U pomorskim primjenama, metalni materijali moraju biti izloženi raznim medijima visokog saliniteta, visoke vlažnosti, obilnih kloridnih iona i drugih korozivnih medija dugo vremena, zbog čega se lakše pojavljuju oštećenja uzrokovana elektrokemijskom korozijom, rupičastom korozijom, pukotinskom korozijom, interkristalnom korozijom, korozijskim pucanjem od naprezanja, itd. i drugim oblicima oštećenja. Osim toga, izbor odgovarajućih metala s izvrsnom otpornošću na koroziju morske vode ključ je sigurnosti, životnog vijeka i ekonomskih zahtjeva tako važnih objekata kao što su pomorske inženjerske strukture, brodska oprema, postrojenje za desalinizaciju morske vode i platforme na moru. Prema trenutnoj praksi znanosti o materijalima i inženjeringu, TI i legure titana najsnažniji su metalni materijali protiv korozije u morskoj vodi, a njihove ukupne performanse u različitim brodovima su na čelu.
1, Titan i legure titana: "kruna" otpornosti na koroziju morske vode.
Među svim poznatim materijalima, titan i njegove legure postali su najbolji metali za otpornost na koroziju u morskoj vodi sobne temperature i nazivaju se "morskim metalima". Razlog zašto je toliko otporan na koroziju je stvaranje brzo{1}}formirajućeg, gustog, stabilnog i-samozacjeljujućeg pasivacijskog sloja titanijevog dioksida (TiO ₂) na njegovoj površini. Oksidni film može se brzo regenerirati u roku od nekoliko sekundi kada je mehanički oštećen ili kemijski erodiran.5 Kada je zaštitni film oštećen, osnovni metal je učinkovito izoliran od korozivnog sredstva, čime se postiže dugoročna-zaštita.
1. Prilagodljivost cjelokupnom okruženju
Legure titana pokazuju izuzetno niske stope korozije u različitim regijama morske vode, uključujući atmosferske zone, zone prskanja, zone plime i oseke, potpuno uronjene zone, pa čak i onečišćenu morsku vodu i morski mulj. Podaci istraživanja pokazuju da u tipičnim morskim područjima kao što su Južno kinesko more i Istočno kinesko more, nakon 16 godina kontinuirane izloženosti, stopa korozije legura titana teži nuli, pokazujući gotovo "trajnu" izdržljivost.
2. Izvanredna otpornost na lokalnu koroziju
U usporedbi s materijalima kao što su nehrđajući čelik i legure bakra, legure titana gotovo da ne doživljavaju rupičastu koroziju, pukotinsku koroziju ili interkristalnu koroziju. Čak iu morskoj vodi s udjelom pijeska, velikom brzinom protoka i velikim onečišćenjem, površinski pasivacijski film još uvijek može ostati netaknut i ima jaku otpornost na eroziju i koroziju.
3. Izvrsno sveobuhvatno usklađivanje performansi
Legura titana ne samo da ima izvrsnu otpornost na koroziju, već ima i visoku čvrstoću, nisku gustoću (oko 57% čelika), visoku specifičnu čvrstoću, dobru žilavost i performanse zavarivanja, kao i ne-magnetska svojstva. Osobito je prikladan za primjene kao što su-morske podmornice, brodski pogonski sustavi, sonarni deflektori itd. koji zahtijevaju visoku laganu težinu, prikrivanje i strukturnu čvrstoću.
4. Praktična inženjerska provjera primjene
Legure titana intenzivno se koriste u ruskoj brodogradnji; njegova nuklearna podmornica klase "Typhoon" izgrađena je od dvostruke ljuske od legure titana i doseže dubinu od 914 metara; GR5 legura titana također se koristi za izradu školjki otpornih na pritisak kineske podmornice Jiaolong s ljudskom posadom. Američki hidrogliseri opremljeni su propelerima od legure titana, koji donose 15% veću učinkovitost pogona i nevjerojatan vijek trajanja. Ovi uspjesi najbolji su dokaz da se legure titana mogu koristiti u izrazito morskom okruženju.
2, Usporedba drugih metalnih materijala visoke učinkovitosti otpornih na koroziju u morskoj vodi
Iako legura titana ima najbolja svojstva, prilično je skupa, pa u praktičnoj primjeni često koristimo druge metalne materijale koji imaju dobru otpornost na koroziju kao zamjenu ili pomoć.
1. Legure s visokim sadržajem nikla (Monel, Hastelloy, Inconel)
Vrlo je otporan na koroziju i oksidaciju kloridnih iona, čak i pri uranjanju u morsku vodu iu okruženju visoke temperature.
Monel legura (Ni Cu) posebno je prikladna za komponente kao što su osovine i ventili pumpi za morsku vodu; Hastelloy se obično koristi u okruženjima u kojima se visoko korozivni kemijski mediji miješaju s morskom vodom. Nedostatak mu je što je skup i može doći do interkristalne korozije u određenim legurama unutar zone zavara.
