Tấm titan mang lại khả năng chống ăn mòn đặc biệt và cường độ riêng cao trong các ứng dụng xử lý hóa học, kỹ thuật hàng hải, hàng không vũ trụ và năng lượng hydro mới nổi. Ví dụ: các tấm xốp luyện kim bột titan của TOPTITECH, chịu được nhiệt độ lên tới 300 độ trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong các chất điện phân giàu axit, kiềm và clorua-giàu clorua-cho phép hiệu suất lọc đáng tin cậy trong các cơ sở lọc dầu, sản xuất dược phẩm và công nghiệp hạt nhân. Tuy nhiên, ngay cả titan-mặc dù có màng TiO₂ thụ động mạnh mẽ-vẫn dễ bị tổn thương trước các cơ chế phân hủy cục bộ trong các điều kiện khắc nghiệt cụ thể. Ăn mòn kẽ hở, giòn do hydro, mài mòn và-quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao đều có thể làm giảm tuổi thọ sử dụng sớm khi các thông số vận hành vượt quá ngưỡng tới hạn.
Bài viết này cung cấp cho các kỹ sư, người giám sát bảo trì và người xác định vật liệu các chiến lược khả thi trên bốn lĩnh vực quan trọng: lựa chọn cấp độ vật liệu, kiểm soát môi trường, kỹ thuật bề mặt và các quy trình bảo trì hệ thống. Mỗi phần cung cấp các thông số có thể định lượng và ngưỡng quy trình cần thiết để tối đa hóa tuổi thọ của tấm titan trong các nhà máy hóa chất, nền tảng ngoài khơi, cấu trúc hàng không vũ trụ và thiết bị truyền nhiệt công nghiệp.
1. Lựa chọn vật liệu: Tối ưu hóa cấp độ cho phương tiện linh hoạt
Không phải tất cả các loại titan đều hoạt động như nhau khi bị ăn mòn. Các loại tinh khiết về mặt thương mại-TA1 (Cấp 1), TA2 (Cấp 2) và TA3 (Cấp 3)-cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong hầu hết các môi trường oxy hóa, trong đó TA2 đóng vai trò là lựa chọn công nghiệp mặc định nhờ sự kết hợp cân bằng giữa độ bền, khả năng định dạng và khả năng hàn. TA1 cung cấp độ dẻo tối đa cho các ứng dụng vẽ sâu, trong khi TA3 mang lại độ bền kéo cao hơn (khoảng 450 MPa) với chi phí giảm khả năng tạo hình.
Tuy nhiên, titan nguyên chất dễ bị tổn thương đáng kể trong các môi trường hóa học cụ thể. Axit hydrofluoric tấn công mạnh mẽ titan ở bất kỳ nồng độ nào. Axit khử-bao gồm axit clohydric và axit sunfuric-có thể làm mất ổn định màng thụ động dưới sự kết hợp nồng độ-nhiệt độ nhất định. Môi trường khí clo ướt cũng gây rủi ro cho các loại tiêu chuẩn.
Đối với những điều kiện khắc nghiệt này, các loại hợp kim-palađi mang lại khả năng bảo vệ vượt trội. TA9 (Ti-0,2Pd, Cấp 7) và TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni, Cấp 12) kết hợp các chất bổ sung kim loại quý làm giảm quá mức điện thế tiến hóa hydro, chuyển khả năng ăn mòn sang vùng thụ động ngay cả trong môi trường axit khử. TA10 thể hiện khả năng chống ăn mòn kẽ hở vượt trội và vượt trội hơn TA2 trong môi trường chứa clorua và môi trường khử. TA9 mang lại khả năng chống ăn mòn nâng cao so với TA2 trong khi vẫn duy trì khả năng hàn tốt. Đối với các ứng dụng liên quan đến clo bão hòa có vết muối ở nhiệt độ 120–130 độ và pH 2, Ti-0,5Pd (Cấp 7) mang lại khả năng chống ăn mòn kẽ hở đã được chứng minh.
- Giao thức lựa chọn:
Khi chỉ định tấm titan theo tiêu chuẩn ASTM B265-tiêu chuẩn quản lý bao gồm dải, tấm và tấm hợp kim titan đã ủ-các yêu cầu về thành phần hóa học đối với nitơ, cacbon, hydro, sắt và oxy phải được xác minh theo môi trường sử dụng dự định.
