konsentrasi natrium hidroksida sangat tinggi, meskipun ketahanan korosi paduan Monel lebih buruk daripada nikel, ia masih lebih tahan alkali dibandingkan bahan logam lainnya.
Paduan monel rentan terhadap retak korosi akibat tegangan dan paling baik digunakan setelah anil pada derajat 530-650 untuk menghilangkan tegangan.
Paduan Hastelloy yang umum digunakan adalah Hastelloy B (B-2, B-3) dan Hastelloy C-276. Mereka memiliki ketahanan korosi yang tinggi pada asam anorganik non-oksidasi dan asam organik, seperti ketahanan terhadap asam sulfat encer 70 derajat, tahan terhadap semua konsentrasi asam klorida, asam fosfat, asam asetat dan asam format, terutama asam klorida pekat panas.
Hastelloy stabil dalam larutan kaustik dan basa dan sepenuhnya stabil dalam media organik, air laut, dan air tawar.
Tiga tembaga putih (B10, B30)
Cupronickel adalah paduan tembaga-nikel. Cupronickel dapat diproduksi di dalam negeri dan sebagian besar diproduksi oleh Tembaga Luoyang.
Ketahanan korosi tembaga putih pada dasarnya mirip dengan tembaga murni. Korosi yang parah akan terjadi pada asam anorganik, terutama asam nitrat. Namun, asam fluorida dengan konsentrasi<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.
Dalam proses soda kaustik atau dalam soda kaustik elektrolitik diafragma, B30 (70-30 paduan tembaga-nikel dapat digunakan untuk menggantikan nikel murni untuk pembuatan peralatan evaporator film, terutama bagian film jatuh. Ini tidak hanya dapat meningkatkan layanan hidup, tetapi juga Menghemat 70% nikel. B10 (91-9 paduan tembaga-nikel) juga dapat menggantikan nikel murni untuk pembuatan tabung evaporasi, ruang evaporasi, dan peralatan evaporator film naik lainnya.
Tembaga putih memiliki ketahanan korosi yang tinggi pada air laut, sehingga penukar panas yang didinginkan oleh air laut sering kali menggunakan tembaga putih B10 dan B30.
Empat bahan zirkonium
Nilai paduan zirkonium dan zirkonium yang umum digunakan meliputi: zirkonium non-nuklir R60702, R60703, R60704, R60705, dan R60706.
Meskipun Tiongkok tidak memiliki spesifikasi untuk wadah zirkonium dan paduan zirkonium, namun Tiongkok telah mampu memproduksi bahan zirkonium untuk penggunaan nuklir dan non-nuklir.
Zirkonium memiliki ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan baja tahan karat, paduan berbahan dasar nikel, dan titanium. Sifat mekanik dan sifat prosesnya juga sangat cocok untuk pembuatan wadah dan penukar panas. Namun karena harganya yang mahal, dahulu jarang digunakan. Namun, seiring berkembangnya industri kimia dalam negeri, semakin banyak peralatan yang sangat korosif yang menggunakan bahan zirkonium, yang sangat meningkatkan masa pakai dan keandalan peralatan serta mencapai manfaat ekonomi yang lebih baik. Saat ini, teknologi mulai dari produksi bahan zirkonium hingga desain, manufaktur, dan inspeksi peralatan telah semakin matang, memberikan landasan bagi penerapan wadah zirkonium secara luas.
5. Bahan Tantalum (Ta1, Ta2, TaNb3, TaNB20)
Tantalum memiliki stabilitas kimia yang tinggi dan sangat tahan terhadap korosi kimia dan korosi atmosferik di bawah 150 derajat. Ini tahan korosi bahkan di atmosfer industri yang tercemar.
Tantalum tahan terhadap asam klorida dan asam nitrat dengan konsentrasi berapa pun pada suhu mendidih, dan terhadap asam campuran yang terdiri dari asam nitrat berasap dan asam sulfat berasap dari suhu kamar hingga 150 derajat. Kecuali asam fluorida, sulfur trioksida berasap, dan asam sulfat pekat suhu tinggi serta asam fosfat pekat, tantalum stabil terhadap asam lain.
