1. Titaanin korroosionkestävyys kemiallisissa väliaineissa
1. Typpihappo
Typpihappo on hapettava happo. Titaani säilyttää pinnallaan tiheän oksidikalvon typpihapossa. Siksi titaanilla on erinomainen korroosionkestävyys typpihapossa. Titaanin korroosionopeus kasvaa typpihappoliuoksen lämpötilan noustessa. Kun lämpötila on 190-240 astetta ja pitoisuus 20-70 %, sen korroosionopeus voi olla jopa 10 mm/a. Pienen määrän piitä sisältäviä yhdisteitä lisääminen typpihappoliuokseen voi kuitenkin estää korkean lämpötilan typpihapon korroosion titaanilla; Esimerkiksi kun silikoniöljyä on lisätty 40 % korkean lämpötilan typpihappoliuokseen, korroosionopeus voidaan vähentää lähes nollaan. On myös tietoa, että alle 500 asteen titaanilla on korkea korroosionkestävyys 40-80-prosenttisessa typpihappoliuoksessa ja höyryssä. Savuvassa typpihapossa, kun typpidioksidipitoisuus on yli 2 %, riittämätön vesipitoisuus aiheuttaa voimakkaan eksotermisen reaktion, joka johtaa räjähdykseen.
2. Rikkihappo
Rikkihappo on vahva pelkistävä happo. Titaanilla on tietty korroosionkestävyys matalissa lämpötiloissa ja pienipitoisuuksille rikkihappoliuoksille. 0-asteella se kestää rikkihapon korroosiota, jonka pitoisuus on jopa 20%. Kun hapon pitoisuus ja lämpötila nousevat, korroosionopeus kasvaa. Siksi titaanilla on huono stabiilisuus rikkihapossa. Jopa huoneenlämpötilassa liuenneen hapen kanssa titaani kestää vain 5 % rikkihapon korroosiota. 100 asteessa titaani kestää vain 0,2 % rikkihapon korroosiota. Kloori estää titaanin korroosiota rikkihapossa, mutta 90 asteessa ja 50 %:n rikkihappopitoisuudessa kloori kiihdyttää titaanin korroosiota ja jopa aiheuttaa tulipalon. Rikkihapossa olevan titaanin korroosionkestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä liuokseen ilmaa, typpeä tai lisäämällä hapettimia ja korkeaarvoisia raskasmetalli-ioneja. Siksi titaanilla on vähän käytännön arvoa rikkihapossa.
3. Alkaliliuos
Titaanilla on hyvä korroosionkestävyys useimmissa alkalisissa liuoksissa. Korroosionopeus kasvaa liuoksen pitoisuuden ja lämpötilan myötä. Kun alkaliliuoksessa on happea, ammoniakkia tai hiilidioksidia, titaanin korroosio kiihtyy. Vetyoksidia sisältävässä alkaliliuoksessa titaanin korroosionkestävyys on erittäin huono. Natriumhydroksidiliuoksen korroosionkestävyys on kuitenkin parempi kuin kaliumhydroksidin, ja sillä on vahva korroosionkestävyys jopa korkean lämpötilan ja korkean pitoisuuden natriumhydroksidiliuoksessa. Esimerkiksi titaanin korroosionopeus 73-prosenttisessa natriumhydroksidiliuoksessa 130 asteessa on vain 0,18 mm/a. Titaani eroaa muista metalleista siinä, että se ei aiheuta jännityskorroosiohalkeilua natriumhydroksidiliuoksessa, mutta pitkäaikainen altistuminen voi aiheuttaa vetyhaurautta. Siksi titaanin käyttölämpötilan kaustisessa soodassa ja muissa emäksissä tulee olla enintään 93,33 astetta.
4. Kloori
Titaanin stabiilisuus kloorissa riippuu kloorin vesipitoisuudesta. Se ei kuitenkaan ole korroosionkestävä kuivassa kloorissa ja on olemassa palamisen vaara. Siksi titaanimateriaalien on säilytettävä tietty vesipitoisuus, kun niitä käytetään kloorissa. Vesipitoisuus, joka tarvitaan pitämään titaani passivoituna kloorissa, liittyy tekijöihin, kuten kloorin paineeseen, virtausnopeuteen ja lämpötilaan.
5. Orgaaniset väliaineet
Titaanilla on korkea korroosionkestävyys bensiinissä, tolueenissa, fenolissa, formaldehydissä, trikloorietaanissa, etikkahapossa, sitruunahapossa, monokloorietikkahapossa jne. Kiehumispisteessä ja ilman inflaatiota titaani syöpyy voimakkaasti muurahaishapossa alle 25 %. Etikkahappoanhydridiä sisältävissä liuoksissa titaani ei ainoastaan syövytä vakavasti yleisesti, vaan myös aiheuttaa pistekorroosiota. Monille monimutkaisille orgaanisille väliaineille, joita kohdataan orgaanisissa synteesiprosesseissa, kuten propyleenioksidin, fenolin, asetonin, kloorietikkahapon ja muiden kemiallisten väliaineiden tuotannossa, titaanilla on parempi korroosionkestävyys kuin ruostumattomalla teräksellä ja muilla rakennemateriaaleilla.
