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Corrosão
Titânio em diferentes meios: onde resiste e onde não resiste
O titânio não é à prova de corrosão. É protegido por uma película de óxido de alguns nanómetros de espessura que a maioria dos meios deixa intacta e que o oxigénio reconstrói. Quando a película não pode formar-se ou é retirada quimicamente, o titânio corrói-se como qualquer outro metal. De que lado dessa linha se enquadra uma condição de serviço é toda a questão.
A corrosão é uma questão química, Não uma questão material. Diga-nos o meio, a temperatura e se o sistema está sempre estagnado, e indicaremos a base da recomendação de grau por escrito. Enviar as condições de serviço
O filme, não o metal
Exposto ao ar ou a qualquer meio que contenha água, o titânio forma uma camada coerente de dióxido de titânio em milissegundos. A camada é fina — alguns nanómetros — aderente, e Auto-Reparadora onde quer que o oxigénio possa atingir a superfície. O metal por baixo é termodinamicamente reactivo; o filme é o que o torna útil.
Tudo o que daí decorre tem uma vantagem prática. O titânio não resiste à corrosão por ser nobre. Resiste ao ser passivados, e a passivação é uma questão de fornecimento: o filme precisa de oxigênio e precisa da química local para não dissolvê-lo. Dois modos de falha cobrem quase todas as falhas de campo.
- O filme é quimicamente destruído. Certos meios dissolvem o óxido mais rapidamente do que podem reformar. Os ácidos redutores e os fluoretos são os mais comuns.
- O filme está sem oxigénio. Em um intervalo apertado, o meio não pode ser reabastecido e a química local muda. Esta é a corrosão em fendas, e tem a sua própria nota nesta série — corrosão em fendas de titânio.
Onde o titânio é efetivamente imune
- Água do mar e cloretos. O titânio é o material de referência para o serviço de água do mar. A concentração de cloreto não o ataca; é um dos poucos metais que não penetra na água do mar ambiente.
- Meios oxidantes. O ácido nítrico, o ácido crómico, o hipoclorito e o cloro húmido deixam a película intacta ou reconstroem-na. O serviço de ácido nítrico em uma ampla faixa de concentração à temperatura ambiente é uma aplicação padrão, com o ataque confinado a altas concentrações a temperaturas elevadas.
- Álcalis. O titânio é usado no serviço cáustico onde a temperatura permanece dentro da escala que o desenho chama para fora.
- A maioria dos meios orgânicos. Os ácidos orgânicos, aldeídos, cetonas e correntes de hidrocarbonetos são geralmente benignos, com o metanol como a excepção notável abaixo.
Onde não é
Esta é a metade da lista que é omitida das fichas de dados materiais, e é a metade que custa dinheiro.
| Médio | Comportamento | O que decide o resultado |
|---|---|---|
| Ácido fluorídrico, fluoretos | Ataca o titânio em concentrações muito baixas-o fluoreto do traço em um córrego de outra maneira inofensivo é bastante | Presença de flúor. Esta é a única espécie a examinar antes de citar um permutador ou navio de titânio |
| Ácido clorídrico | Redução. Ataques em grande parte da faixa de concentração e mais rápidos à medida que a temperatura aumenta | Concentração, temperatura e se existe um oxidante para manter a película reparada |
| Ácido sulfúrico | Redução em concentrações baixas e moderadas. O ácido aerado diluído é agressivo; o ácido concentrado comporta-se de novo de forma diferente | Concentração e temperatura. Ambas as extremidades da Gama precisam de verificação, Não uma |
| Ácido fosfórico | O ataque se desenvolve em maior concentração e temperatura | Concentração, temperatura e traços de fluoreto no ácido |
| Metanol anidro | Corrosão sob tensão em um meio que parece inofensivo em um gráfico de compatibilidade | Teor de água. Pequenas adições de água a inibem, razão pela qual a especificação da água é importante |
| Gás cloro seco | Comportamento diferente do cloro húmido; a película não é mantida sem humidade | Teor de humidade do gás |
| Hidrogénio | Fragilidades de hidrogénio absorvidas, particularmente a temperaturas elevadas e nas classes de resistência mais elevada | Temperatura, pressão parcial do hidrogénio e resistência ao grau |
As variáveis que realmente movem a resposta
Uma tabela de compatibilidade fornece um ponto de dados. O serviço Real fica em algum lugar em vários eixos ao mesmo tempo, e os que mudam o veredicto são:
- Temperatura. O aumento da temperatura acelera as reacções de dissolução da película muito mais do que acelera a repassivação. Um meio que é benigno no ambiente não é frequentemente benigno a 80 C, e a alteração não é gradual.
