一.钛及钛合金

中国钛合金的生产与国外基本同步,但其推广应用要掉队一些,尤其是民用。同时因为近几年来国外走私钛材及一些设备加工企业的无序竞争,一些不具备生产能力的企业和一些中小乡镇企业采用劣质质料或以次充好也在一定程度上侵扰了钛设备市场,使设备使用厂家谈'钛'色变,因此这种状况也对中国的钛设备行业的发展起到一定阻碍作用,须引起相关管理部门的注意,并且也应成为正在发展的其他特材的前车之鉴,

常用钛材牌号(有国家质料标准)

TA1(Grade2)工业纯钛

TA2(Grade3)工业纯钛

TA9(Grade11)Ti-0.2Pd TA10(Grade12)Ti-0.3Mo-0.8Ni TC4(AB-1)Ti-6Al-4V 1.钛材的耐腐蚀特点

钛是具有强烈钝化倾向的金属,在空气中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜,即使因为某些原因膜遭破坏,也能迅速自动恢复。因此钛在氧化性、中性介质中具有优异的耐腐蚀性。

因为钛的伟大钝化性能,在许多情况下与异种金属接触时,并不加快腐蚀,而可能加快异种金属的腐蚀。如在低浓度非氧化性的酸中,若将Pb、Sn、Cu或蒙乃尔合金与钛接触形成电偶时,这些个质料腐蚀加快,而钛不受影响。而在盐酸中,钛与低碳钢接触时,因为钛表面产生新生氢,破坏了钛的氧化膜,不仅引起钛的氢脆,而且加快钛的腐蚀,这可能是因为钛对氢有高度的活性所致。

钛中的含铁量对某些介质中的耐腐蚀性能有影响,铁增多的原因除原质料的原因外,每每是焊接时沾污的铁渗入焊道,使焊道中局部含铁量增高,这时候腐蚀具有不匀称的性质。使用铁件支撑钛设备时,铁钛接触面上的铁沾污几乎是不成避免的在铁沾污区腐蚀加速,出格是在有氢存在的情况下。当沾污表面的钛氧化膜发朝气械损坏时,氢就渗入金属,按照温度、压力等条件,氢发生相应的扩散,这使钛产生不同程度的氢脆。因此钛在中等温度和中等压力和含氢系统中使用要避免表面铁污染。

在一般情况下,钛不会发生孔蚀。

钛还具有抗腐蚀委顿稳定性。

钛耐漏洞腐蚀性能较好,尤其是Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金,因此Ti-0.3Mo-0.8Ni及Ti-0.2Pd合金广泛用于容器设备的密封面质料,以解决设备密封面漏洞腐蚀问题。

2.钛材的应用

因为钛材的优良耐腐蚀性能,钛材广泛应用于石油、化工、制盐、;制药、冶金、电子、航空、航天、海洋等相关领域。

钛对大多数盐溶液来说具有良优异的耐蚀性,如钛在氯化物溶液中比高铬镍钢耐蚀,并无孔蚀现象。但在三氯化铝中腐蚀率较高,这与三氯化铝水解后产生浓盐酸有关。钛对热的亚氯酸钠和各种浓度的次氯酸盐也有良好的稳定性。因此钛材广泛用于真空制盐和漂粉精行业。

钛对大多数的碱溶液具有良好的耐蚀性。钛在浓度小于50%的氢氧化钠和氢氧化钾溶液中较为稳定。如果碱溶液中含有氯离子或氯化物,则其耐蚀性甚至跨越镍和锆。但在温度和浓度增大的情况下,腐蚀会增大。此刻氯碱行业是国内民用钛材应用的最大领域。

钛在干燥的氯气中不耐蚀,同时有着火的危险,但在潮湿的氯气中具有很高的稳定性,跨越锆、哈氏合金C及蒙乃尔合金,甚至在饱和氯气的硫酸、盐酸和氯化物等介质中也稳定,所以钛材是硫酸法钛白粉生产关键设备的首选质料。