2. Useita titaanin paikallisia korroosio-ominaisuuksia
6. Rakokorroosio Titaanilla on erityisen vahva rakokorroosionkestävyys, ja rakokorroosiota esiintyy vain muutamissa kemiallisissa väliaineissa. Titaanin rakokorroosio liittyy läheisesti lämpötilaan, kloridipitoisuuteen, pH-arvoon ja rakon kokoon. Asiaankuuluvien tietojen mukaan rakokorroosio on altis, kun märän kloorin lämpötila on yli 85 astetta. Esimerkiksi joissakin tehtaissa käytetään pakattua tornia jäähdyttämään märän kloorikaasun suoraan 65-70 asteeseen ennen titaanijäähdyttimeen menemistä parantaakseen rakokorroosionkestävyyttä, ja vaikutus on myös merkittävä. Käytäntö on osoittanut, että lämpötilan alentaminen on yksi tehokkaimmista tavoista estää rakokorroosiota. Titaanin rakokorroosiota on esiintynyt myös korkean lämpötilan natriumkloridiliuoksessa. Lyhyesti sanottuna rakokorroosiolle alttiita osia ja komponentteja varten, kuten tiivistepinnat, putkilevyjen ja putkien väliset liikuntasaumat, levylämmönvaihtimet, tornilevyjen ja tornin runkojen väliset kosketusosat sekä tornien kiinnittimet, titaaniseokset, kuten Ti{{ 4}}.2Pd tulee käyttää. Aukkoja ja pysähtyneitä alueita tulee välttää suunnittelun aikana. Esimerkiksi tornien kiinnikkeet tulee kiinnittää mahdollisimman vähän pulteilla. Putkilevyjen ja putkien liikuntasaumo- ja tiivistyshitsausrakenne on parempi kuin yksinkertaiset liikuntasaumat. Laippatiivistepinnoissa ei saa käyttää asbestityynyjä, vaan polytetrafluorieteenikalvolla käärittyjä asbestityynyjä.
7. Korkean lämpötilan korroosio
Titaanin korkeiden lämpötilojen korroosionkestävyys riippuu väliaineen ominaisuuksista ja sen oman pinnan oksidikalvon suorituskyvystä. Titaania voidaan käyttää rakennemateriaalina 426 asteeseen asti ilmassa tai hapettavassa ilmakehässä, mutta noin 250 asteessa titaani alkaa imeä vetyä merkittävästi. Täysin vetyilmakehässä, kun lämpötila nousee yli 316 asteeseen, titaani imee vetyä ja muuttuu hauraaksi. Siksi ilman laajaa testausta titaania ei tulisi käyttää kemiallisissa laitteissa, joiden lämpötila on yli 330 astetta. Vedyn absorptio ja mekaaniset ominaisuudet huomioon ottaen titaanisten paineastioiden käyttölämpötila ei saa ylittää 250 astetta ja lämmönvaihtimien titaaniputkien käyttölämpötilan yläraja on noin 316 astetta.
8. Jännityskorroosio
Muutamia yksittäisiä väliaineita lukuun ottamatta teollisella puhtaalla titaanilla on erinomainen jännityskorroosionkestävyys, ja jännityskorroosion aiheuttama titaanilaitteiden vaurioituminen on edelleen harvinaista. Teollinen passiivinen titaani tuottaa jännityskorroosiota vain sellaisissa väliaineissa kuin savuava typpihappo, tietyt metanoliliuokset tai tietyt suolahappoliuokset, korkean lämpötilan hypokloriitit, sulat suolat 300-450 asteen lämpötilassa tai NaCl-pitoisissa ilmakehissä, hiilidisulfidissa, n-heksaani ja kuiva kloori. Titaanin taipumus rasittaa korroosiohalkeilua typpihapossa kasvaa vähitellen NO2-pitoisuuden kasvaessa ja vesipitoisuuden pienentyessä. Titaanin jännityskorroosiotaipumus saavuttaa maksiminsa vedettömässä typpihapossa, joka sisältää 20% vapaata NO2:ta. Kun väkevä typpihappo sisältää yli 6.{{10} % NO2 ja alle 0,7 % H2O, teollinen puhdas titaani kärsii myös jännityskorroosiohalkeilusta jopa huoneenlämpötilassa. Kotimaassani on tapahtunut vakavia jännityskorroosiota ja räjähdyksiä, kun titaanilaitteita on käytetty 98-prosenttisessa väkevässä typpihapossa. Teollinen puhdas titaani on herkkä jännityskorroosiolle 10-prosenttisessa suolahappoliuoksessa, ja titaani tuottaa jännityskorroosiota 0,4-prosenttisessa suolahapossa ja metanoliliuoksessa. Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka titaanilla on jännityskorroosiovaurioita joissakin erikoisaineissa, verrattuna muihin metalleihin, titaanilla on hyvä jännityskorroosiohalkeilun kestävyys; titaanilla on vahva korroosionkestävyys hapoissa ja emäksissä, ja se voi muodostaa oksidikalvon hapoissa ja emäksissä, mutta se on myös ehdollinen. Toivon, että siitä on sinulle apua käyttäessäsi materiaalejamme.
