În aplicațiile marine, materialele metalice trebuie expuse la diferite medii de salinitate ridicată, umiditate ridicată, ioni de clorură abundenți și alte medii corozive pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce face ca daunele să rezulte din coroziunea electrochimică, coroziunea prin pitting, coroziunea crevioasă, coroziunea intergranulară, fisurarea prin coroziune sub tensiune etc. și alte forme de deteriorare să apară mai ușor. În plus, alegerea metalelor adecvate cu rezistență excelentă la coroziune a apei de mare este cheia pentru siguranța, viața și cerințele economice ale unor astfel de facilități importante precum structurile de inginerie marină, echipamentele navelor, instalația de desalinizare a apei de mare și platforma offshore. Conform praxisului actual al științei și ingineriei materialelor, TI-urile și aliajele de titan sunt cele mai puternice materiale metalice împotriva coroziunii apei de mare, iar performanțele sale generale în diferite marine sunt în prim-plan.
1, titan și aliaje de titan: „coroana” rezistenței la coroziune a apei de mare.
Dintre toate materialele cunoscute, titanul și aliajele sale au devenit cele mai bune metale pentru a rezista la coroziune în apa de mare la temperatura camerei și sunt denumite „metale marine”. Motivul pentru care este atât de rezistent la coroziune este din cauza formării unui strat de pasivare de-formare rapidă, densă, stabil și de auto-vindecare a dioxidului de titan (TiO ₂) pe suprafața sa. Filmul de oxid poate fi regenerat prompt în câteva secunde atunci când este deranjat mecanic sau erodat chimic.5 Când o peliculă de protecție este deteriorată, metalul de bază este izolat eficient de agentul coroziv, obținând astfel o protecție pe termen lung-.
1. Adaptabilitate la întregul mediu
Aliajele de titan prezintă rate de coroziune extrem de scăzute în diferite regiuni ale apei de mare, inclusiv zone atmosferice, zone de stropire, zone de maree, zone complet scufundate și chiar apă de mare poluată și nămol marin. Datele cercetării arată că în zonele maritime tipice, cum ar fi Marea Chinei de Sud și Marea Chinei de Est, după 16 ani de expunere continuă, rata de coroziune a aliajelor de titan tinde spre zero, demonstrând o durabilitate aproape „permanentă”.
2. Rezistență remarcabilă la coroziune locală
În comparație cu materiale precum oțelul inoxidabil și aliajele de cupru, aliajele de titan nu se confruntă cu coroziune prin pitting, coroziune prin fisuri sau coroziune intergranulară. Chiar și în apa de mare cu conținut de nisip, debit mare și poluare severă, pelicula de pasivare a suprafeței poate rămâne intactă și are o rezistență puternică la eroziune și coroziune.
3. Potrivire excelentă cuprinzătoare a performanței
Aliajul de titan nu numai că are o rezistență excelentă la coroziune, dar are și rezistență ridicată, densitate scăzută (aproximativ 57% din oțel), rezistență specifică ridicată, tenacitate și performanță bună la sudare, precum și proprietăți ne-magnetice. Este potrivit în special pentru aplicații precum submersibile-de adâncime, sisteme de propulsie a navelor, deflectoare de sonar etc. care necesită greutate mare, ascundere și rezistență structurală.
4. Verificarea aplicației practice de inginerie
Aliajele de titan sunt utilizate pe scară largă în construcțiile navale rusești; submarinul său nuclear „clasa Typhoon” este construit cu o structură din aliaj de titan cu dublă carcasă și atinge adâncimea de 914 metri; De asemenea, aliajul de titan GR5 este utilizat pentru a face carcasele rezistente la presiune ale submersibilului chinezesc Jiaolong. Ambarcațiunile americane cu hidrofoil sunt echipate cu elice din aliaj de titan, care aduc o eficiență de propulsie cu 15% mai mare și o durată de viață incredibilă. Aceste succese sunt cele mai bune dovezi că aliajele de titan pot fi utilizate în mediul extrem de marin.
2, Comparația altor materiale metalice rezistente la coroziune de înaltă performanță în apă de mare
Deși aliajul de titan are cele mai bune caracteristici, este destul de scump, așa că în aplicarea practică, folosim adesea alte materiale metalice care au o rezistență bună la coroziune pentru a-l înlocui sau ajuta.
1. Aliaje cu conținut ridicat de nichel (Monel, Hastelloy, Inconel)
Este foarte rezistent la coroziune și oxidare cu ioni de clorură, chiar și în scufundarea în apă de mare și mediul cu temperaturi ridicate.
Aliajul Monel (Ni Cu) este potrivit în special pentru componente precum arborii și supapele pompei de apă de mare; Hastelloy este utilizat în mod obișnuit în mediile în care mediile chimice extrem de corozive sunt amestecate cu apa de mare. Dezavantajul său este că este scump și coroziunea intergranulară poate apărea în anumite aliaje din zona de sudare.
