1. Khả năng chống ăn mòn của titan trong môi trường hóa học
1. Axit nitric
Axit nitric là một axit oxy hóa. Titan duy trì một lớp màng oxit dày đặc trên bề mặt của nó trong axit nitric. Do đó, titan có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong axit nitric. Tốc độ ăn mòn của titan tăng lên khi nhiệt độ của dung dịch axit nitric tăng. Khi nhiệt độ từ 190 đến 240 độ và nồng độ từ 20% đến 70%, tốc độ ăn mòn của nó có thể đạt tới 10 mm/a. Tuy nhiên, việc thêm một lượng nhỏ hợp chất chứa silicon vào dung dịch axit nitric có thể ức chế sự ăn mòn của axit nitric nhiệt độ cao trên titan; ví dụ, sau khi thêm dầu silicon vào dung dịch axit nitric nhiệt độ cao 40%, tốc độ ăn mòn có thể giảm xuống gần bằng không. Cũng có dữ liệu cho thấy dưới 500 độ, titan có khả năng chống ăn mòn cao trong dung dịch axit nitric 40% đến 80% và hơi nước. Trong axit nitric bốc khói, khi hàm lượng nitơ đioxit lớn hơn 2%, hàm lượng nước không đủ sẽ gây ra phản ứng tỏa nhiệt mạnh, dẫn đến nổ.
2. Axit sunfuric
Axit sunfuric là một axit khử mạnh. Titan có khả năng chống ăn mòn nhất định đối với dung dịch axit sunfuric ở nhiệt độ thấp và nồng độ thấp. Ở 0 độ, nó có thể chống lại sự ăn mòn của axit sunfuric với nồng độ lên đến 20%. Khi nồng độ axit và nhiệt độ tăng, tốc độ ăn mòn cũng tăng. Do đó, titan có độ ổn định kém trong axit sunfuric. Ngay cả ở nhiệt độ phòng có oxy hòa tan, titan chỉ có thể chống lại sự ăn mòn của axit sunfuric 5%. Ở 100 độ, titan chỉ có thể chống lại sự ăn mòn của axit sunfuric 0,2%. Clo có tác dụng ức chế sự ăn mòn của titan trong axit sunfuric, nhưng ở 90 độ và nồng độ axit sunfuric 50%, clo làm tăng tốc độ ăn mòn của titan và thậm chí gây ra hỏa hoạn. Khả năng chống ăn mòn của titan trong axit sunfuric có thể được cải thiện bằng cách đưa không khí, nitơ hoặc thêm chất oxy hóa và các ion kim loại nặng có hóa trị cao vào dung dịch. Do đó, titan có ít giá trị thực tế trong axit sunfuric.
3. Dung dịch kiềm
Titan có khả năng chống ăn mòn tốt trong hầu hết các dung dịch kiềm. Tốc độ ăn mòn tăng theo nồng độ và nhiệt độ của dung dịch. Khi có oxy, amoniac hoặc carbon dioxide trong dung dịch kiềm, quá trình ăn mòn của titan sẽ diễn ra nhanh hơn. Trong dung dịch kiềm có chứa hydro oxit, khả năng chống ăn mòn của titan rất kém. Tuy nhiên, khả năng chống ăn mòn trong dung dịch natri hydroxit tốt hơn trong kali hydroxit và có khả năng chống ăn mòn mạnh ngay cả trong dung dịch natri hydroxit ở nhiệt độ cao và nồng độ cao. Ví dụ, tốc độ ăn mòn của titan trong dung dịch natri hydroxit 73% ở nhiệt độ 130 độ chỉ là 0,18mm/a. Titan khác với các kim loại khác ở chỗ nó sẽ không tạo ra vết nứt ăn mòn ứng suất trong dung dịch natri hydroxit, nhưng tiếp xúc lâu dài có thể tạo ra hiện tượng giòn do hydro. Do đó, nhiệt độ sử dụng titan trong xút và các dung dịch kiềm khác phải nhỏ hơn hoặc bằng 93,33 độ.
4. Clo
Độ ổn định của titan trong clo phụ thuộc vào hàm lượng nước trong clo. Tuy nhiên, nó không chống ăn mòn trong clo khô và có nguy cơ gây cháy. Do đó, vật liệu titan phải duy trì một hàm lượng nước nhất định khi sử dụng trong clo. Hàm lượng nước cần thiết để giữ titan thụ động trong clo liên quan đến các yếu tố như áp suất, lưu lượng và nhiệt độ của clo.
5. Phương tiện truyền thông hữu cơ
Titan có khả năng chống ăn mòn cao trong xăng, toluen, phenol, formaldehyde, trichloroethane, axit axetic, axit citric, axit monochloroacetic, v.v. Ở điểm sôi và không có sự thổi phồng, titan sẽ bị ăn mòn nghiêm trọng trong axit formic dưới 25%. Trong các dung dịch có chứa anhydride axetic, titan không chỉ bị ăn mòn nghiêm trọng về tổng thể mà còn tạo ra ăn mòn rỗ. Đối với nhiều môi trường hữu cơ phức tạp gặp phải trong các quá trình tổng hợp hữu cơ, chẳng hạn như trong sản xuất propylen oxit, phenol, acetone, axit cloroacetic và các môi trường hóa học khác, titan có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép không gỉ và các vật liệu kết cấu khác.