Tantalum memiliki stabilitas tinggi dalam media asam dan basa di bawah 200 derajat, bahkan lebih tinggi dibandingkan emas dan platinum.
Tantalum memiliki ketahanan korosi yang buruk dalam larutan alkali pekat. Tidak tahan terhadap kalium iodida dan larutan yang mengandung ion fluorida.
Korosi tantalum merupakan korosi yang seragam dan menyeluruh, tidak sensitif terhadap pemotongan, dan tidak menyebabkan jenis korosi lokal seperti kelelahan korosi dan retak korosi. Sifat tantalum ini dapat digunakan sebagai bahan pelapis dan pelapis.
6. Bahan logam khusus lainnya
1. Baja dupleks
Baja tahan karat dupleks bermutu rendah (Tipe 2304)
Baja Tahan Karat Dupleks Standar (Tipe 2205)
Baja Tahan Karat Super Dupleks (Tipe 2507)
Untuk baja tahan karat dupleks feritik-austenitik memiliki karakteristik baja feritik dan baja austenitik. Kehadiran austenit mengurangi kerapuhan baja feritik kromium tinggi, mencegah kecenderungan pertumbuhan butiran, dan meningkatkan ketangguhan dan kemampuan las baja feritik. Kehadiran ferit meningkatkan kekuatan luluh baja austenitik Cr-Ni, dan pada saat yang sama membuat baja tahan terhadap korosi tegangan dan memiliki kecenderungan kecil terhadap retak panas selama pengelasan. Baja jenis ini mengandung unsur paduan tahan korosi tingkat tinggi seperti Cr, Ni, Cu, dan Mo. Meskipun struktur dua fasa dapat dengan mudah menyebabkan korosi pada baterai mikro, namun jika kandungan unsur paduan mencapai nilai tertentu, kedua fasa tersebut dapat terkorosi. dipasivasi dalam medium, dan korosi selektif fase ganda tidak akan terjadi. Ini memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi seragam dan korosi pitting. .
Saat ini, baja tahan karat dupleks digunakan dalam berbagai aplikasi, tidak hanya dalam aplikasi kimia, petrokimia, dan farmasi, tetapi juga dalam pulp dan kertas, makanan dan minuman, serta konstruksi, bangunan, dan struktur.
Namun aplikasi terpenting dari baja tahan karat dupleks adalah pada reaktor dan peralatan industri lainnya di industri kimia, pupuk, petrokimia, listrik, serta pulp dan kertas. Dalam sebagian besar aplikasi, baja tahan karat dupleks dianggap sebagai bahan alternatif yang hemat biaya, mengisi kesenjangan antara baja austenitik umum seperti 316L dan paduan yang lebih tinggi.
Meskipun secara umum diyakini bahwa paduan dupleks digunakan karena ketahanannya terhadap korosi oleh produk kimia, hal ini paling penting dalam media larutan air panas di mana baja tahan karat austenitik tidak memiliki ketahanan yang cukup terhadap korosi lubang dan retak korosi tegangan.
2. AL-6XN
Paduan AL-6XN adalah baja tahan karat super austenitik yang ditemukan oleh Allegheny Ludlum Company di Amerika Serikat. Paduan ini memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi pitting, korosi celah, dan korosi celah tekanan terhadap ion klorida dibandingkan paduan seri 300 standar, dan lebih tahan terhadap korosi dibandingkan paduan berbasis nikel tradisional. Biaya paduan rendah.
Pada baja tahan karat, Cr, Mo, Ni, dan C masing-masing memiliki ketahanan korosi terhadap media yang berbeda. Cr mewakili ketahanan korosi di lingkungan alami dan lingkungan pengoksidasi. Peningkatan kandungan Cr, Mo, dan Ni meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting. Nikel menyediakan struktur austenit. Nikel dan molibdenum meningkatkan kemampuan korosi celah tekanan dan ketahanan terhadap ion klorida. Mengurangi ketahanan korosi lingkungan.
