Най-устойчивият метален материал на корозия от морска вода

В морските приложения металните материали трябва да бъдат изложени на различни среди с висока соленост, висока влажност, изобилие от хлоридни йони и други корозивни среди за дълго време, което прави повредата резултат от електрохимична корозия, точкова корозия, корозия в пукнатини, междукристална корозия, корозионно напукване под напрежение и т.н. и други форми на повреда по-лесно се появяват. В допълнение, изборът на подходящи метали с отлична устойчивост на корозия в морската вода е ключът към безопасността, живота и икономическите изисквания на такива важни съоръжения като морски инженерни конструкции, корабно оборудване, инсталация за обезсоляване на морска вода и офшорна платформа. Според текущата наука за материалите и инженерна практика, TI и титановите сплави са най-мощните метални материали срещу корозия в морската вода и цялостните им характеристики в различни морски са на преден план.

Сред всички известни материали, титанът и неговите сплави са станали най-добрите метали за устойчивост на корозия в морска вода със стайна температура и се наричат ​​​​"морски метали". Причината, поради която е толкова устойчив на корозия, е поради образуването на бързо-формиращ се, плътен, стабилен и -самовъзстановяващ се пасивиращ слой от титанов диоксид (TiO ₂) на неговата повърхност. Оксидният филм може да бъде незабавно регенериран в рамките на няколко секунди, когато е механично разрушен или химически ерозиран.5 Когато защитният филм е повреден, основният метал е ефективно изолиран от корозивния агент, като по този начин се постига дългосрочна-защита.

1. Адаптивност към цялата среда
Титаниевите сплави показват изключително ниски нива на корозия в различни региони на морска вода, включително атмосферни зони, зони на пръски, зони на приливи и отливи, напълно потопени зони и дори замърсена морска вода и морска кал. Данните от изследвания показват, че в типични морски зони като Южнокитайско море и Източнокитайско море, след 16 години непрекъснато излагане, скоростта на корозия на титановите сплави клони към нула, демонстрирайки почти „постоянна“ издръжливост.

2. Изключителна устойчивост на локална корозия
В сравнение с материали като неръждаема стомана и медни сплави, титановите сплави почти не изпитват точкова корозия, корозия в пукнатини или междукристална корозия. Дори в морска вода със съдържание на пясък, висок дебит и силно замърсяване, повърхностният пасивиращ филм може да остане непокътнат и има силна устойчивост на ерозия и корозия.

3. Отлично цялостно съвпадение на производителността
Титановата сплав има не само отлична устойчивост на корозия, но също така има висока якост, ниска плътност (около 57% от стоманата), висока специфична якост, добра издръжливост и заваряване, както и не-магнитни свойства. Той е особено подходящ за приложения като дълбоководни подводници, системи за задвижване на кораби, сонарни дефлектори и др., които изискват голяма лекота, скритост и структурна здравина.

4. Проверка на практическото инженерно приложение
Титановите сплави се използват широко в руското корабостроене; ядрената подводница от клас "Тайфун" е изградена от структура от титаниева сплав с двоен корпус и достига дълбочина от 914 метра; Също така титанова сплав GR5 се използва за направата на устойчивите на натиск черупки на китайската пилотирана подводница Jiaolong. Американските лодки на подводни криле са оборудвани с витла от титаниева сплав, които осигуряват 15% по-голяма ефективност на задвижването и с невероятен живот. Тези успехи са най-доброто доказателство, че титановите сплави могат да се използват в изключително морска среда.

Въпреки че титановата сплав има най-добрите характеристики, тя е доста скъпа, така че в практическото приложение често използваме други метални материали, които имат добра устойчивост на корозия, за да я заменят или помогнат.

1. Сплави с високо съдържание на никел (Monel, Hastelloy, Inconel)
Той е силно устойчив на корозия и окисляване на хлоридни йони, дори при потапяне в морска вода и среда с висока температура.
Монеловата сплав (Ni Cu) е особено подходяща за компоненти като валове и клапани на помпа за морска вода; Hastelloy обикновено се използва в среди, където силно корозивни химически среди се смесват с морска вода. Неговият недостатък е, че е скъп и може да възникне междукристална корозия в някои сплави в зоната на заваряване.