因为钛材在碳氢化合物中的耐蚀性很好,甚至在含有酸及氯化物类杂质时也很好。因此钛材在有机化工中也广泛应用,如PTA(精对苯二甲酸),PVA(维尼纶)等。

钛材在海水中具有优异的耐腐蚀性能,因此钛材也广泛应用于海洋石油钻井平台,海水淡化等海洋领域。

3.国内推广应用状况

国内尚无钛制焊接压力容器国家标准,但在容规的相关章节中有部分申明,新的《钛制焊接压力容器》(小鸡鸡4750-2000)正在审定过程中。

自身的努力并在社会各界的撑持下,近几年发展很快,尤其是在一些重大钛设备的国产化研制乐成,引起了国内外的广泛正视。

此刻国内钛设备用钛材主要由宝鸡有色金属加工厂生产,同时也在积极发展钛合金产业,并且发展速度较快。此刻国内钛材基本可以实现自给,并有部分出口。

二.镍及镍基合金

镍及镍基合金的国内生产状况

国内工业用纯镍完全可以自行生产,但一些镍基合金则主要依赖进口。

镍及镍基合金品类(部分有国家质料标准):

Ni Nickel 200 Permanickel 300 Nickel 201 Darmanickel 301 Ni-Cu Monel 400 Monel K-500 Monel 401 Monel 502 Monel 404 Monel R405 Ni-Cr 0Cr30Ni70 Corronel 230(Cr35Ni65)

Inconel 671(Cr50Ni50)

Ni-Mo-(Fe)Hastelloy A(Ni60Mo19Fe20)Hastelloy B(0Ni65Cr28Fe5V)

Hastelloy B-2(00Ni70Mo28)

Ni-Cr-Fe Corronel 600 Corronel 702 Corronel 601 Corronel 706 Corronel 625 Corronel 18 Corronel X-750 Ni-Cr-Mo-(W、Cu)Hastelloy C(Ni60Cr16Mo16W4)

Hastelloy C-276(000Cr16Ni60Mo16W4)

Hastelloy C-4(000Cr16Ni60Mo16Ti)

Hastelloy N(0Cr7Ni75Mo16)

BMI-HAPO-20(0Cr25Ni60Mo6Cu3)

Hastelloy G(0Cr22Ni55Mo6Cu2Nb2 Ni-Fe-Ni Incoloy 800 Incoloy 900 Incoloy 802 Incoloy 825

常用的镍及镍基合金型号有,纯镍N6;Monel 400;Hastelloy B、Hastelloy B-2;Hastelloy C-276等

镍及镍基合金的耐腐蚀性能

镍具有较大的转入钝态的倾向。在一般温度下镍的表面覆盖一层氧化膜,这层氧化膜使它在水及许多盐类水溶液中具有耐蚀性。

镍在非氧化性稀酸中,如15%盐酸、17%硫酸和许多有机酸中,在室温下相当稳定。但在增加氧化剂(FeCl二、CuCl二、HgCl二、AgNO3和次氯亚酸盐)和通气时,镍的腐蚀速度显著增加。

镍在所有碱类溶液中,不论时高温的和熔融的的碱都完全稳定,这是镍的突出特性。

蒙乃尔合金在还原性介质中比镍耐腐蚀,在氧化性介质中又较铜耐腐蚀,在磷酸、硫酸、盐酸、盐类溶液和有机酸中都比镍和铜更为耐腐蚀。

不论什么浓度的氢氟酸中,在氧进入不多时蒙乃尔合金很耐蚀。但当溶液中有充气和有氧化剂时,或者溶液中存在铁盐、铜盐等有害杂质时,它耐氢氟酸性能降落。在金属质料中除铂、银外,它是耐氢氟酸腐蚀的最好质料之一。

在苛性碱溶液中它很耐蚀,但当氢氧化钠浓度很高时,蒙乃尔合金的耐腐蚀性虽比镍差一些,但仍比其他金属质料耐碱。

蒙乃尔合金容易产生引力腐蚀开裂,最幸亏530-650℃退火消弭应力后使用。

哈氏合金常用的是哈氏B(B-二、B-3)和哈氏C-276,它们在非氧化性的无机酸和有机酸中有高的耐蚀性,如耐70℃的稀硫酸,耐所有浓度的盐酸、磷酸、醋酸和蚁酸,出格能耐热浓盐酸。