2. Seria din oțel inoxidabil (în special 316L, 904L și alte oțeluri inoxidabile care conțin-molibden)
Datorită prezentului elementului de molibden (Mo), oțelul inoxidabil 316L a îmbunătățit semnificativ capacitatea împotriva coroziunii prin pitting ionic de clorură, ceea ce îl face unul dintre cele mai populare oțeluri inoxidabile în domeniul marin.
904L și alte oțeluri inoxidabile super austenitice conțin și mai mult crom, nichel și molibden și oferă niveluri mai ridicate de rezistență la coroziune pentru condiții practice mai severe. Cu toate acestea, coroziunea prin pitting și crevare poate continua să aibă loc, în special în zonele în care trebuie utilizată protecția catodică, cum ar fi zona de stropire și zona de apă stagnantă.
3. Aliajele de cupru nichel (excu ni 90/10,70/30) și aliajele de bronz aluminiu n cupru nichel sunt rezistente la biofouling cu rezistență moderată la coroziune și sunt cel mai bun material aplicat pentru țevi mai curate din condensator și conducte de apă de mare. Rezistența la coroziune a bronzului de aluminiu este superioară în apa de mare, deoarece pelicula de oxid formată la suprafață este compactă și fină și este utilizată la elice, supape și altele asemenea. Cu toate acestea, chiar și utilizarea pe termen lung poate ajunge în probleme precum leșierea selectivă și coroziunea.
4. Explorarea materialelor compozite și a aliajelor noi
Aliajele amorfe nu au lemn granulat, iar rezistența lor la coroziune locală este mai bună decât cea a materialelor cristaline tradiționale, ceea ce le face un fierbinte de cercetare. 7 Între timp, aliajul de titan cu cost redus- este, de asemenea, dezvoltat pentru a reduce pragul de aplicare al materialelor de titan și pentru a facilita popularizarea în rândul proiectelor mari-apă{2}}transversale și{3}la scară largă. instalație de desalinizare.
3, Factori cheie care afectează rezistența la coroziune a materialului și sugestiile de selecție a materialelor
1. Variația zonei de mediu Stratificarea verticală marină joacă un rol important în coroziune: zona de stropire are cea mai severă coroziune din cauza condițiilor alternative de uscare și umectare și a oxigenului adecvat; cu toate acestea, regiunea noroiului este anaerobă și are o viteză de coroziune mai lentă. Prin urmare, anumite materiale de diferite grade ar trebui utilizate în diferite zone. De exemplu, în zona de stropire ar trebui utilizat aliajul de titan sau un aliaj de nichel ridicat, în zona de imersie completă luați în considerare aliajul de cupru nichel sau un oțel inoxidabil de bună calitate.
2. Temperatura, debitul și atașamentul biologic
Temperatura ridicată accelerează reacția de coroziune, debitul mare intensifică coroziunea prin eroziune, iar murdăria biologică poate provoca coroziune locală. Selectarea materialelor ar trebui să ia în considerare în mod cuprinzător acești factori dinamici.
3. Economie și costul întregului ciclu de viață
Deși aliajul de titan are o investiție inițială mare, durata sa de viață ultra lungă (până la 50 de ani sau mai mult), cerințele de întreținere extrem de scăzute și fiabilitatea ridicată îl fac superior materialelor obișnuite în ceea ce privește costul total al ciclului de viață. Pe termen lung, este cel mai bun echilibru între siguranță și economie.
4, Concluzie și perspective: În rezumat, titanul și aliajele de titan sunt în prezent cele mai puternice materiale metalice în ceea ce privește rezistența la coroziune la apa de mare. Autopasivarea, capacitatea de auto-reparare, adaptabilitatea la mediu și proprietățile mecanice excelente le fac remarcabile chiar și în condiții extreme, cum ar fi mare adâncime, temperatură ridicată, sare ridicată și viteză mare de curgere. Au devenit materiale de bază de neînlocuit pentru echipamentele marine de ultimă generație.
Tendința viitoare de dezvoltare se va concentra pe:
Dezvoltarea de aliaje de titan cu cost redus-pentru a reduce costurile materiilor prime și de producție; Revoluție în tehnologia de pregătire a componentelor-la scară largă, îmbunătățind dimensiunea și capacitatea de formare a pieselor turnate;
Aplicarea proceselor avansate de fabricație, cum ar fi imprimarea 3D a componentelor structurale complexe, pentru a reduce pierderile de material; Optimizarea tehnologiei de sudare și conectare pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune și fiabilitatea îmbinărilor;
Construirea bazei de date interactive pentru mediul material pentru a sprijini selecția inteligentă a materialelor și predicția vieții. Odată cu dezvoltarea strategiei de construire a unei puteri maritime și cererea tot mai mare pentru dezvoltarea-la adâncime, aliajele de titan și alte materiale rezistente la-coroziune-de înaltă performanță vor juca un rol mai important în domeniul ingineriei maritime. Selecția științifică a materialelor, utilizarea standardizată, testarea periodică și întreținerea vor fi garanția fundamentală pentru asigurarea funcționării în siguranță pe termen lung a instalațiilor marine.
Solicitați o cotație
E-mail:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