2. Một số đặc điểm ăn mòn cục bộ của titan
6. Ăn mòn khe hở Titan có khả năng chống ăn mòn khe hở đặc biệt mạnh và ăn mòn khe hở chỉ xảy ra trong một số ít môi trường hóa học. Ăn mòn khe hở của titan có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ, nồng độ clorua, giá trị pH và kích thước của khe hở. Theo thông tin có liên quan, ăn mòn khe hở dễ xảy ra khi nhiệt độ của clo ướt trên 85 độ. Ví dụ, một số nhà máy sử dụng tháp đóng gói để làm mát trực tiếp khí clo ướt xuống 65-70 độ trước khi vào bộ làm mát titan để cải thiện khả năng chống ăn mòn khe hở và hiệu quả cũng rất đáng kể. Thực tế đã chứng minh rằng hạ nhiệt độ là một trong những cách hiệu quả để ngăn ngừa ăn mòn khe hở. Ăn mòn khe hở titan cũng xảy ra trong dung dịch natri clorua nhiệt độ cao. Tóm lại, đối với các bộ phận và thành phần dễ bị ăn mòn khe hở, chẳng hạn như bề mặt bịt kín, mối nối giãn nở giữa các tấm ống và ống, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, các bộ phận tiếp xúc giữa các tấm tháp và thân tháp và các chốt trong tháp, nên sử dụng hợp kim titan như Ti-0.2Pd. Trong quá trình thiết kế, cần tránh các khoảng hở và khu vực ứ đọng. Ví dụ, các chốt trong tháp nên được kết nối càng ít càng tốt bằng bu lông. Mối nối giãn nở và cấu trúc hàn kín của tấm ống và ống tốt hơn mối nối giãn nở đơn giản. Đối với bề mặt bịt kín mặt bích, không nên sử dụng miếng đệm amiăng và nên sử dụng miếng đệm amiăng bọc màng polytetrafluoroethylene.
7. Ăn mòn ở nhiệt độ cao
Khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao của titan phụ thuộc vào đặc tính của môi trường và hiệu suất của lớp oxit bề mặt riêng của nó. Titan có thể được sử dụng làm vật liệu cấu trúc lên đến 426 độ trong không khí hoặc môi trường oxy hóa, nhưng ở khoảng 250 độ, titan bắt đầu hấp thụ hydro đáng kể. Trong môi trường hoàn toàn bằng hydro, khi nhiệt độ tăng lên trên 316 độ, titan hấp thụ hydro và trở nên giòn. Do đó, nếu không có thử nghiệm rộng rãi, titan không nên được sử dụng trong thiết bị hóa học có nhiệt độ trên 330 độ. Xem xét khả năng hấp thụ hydro và các đặc tính cơ học, nhiệt độ hoạt động của tất cả các bình chịu áp suất bằng titan không được vượt quá 250 độ và giới hạn trên của nhiệt độ hoạt động của ống titan cho bộ trao đổi nhiệt là khoảng 316 độ.
8. Ăn mòn ứng suất
Ngoại trừ một số ít môi trường riêng lẻ, titan nguyên chất công nghiệp có khả năng chống ăn mòn ứng suất tuyệt vời và hiện tượng hư hỏng thiết bị titan do ăn mòn ứng suất vẫn còn hiếm. Titan thụ động công nghiệp chỉ tạo ra ăn mòn ứng suất trong các môi trường như axit nitric bốc khói, một số dung dịch metanol hoặc một số dung dịch axit clohydric, hypoclorit nhiệt độ cao, muối nóng chảy ở nhiệt độ 300-450 độ hoặc khí quyển chứa NaCl, cacbon disulfua, n-hexan và clo khô. Xu hướng nứt ăn mòn ứng suất của titan trong axit nitric tăng dần khi hàm lượng NO2 tăng và hàm lượng nước giảm. Xu hướng ăn mòn ứng suất của titan đạt mức tối đa trong axit nitric khan chứa 20% NO2 tự do. Khi axit nitric đậm đặc chứa hơn 6.{{10}}% NO2 và ít hơn 0,7% H2O, titan nguyên chất công nghiệp cũng sẽ bị nứt ăn mòn ứng suất ngay cả ở nhiệt độ phòng. Ăn mòn ứng suất nghiêm trọng và các vụ nổ đã xảy ra ở nước tôi khi thiết bị titan được sử dụng trong axit nitric đậm đặc 98%. Titan tinh khiết công nghiệp nhạy cảm với nứt ăn mòn ứng suất trong dung dịch axit clohydric 10% và titan tạo ra ăn mòn ứng suất trong dung dịch axit clohydric 0,4% cộng với metanol. Tóm lại, mặc dù titan bị hư hỏng do ăn mòn ứng suất trong một số môi trường đặc biệt, nhưng so với các kim loại khác, titan có khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất tốt; titan có khả năng chống ăn mòn mạnh trong axit và kiềm, và nó có thể tạo thành màng oxit trong axit và kiềm, nhưng cũng có điều kiện. Tôi hy vọng nó sẽ hữu ích cho bạn khi sử dụng tài liệu của chúng tôi.
