V pomorskih aplikacijah morajo biti kovinski materiali dolgo časa izpostavljeni različnim medijem z visoko slanostjo, visoko vlažnostjo, obilico kloridnih ionov in drugim korozivnim medijem, zaradi česar se lažje pojavijo poškodbe zaradi elektrokemične korozije, luknjičaste korozije, režne korozije, medkristalne korozije, napetostno korozijskega razpokanja itd. in druge oblike poškodb. Poleg tega je izbira ustreznih kovin z odlično odpornostjo proti koroziji z morsko vodo ključna za varnost, življenjsko dobo in ekonomske zahteve tako pomembnih objektov, kot so pomorske inženirske strukture, ladijska oprema, obrat za razsoljevanje morske vode in platforme na morju. Glede na trenutno znanost o materialih in inženirsko prakso so TI in titanove zlitine najmočnejši kovinski materiali proti koroziji v morski vodi in njihove splošne zmogljivosti v različnih morskih vrstah so v ospredju.
1, Titan in titanove zlitine: "krona" odpornosti proti koroziji z morsko vodo.
Med vsemi znanimi materiali so titan in njegove zlitine postale najboljša kovina za odpornost proti koroziji v morski vodi pri sobni temperaturi in jih imenujemo "morske kovine". Razlog, zakaj je tako odporen proti koroziji, je tvorba hitro{1}}nastajajoče, goste, stabilne in-samozdravljive pasivne plasti titanovega dioksida (TiO ₂) na njegovi površini. Oksidni film je mogoče hitro obnoviti v nekaj sekundah, ko je mehansko poškodovan ali kemično erodiran.5 Ko je zaščitni film poškodovan, je osnovna kovina učinkovito izolirana od korozivnega sredstva, s čimer se doseže dolgoročna-zaščita.
1. Prilagodljivost celotnemu okolju
Titanove zlitine kažejo izjemno nizke stopnje korozije v različnih predelih morske vode, vključno z atmosferskimi območji, območji brizganja, območji plimovanja, popolnoma potopljenimi območji ter celo onesnaženo morsko vodo in morskim blatom. Podatki raziskav kažejo, da se na tipičnih morskih območjih, kot sta Južnokitajsko morje in Vzhodnokitajsko morje, po 16 letih neprekinjene izpostavljenosti stopnja korozije titanovih zlitin nagiba k ničli, kar dokazuje skoraj "trajno" vzdržljivost.
2. Izjemna odpornost na lokalno korozijo
V primerjavi z materiali, kot so nerjavno jeklo in bakrove zlitine, titanove zlitine skoraj ne doživljajo luknjičaste korozije, špranjske korozije ali interkristalne korozije. Celo v morski vodi z vsebnostjo peska, visokim pretokom in močnim onesnaženjem lahko površinski pasivacijski film še vedno ostane nedotaknjen in ima močno odpornost proti eroziji in koroziji.
3. Odlično celovito ujemanje zmogljivosti
Titanova zlitina nima samo odlične odpornosti proti koroziji, ampak ima tudi visoko trdnost, nizko gostoto (približno 57 % jekla), visoko specifično trdnost, dobro žilavost in učinkovitost varjenja ter ne-magnetne lastnosti. Posebej primeren je za aplikacije, kot so globokomorske-podvodne naprave, ladijski pogonski sistemi, sonarni deflektorji itd., ki zahtevajo visoko lahkost, prikritost in strukturno trdnost.
4. Praktično inženirsko preverjanje uporabe
Titanove zlitine se v veliki meri uporabljajo v ruski ladjedelništvu; njegova jedrska podmornica "razreda Typhoon" je zgrajena z dvojno lupino iz titanove zlitine in doseže globino 914 metrov; Titanova zlitina GR5 se uporablja tudi za izdelavo tlačno odpornih lupin kitajske podmornice s posadko Jiaolong. Ameriški hidrogliserji so opremljeni s propelerji iz titanove zlitine, ki prinašajo 15 % večjo pogonsko učinkovitost in neverjetno življenjsko dobo. Ti uspehi so najboljši dokaz, da je titanove zlitine mogoče uporabiti v izjemno morskem okolju.
2, Primerjava drugih visoko zmogljivih kovinskih materialov, odpornih proti koroziji, v morski vodi
Čeprav ima titanova zlitina najboljše lastnosti, je precej draga, zato v praksi pogosto uporabljamo druge kovinske materiale, ki imajo dobro korozijsko odpornost, da jo zamenjamo ali pomagamo.
1. Zlitine z visoko vsebnostjo niklja (Monel, Hastelloy, Inconel)
Je zelo odporen proti koroziji in oksidaciji kloridnih ionov, tudi pri potopitvi v morsko vodo in v okolju z visoko temperaturo.
Monel zlitina (Ni Cu) je še posebej primerna za komponente, kot so gredi in ventili črpalk za morsko vodo; Hastelloy se običajno uporablja v okoljih, kjer so zelo korozivni kemični mediji pomešani z morsko vodo. Njegova pomanjkljivost je, da je drag in da lahko pride do interkristalne korozije v določenih zlitinah v območju zvara.