Paduan nikel tinggi (24%)-molibdenum (6,3%) AL-6XN memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi celah tekanan. Molibdenum memiliki kemampuan untuk menahan korosi lubang ion klorida. Nikel semakin meningkatkan ketahanan terhadap korosi lubang dan dapat memberikan kekuatan yang lebih tinggi daripada baja tahan karat austenitik 300, sehingga sering digunakan pada bagian peralatan yang lebih tipis. Kadar kromium, molibdenum, dan nikel yang lebih tinggi pada AL-6XN juga memberikan ketahanan terhadap korosi saat pembentukan dan pengelasan baja tahan karat.
Kromium, molibdenum, nikel, dan nitrogen yang tinggi membuat AL-6XN memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi lubang ion klorida dan korosi celah, yang membuat AL-6XN digunakan di banyak lingkungan, seperti makanan, air laut, atau bahan kimia lainnya lingkungan.
7. Bahan komposit logam
Meskipun bahan logam khusus memiliki ketahanan korosi yang baik, namun harganya juga relatif mahal, yang menjadi salah satu alasan mengapa beberapa di antaranya tidak dapat dipromosikan dalam skala besar. Namun, teknologi komposit logam telah mempromosikan material logam khusus ini di sisi lain. Aplikasi.
Material komposit logam merupakan material logam baru yang tersusun dari beberapa komponen logam atau paduan seperti a, b, dan c melalui teknik pengolahan yang berbeda. Setiap antarmuka membentuk sekumpulan ikatan logam dan memiliki kinerja yang sama atau lebih baik dengan material logam tunggal asli. . Ini bukan a atau b (atau c). Ini menggabungkan keunggulan komponen penyusunnya dan mengatasi kekurangan kinerja komponen tunggal. Ini tidak hanya mengoptimalkan desain material, tetapi juga mewujudkan prinsip penggunaan material yang rasional. Ini adalah salah satu arah pengembangan ilmu dan teknik material saat ini.
Metode peracikan meliputi: peracikan ledakan, peracikan guling ledakan, dan peracikan gulung. Saat ini, sebagian besar metode domestik menggunakan senyawa ledakan.
Jenis material komposit antara lain: panel komposit (dua lapis, tiga lapis), batang komposit, dan pipa komposit.
keuntungan:
Kombinasi yang wajar dan rasio sifat bahan pelapis dan bahan dasar;
Tentukan perbandingan ketebalan kedua bahan tersebut sesuai kebutuhan;
Menghemat logam mulia dan langka serta mengurangi biaya peralatan;
Mengurangi ketebalan desain struktural atau meningkatkan tegangan layanan struktural.
Saat ini, negara tersebut memiliki standar nasional yang relevan untuk material komposit, seperti GB8547-87 "Pelat Komposit Baja Titanium", GB8546-87 "Pelat Komposit Baja Tahan Karat Titanium", JB4733-94 "Pelat Baja Komposit Stainless Steel Peledak untuk Bejana Tekan", dll.
Singkatnya, karena bahan logam khusus memiliki ketahanan korosi dan kinerja pemesinan yang baik, bahan tersebut dapat sangat memenuhi kebutuhan ketahanan korosi pada peralatan produksi pabrikan dan meningkatkan tingkat ketahanan korosi pada peralatan. Dalam beberapa tahun terakhir, promosi dan penerapannya di Tiongkok telah mencapai hasil tertentu. Namun, dengan pesatnya perkembangan perekonomian Tiongkok, terutama pembentukan pola integrasi ekonomi global secara bertahap dan aksesi Tiongkok ke WTO, terdapat ruang yang sangat besar untuk pengembangan bahan logam khusus dalam negeri (termasuk memasuki pasar internasional), namun hal tersebut memerlukan departemen manajemen industri nasional terkait. Mengembangkan standar yang diperlukan serta kebijakan dan peraturan terkait untuk mendorong perkembangan seluruh industri.