哈氏合金在苛性碱和碱溶液中是稳定的,在有机介质、海水及淡水中完全稳定。

三.白铜(B10、B30)

白铜是铜镍合金,白铜国内可以餍足生产,主要由洛铜生产。

白铜的耐蚀性能基本与纯铜相仿,在无机酸中,出格是硝酸中会发生紧张的腐蚀。但对于浓度70%的氢氟酸,在无氧及低于沸点的情况下是耐蚀的。在有机酸中白铜腐蚀不大,在碱性溶液和有机化合物中腐蚀率很小。

在苛化法烧碱中,或在隔膜电解烧碱中,可以采用B30(70-30铜镍合金来代替纯镍制造膜式蒸发器设备,出格是降膜部分,它不仅可以提高使用生存的年限,而且可以节约70%的镍。B10(91-9铜镍合金)也可以代替纯镍来制造升膜蒸发器的蒸发管、蒸发室等设备。

白铜在海水中具有较高的耐蚀性,因此用海水冷却的换热器经常采用B10、B30的白铜。

四.锆材Zirconium

常用锆及锆合金牌号:

非核用锆R6070二、R60703、R6070四、R60705、R60706

中国虽然没有锆和锆合金容器的规范,但已能生产核用和非核用的锆材。

锆有比不锈钢、镍基合金、钛更优异的耐腐蚀性能,力学性能和工艺性能也很适于制造容器及换热器。但因为价格昂贵,过去使用较少。但随着国内化工行业的发展,许多强腐蚀的设备正在越来越多地采用锆材,大大提高设备生存的年限及可靠性,取患上更好的经济效益。今朝从锆材的生产,到设备的设计、制造和检验技术也已日渐成熟,为锆容器的广泛应用提供了基础。

五.钽材Tantalum:(Ta1、Ta二、TaNb3、TaNB20)

钽有很高的化学稳定性,某些方面钛、镍基合金及不锈钢,近似于铂和玻璃。

钽在150℃以下抗化学腐蚀及大气腐蚀的能力很强,即使在污染的工业大气中也是耐蚀的。

钽耐沸腾温度下不论什么浓度的盐酸和硝酸,耐室温至150℃的发烟硝酸和发烟硫酸所组成的混合酸。除氢氟酸、发烟的三氧化硫及高温的浓硫酸和浓磷酸外,钽对其他的酸都是稳定的。

钽在200℃以下的酸性和碱性介质中有很高的稳定性,甚至比金、铂都高。

钽在浓碱液中耐腐蚀性欠好。不赖碘化钾及含氟离子的溶液。

钽的腐蚀是匀称的周全腐蚀,对暗语不聪明感,不发生腐蚀委顿和腐蚀破裂等局部类型的腐蚀。利用钽的这一特性,可以做包复和衬里质料。

六.其他特种金属质料双相钢AL-6XN 1.双相钢

低级双相不锈钢(2304型)

标准双相不锈钢(2205型)

超级双相不锈钢(2507型)

对于铁素体-奥氏体双相不锈钢来说,它兼有铁素体钢和奥氏体钢的特性。奥氏体的存在,降低了高铬铁素体钢的脆性,防止了晶粒长大倾向,提高了铁素体钢的韧性和可焊性。铁素体的存在,提高了Cr-Ni奥氏体钢的屈服强度,同时使钢具有抗应力腐蚀及焊接时热裂倾向小等特点。这类钢含有较高Cr、Ni、Cu、Mo等耐蚀合金元素。尽管双相组织易引起微电池腐蚀,但如果合金元素含量达到一定值时,使两相均有可能在介质中发生钝化,不出现双相选择性腐蚀,其耐均有腐蚀及孔蚀性能良好。