2. Serije od nehrđajućeg čelika (osobito 316L, 904L i drugi nehrđajući čelici-koji sadrže molibden)
Zbog prisutnosti elementa molibdena (Mo), nehrđajući čelik 316L značajno je poboljšao sposobnost protiv rupičaste korozije kloridnih iona što ga čini jednim od najpopularnijih nehrđajućih čelika u pomorstvu.
904L i drugi super austenitni nehrđajući čelici sadrže još više kroma, nikla i molibdena i nude više razine otpornosti na koroziju za teže praktične uvjete. Unatoč tome, rupičasta i pukotinska korozija može se nastaviti događati, osobito u područjima gdje se treba koristiti katodna zaštita, kao što je zona prskanja i zona stajaće vode.
3. Legure bakrenog nikla (npr. cu ni 90/10,70/30) i legure aluminijske bronce i bakrenog nikla otporne su na bioobraštanje s umjerenom otpornošću na koroziju i najbolji su materijal koji se primjenjuje za čišće cijevi u kondenzatorima i cijevima za morsku vodu. Otpornost aluminijske bronce na koroziju bolja je u morskoj vodi jer je oksidni film formiran na površini kompaktan i fin, a koristi se u propelerima, ventilima i slično. Ipak, čak i dugotrajna uporaba još uvijek može završiti problemima kao što su selektivno ispiranje i korozija.
4. Istraživanje kompozitnih materijala i novih legura
Amorfne legure nemaju zrnato drvo, a njihova lokalna otpornost na koroziju bolja je nego kod tradicionalnih kristalnih materijala, što ih čini istraživačkim žarištem. 7 U međuvremenu se razvija i jeftina- legura titana kako bi se smanjio prag primjene titanskih materijala i olakšala popularizacija među velikim-mega-projektima poput mosta preko mora i postrojenje za desalinizaciju morske vode.
3, Ključni čimbenici koji utječu na otpornost materijala na koroziju i prijedlozi za odabir materijala
1. Varijacije u zoniranjem okoliša Morska vertikalna stratifikacija igra važnu ulogu u koroziji: zona prskanja ima najjaču koroziju zbog izmjeničnih uvjeta sušenja i vlaženja i odgovarajućeg kisika; međutim, područje isplake je anaerobno i ima sporiju stopu korozije. Stoga bi se određeni materijali različitih stupnjeva trebali koristiti u različitim područjima. Na primjer, u zoni prskanja treba koristiti leguru titana ili leguru s visokim udjelom nikla, u zoni potpunog uranjanja razmotrite leguru bakra nikla ili nehrđajući čelik dobre kvalitete.
2. Temperatura, brzina protoka i biološka vezanost
Visoka temperatura ubrzava reakciju korozije, visoka brzina protoka pojačava erozijsku koroziju, a biološko obraštanje može uzrokovati lokalnu koroziju. Odabir materijala treba sveobuhvatno uzeti u obzir ove dinamičke čimbenike.
3. Ekonomičnost i troškovi punog životnog ciklusa
Iako legura titana ima veliko početno ulaganje, njezin ultra dug životni vijek (do 50 godina ili više), iznimno niski zahtjevi za održavanjem i visoka pouzdanost čine je superiornom u odnosu na obične materijale u smislu ukupnog troška životnog ciklusa. Dugoročno, to je najbolja ravnoteža između sigurnosti i ekonomičnosti.
4, Zaključak i perspektiva: Ukratko, titan i legure titana trenutno su najjači metalni materijali u smislu otpornosti na koroziju u morskoj vodi. Njihova samopasivacija, sposobnost samopopravljanja, prilagodljivost okolišu i izvrsna mehanička svojstva čine ih izvanrednim čak i pod ekstremnim uvjetima kao što su duboko more, visoka temperatura, visoka sol i velika brzina protoka. Postali su nezamjenjivi osnovni materijali za vrhunsku-nautičku opremu.
Trend budućeg razvoja bit će usmjeren na:
Razvoj jeftinih-titanovih legura za smanjenje troškova sirovina i proizvodnje; Proboj u tehnologiji pripreme velikih-komponenti, poboljšanje veličine i sposobnosti oblikovanja odljevaka;
Primjena naprednih proizvodnih procesa, kao što je 3D ispis složenih strukturnih komponenti, za smanjenje gubitka materijala; Optimizacija tehnologije zavarivanja i spajanja radi poboljšanja otpornosti na koroziju i pouzdanosti spojeva;
Izgradnja interaktivne baze podataka materijalnog okruženja za podršku inteligentnom odabiru materijala i predviđanju životnog vijeka. S napretkom strategije izgradnje pomorske sile i sve većom potražnjom za-razvojem na moru, legure titana i drugi-materijali otporni-na koroziju visokih performansi igrat će kritičniju ulogu u polju pomorskog inženjerstva. Znanstveni odabir materijala, standardizirana uporaba, redovita testiranja i održavanje bit će temeljno jamstvo za osiguravanje dugoročno-sigurnog rada pomorskih objekata.
Zatražite ponudu
Email:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