2. Serija nerjavnega jekla (zlasti 316L, 904L in druga nerjavna jekla,-ki vsebujejo molibden)
Zaradi prisotnosti elementa molibdena (Mo) ima nerjaveče jeklo 316L znatno izboljšano sposobnost proti jamičasti koroziji s kloridnimi ioni, zaradi česar je eno najbolj priljubljenih nerjavnih jekel v pomorstvu.
904L in druga super avstenitna nerjavna jekla vsebujejo še več kroma, niklja in molibdena ter nudijo višjo stopnjo odpornosti proti koroziji za težje praktične pogoje. Kljub temu lahko še naprej prihaja do luknjičaste in razpokane korozije, zlasti na območjih, kjer je treba uporabiti katodno zaščito, kot je območje brizganja in območje stoječe vode.
3. Zlitine bakrovega niklja (npr. cu ni 90/10,70/30) in zlitine aluminijevega brona in bakrovega niklja so odporne na biološko obraščanje z zmerno odpornostjo proti koroziji in so najboljši material, ki se uporablja za čistejše cevi v kondenzatorjih in ceveh za morsko vodo. Korozijska odpornost aluminijevega brona je boljša v morski vodi, ker je oksidni film, ki nastane na površini, kompakten in fin ter se uporablja v propelerjih, ventilih ipd. Kljub temu lahko celo dolgotrajna uporaba še vedno povzroči težave, kot sta selektivno izpiranje in korozija.
4. Raziskovanje kompozitnih materialov in novih zlitin
Amorfne zlitine nimajo zrnatega lesa in njihova lokalna odpornost proti koroziji je boljša od odpornosti tradicionalnih kristalnih materialov, zaradi česar so raziskovalni vir. 7 Medtem se razvija tudi poceni- titanova zlitina, da bi zmanjšali prag uporabe titanovih materialov in olajšali popularizacijo med velikimi-mega-projekti, kot sta most čez morje in obrat za razsoljevanje morske vode.
3, Ključni dejavniki, ki vplivajo na korozijsko odpornost materiala in predlogi za izbiro materiala
1. Spremembe v okoljskih območjih Morska navpična stratifikacija ima pomembno vlogo pri koroziji: območje brizganja ima najmočnejšo korozijo zaradi izmeničnih pogojev sušenja in vlaženja ter ustreznega kisika; vendar je območje blata anaerobno in ima počasnejšo stopnjo korozije. Zato je treba nekatere materiale različnih razredov uporabljati na različnih področjih. Na primer, v območju brizganja je treba uporabiti titanovo zlitino ali zlitino z visoko vsebnostjo niklja, v območju popolne potopitve razmislite o zlitini bakra in niklja ali kakovostnem nerjavnem jeklu.
2. Temperatura, hitrost pretoka in biološka vezava
Visoka temperatura pospeši korozijsko reakcijo, visok pretok okrepi erozijsko korozijo, biološko obraščanje pa lahko povzroči lokalno korozijo. Pri izbiri materialov je treba celovito upoštevati te dinamične dejavnike.
3. Gospodarnost in stroški celotnega življenjskega cikla
Čeprav ima titanova zlitina visoko začetno naložbo, je zaradi svoje izjemno dolge življenjske dobe (do 50 let ali več), izjemno nizkih zahtev glede vzdrževanja in visoke zanesljivosti boljša od navadnih materialov v smislu skupnih stroškov življenjskega cikla. Dolgoročno gledano je najboljše razmerje med varnostjo in ekonomičnostjo.
4, Zaključek in obeti: Če povzamemo, so titan in titanove zlitine trenutno najmočnejši kovinski materiali glede odpornosti proti koroziji z morsko vodo. Zaradi njihove samopasivacije, sposobnosti samopopravljanja, prilagodljivosti okolju in odličnih mehanskih lastnosti so izjemni tudi v ekstremnih pogojih, kot so globoko morje, visoka temperatura, visoka sol in visoka hitrost pretoka. Postali so nenadomestljivi osnovni materiali za vrhunsko pomorsko-opremo.
Trend razvoja v prihodnosti bo usmerjen v:
Razvoj poceni-cenovnih titanovih zlitin za zmanjšanje stroškov surovin in proizvodnje; Preboj v tehnologiji priprave velikih-komponent, izboljšanje velikosti in sposobnosti oblikovanja ulitkov;
Uporaba naprednih proizvodnih procesov, kot je 3D-tiskanje kompleksnih strukturnih komponent, za zmanjšanje izgube materiala; Optimizacija tehnologije varjenja in povezovanja za izboljšanje odpornosti proti koroziji in zanesljivosti spojev;
Izdelava interaktivne zbirke podatkov materialnega okolja za podporo inteligentne izbire materiala in napovedovanja življenjske dobe. Z napredkom strategije gradnje pomorske sile in naraščajočim povpraševanjem po-globokomorskem razvoju bodo titanove zlitine in drugi visoko{2}}korozijsko-odporni materiali igrali pomembnejšo vlogo na področju pomorskega inženirstva. Znanstvena izbira materialov, standardizirana uporaba, redno testiranje in vzdrževanje bodo temeljno jamstvo za zagotavljanje dolgoročnega-varnega delovanja pomorskih objektov.
Zahtevajte ponudbo
E-pošta:bjcxtitanium@gmail.com
WhatsApp:+8613571718779