今天,双相不锈钢用于各种应用领域,不仅在化工、石化和制药工业应用,还用于纸浆和造纸工业、食品和饮料工业和修建、楼房和结构方面。

但双相不锈钢最重要的应用是化工、化肥、石化、电力和纸浆造纸工业中反应器和其他工业设备。在大多数应用中,双相不锈钢被以为是具有成本效益的替代质料,填补了普通奥氏体钢如316L和较高合金之间的空白。

尽管一般以为使用双相合金是因为他们的耐化学产品的腐蚀性能,但最重要患上是在那一些奥氏体不锈钢不具足够耐孔蚀和应力腐蚀断裂性能的热水溶液介质中。

2.AL-6XN AL-6XN合金是美国发现的超奥氏体不锈钢,它比标准的300系列合金对氯离子具有较高的抗点蚀、漏洞腐蚀和压力漏洞腐蚀能力,比传统的抗腐蚀镍基合金成本低。

在不锈钢中Cr、Mo、Ni、C分别对不同的介质具有抗腐蚀性。Cr是在自然和氧化环境中抗腐蚀代表,Cr、Mo、Ni的含量增长增加了抗点蚀能力,镍提供了奥氏体结构,镍钼增加了对氯离子的压力漏洞腐蚀能力和对降低环境的抗腐蚀能力。

高镍(24%)-钼(6.3%)合金AL-6XN具有较好的抗压力漏洞腐蚀能力。钼具有抗氯离子点蚀能力,镍进一步加强抗点蚀能力,而且能提供比300奥氏体不锈钢更高的强度,因此经常应用于设备中较薄的部分。在AL-6XN中,较高含量的铬、钼、和镍也提供了不锈钢的成形和焊接时的抗腐蚀性能力。

AL-6XN高铬、钼、镍和氮使AL-6XN具有较好的抗氯离子点蚀能力、漏洞腐蚀,这就使AL-6XN应用于很多环境如:食品、海水或其它化工环境

本年该不锈钢初次在国内使用,是国内某大型化工厂进口的原质料(AL-6XN板材、管材及焊丝),由南京宝色钛业有限公司承担成套设备制造(共11台),并由合肥通用所承担监制,现该批设备已基本落成。

七.复合质料

尽管特种金属质料具有各自的较好的耐腐蚀性能,但同时也相对价格较高,这也是此中一些不能大面积推广的原因之一,但金属复合技术又从另外一方面增进了这些个特种金属质料的应用。

金属复合质料是由a、b、c等若干金属或合金组元,经不同的加工工艺复合而成的新金属质料,各界面形成金属键结集合,具有原单体金属质料划一或更佳的性能。它既不是a也不是b(或c)。它综合了构成组元的优点,而使单组组元的性能不足患上到克服,它即优化了质料设计,又体现了合理使用质料的原则,是当前质料科学与工程的发展方向之一。

复合方式:爆炸复合、爆炸-轧制复合、轧制复合,现国内大多采用爆炸复合方式。

复合质料品种:复合板(两层、三层)、复合棒、复合管

优点:复层质料与基层质料性能的合理组合和配比;

按照需要确定两种质料的厚度比;

节约珍贵希缺金属,降低设备造价;

减少结构设计厚度或提高结构的使用应力;

应用到冶金、石油、化工、制盐、制碱、电力等工业生产中,收到极好的经济效益。

今朝国家已有复合质料的相关国家标准,如GB8547-87《钛-钢复合板》、GB8546-87《钛-不锈钢复合板》、小鸡鸡4733-94《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》等。

综上所述,因为特种金属质料具有良好的耐腐蚀性能及机械加工性能,可以大大餍足使用厂家生产设备的耐腐蚀需求并提升设备耐腐蚀等级,近十年来在国内的推广应用已取患上一定结果,但随着中国经济的快速发展,尤其是全球经济一体化格局的逐步形成及中国加入世贸组织,国内的特种金属质料的发展存在着伟大空间(包括进入国际市场),但需要国家相关行业管理部门制定须要的标准及相关政策规范,以增进全般行业的发展。.

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