2. Серия от неръждаема стомана (особено 316L, 904L и други неръждаеми стомани,-съдържащи молибден)
Благодарение на наличието на елемент молибден (Mo), неръждаемата стомана 316L има значително подобрена способност срещу точкова корозия на хлоридни йони, което я прави една от най-популярните неръждаеми стомани в морското поле.
904L и други супер аустенитни неръждаеми стомани съдържат още повече хром, никел и молибден и предлагат по-високи нива на устойчивост на корозия за по-тежки практически условия. Независимо от това може да продължи да се получава точкова и цепнатина, особено в зони, където трябва да се използва катодна защита, като зона на пръски и зона на застояла вода.

3. Медно-никелови сплави (напр. cu ni 90/10,70/30) и алуминиев бронз и медно-никелови сплави са устойчиви на биозамърсяване с умерена устойчивост на корозия и са най-добрият материал, използван за по-чисти тръби в кондензатори и тръби за морска вода. Корозионната устойчивост на алуминиевия бронз е по-добра в морска вода, тъй като оксидният филм, образуван на повърхността, е компактен и фин и се използва в пропелери, клапани и други подобни. Независимо от това, дори дългосрочната употреба все още може да доведе до проблеми като селективно излугване и корозия.

4. Изследване на композитни материали и нови сплави
Аморфните сплави нямат зърнеста дървесина и тяхната локална устойчивост на корозия е по-добра от тази на традиционните кристални материали, което ги прави изследователски център. 7 Междувременно се разработва и евтина- титаниева сплав, така че да се намали прагът на приложение на титаниеви материали и да се улесни популяризирането сред широко-мащабни мега-проекти като мост през морето и инсталация за обезсоляване на морска вода.

1. Разлики в зонирането на околната среда Морската вертикална стратификация играе важна роля в корозията: зоната на пръскане има най-тежка корозия поради редуващите се условия на сушене и намокряне и достатъчно кислород; обаче калният регион е анаеробен и има по-ниска скорост на корозия. Следователно определени материали от различни степени трябва да се използват в различни области. Например, в зоната на пръскане трябва да се използва титанова сплав или сплав с високо съдържание на никел, в зоната на пълно потапяне помислете за медно-никелова сплав или неръждаема стомана с добро качество.

2. Температура, скорост на потока и биологично прикрепване
Високата температура ускорява корозионната реакция, високата скорост на потока засилва ерозионната корозия и биологичното замърсяване може да причини локална корозия. Изборът на материали трябва цялостно да отчита тези динамични фактори.

3. Икономичност и разходи за пълен жизнен цикъл
Въпреки че титановата сплав има висока първоначална инвестиция, нейният ултра дълъг експлоатационен живот (до 50 години или повече), изключително ниските изисквания за поддръжка и високата надеждност я правят по-добра от обикновените материали по отношение на общите разходи за жизнения цикъл. В дългосрочен план това е най-добрият баланс между безопасност и икономичност.

4, Заключение и перспектива: В обобщение титанът и титановите сплави в момента са най-здравите метални материали по отношение на устойчивостта на корозия в морска вода. Тяхната самопасивация, способност за самовъзстановяване, адаптивност към околната среда и отлични механични свойства ги правят изключителни дори при екстремни условия като дълбоко море, висока температура, високо съдържание на сол и висока скорост на потока. Те са се превърнали в незаменими основни материали за-морско оборудване от висок клас.

Разработване на евтини-титанови сплави за намаляване на разходите за суровини и производство; Пробив в технологията за подготовка на широкомащабни-компоненти, подобряване на размера и способността за формоване на отливките;
Прилагане на усъвършенствани производствени процеси, като 3D печат на сложни структурни компоненти, за намаляване на материалните загуби; Оптимизиране на технологията на заваряване и свързване за подобряване на устойчивостта на корозия и надеждността на съединенията;
Изграждане на интерактивна база данни за материална среда за подпомагане на интелигентен избор на материали и прогнозиране на живота. С напредъка на стратегията за изграждане на морска сила и нарастващото търсене на-дълбоководно развитие, титаниеви сплави и други високо-устойчиви на корозия-материали ще играят по-важна роля в областта на морското инженерство. Научният подбор на материали, стандартизираната употреба, редовното тестване и поддръжка ще бъдат основната гаранция за осигуряване на дългосрочна-безопасна работа на морски съоръжения.

Имейл:bjcxtitanium@gmail.com       

               cxtitanium@outlook.com

Whatsapp:+8613571718779