- Oxidantes presentes. Os iões férricos, os iões cúpricos, o nitrato e o oxigénio dissolvido ajudam a manter a película intacta. A sua presença pode converter um ácido redutor agressivo num ácido reparável — e a sua ausência (sistemas desaerados, estagnados e selados) pode remover a protecção de uma corrente que parecia boa no laboratório.
- Aeração e fluxo. O meio aerado em movimento fornece oxigénio. O meio estagnado e desaerado não, e a estagnação é também a forma como as fendas se formam.
- Espécies vestigiais. O fluoreto numa corrente de ácido fosfórico, o cloreto num processo oxidante ou os iões de metais pesados lixiviados do equipamento a montante alteram a química local sem alterar a folha de especificações.
- Acoplamento galvânico. O acoplamento de titânio a um metal menos nobre pode proteger o titânio e sacrificar o outro metal. O acoplamento a um metal mais nobre deixa o titânio sem protecção catódica e os concentrados atacam noutro local.
O que colocar no inquérito
Só podemos confirmar uma nota em relação ao meio, e o meio é geralmente resumido no inquérito como uma palavra. Os cinco pontos que nos permitem responder correctamente são: composição incluindo espécies vestigiais, concentração, temperatura e se ciclos, aeração e estado de escoamento (incluindo se o sistema está sempre estagnado ou desligado molhado), e a vida útil do projeto. Com esses, o texto explicativo da nota e o formulário são geralmente diretos. Sem eles, qualquer resposta é um palpite com um certificado anexado.
Quando um meio se situa próximo do limite, a resposta honesta é que os dados laboratoriais e a experiência de serviço discordam, e a decisão pertence a um ensaio de corrosão e não a uma cotação. Dizer isso cedo é mais barato do que descobri-lo na primeira reviravolta. Enviar as condições de serviço com o inquérito e indicaremos a base da recomendação por escrito.
FAQ
Perguntas frequentes
O titânio é totalmente resistente à corrosão?
Não. A resistência do titânio provém de uma película de óxido passiva, não do metal ser nobre. Em meios que dissolvem o filme mais rapidamente do que ele reforma — ácido fluorídrico e fluoretos acima de tudo, reduzindo ácidos à temperatura, metanol anidro — ele corrói. Também corrói em espaços apertados, onde o filme é carente de oxigénio, que é a corrosão em fendas.
Porque é que o titânio é atacado por ácido diluído, mas não por ácido concentrado?
Não é uma regra de concentração simples, é uma regra oxidante versus redutora que a concentração e a temperatura alimentam. Os meios que mantêm a película de óxido estável deixam o metal em paz; os meios que reduzem ou dissolvem quimicamente a película atacam-na. É por isso que os oxidantes adicionados e o oxigénio dissolvido podem transformar uma corrente agressiva numa corrente que pode ser reparada, e é por isso que os sistemas desaerados selados removem a protecção de correntes que foram bem testadas no ar.
O titânio resiste à água do mar?
Sim. As soluções ambientais de água do mar e de cloreto não expelem o titânio, razão pela qual é o material de referência para os Serviços Marítimos, offshore e de dessalinização. As falhas que ocorrem no serviço de água do mar são quase sempre problemas de fenda ou galvânicos nas juntas, juntas e suportes, em vez de atacar a superfície aberta exposta.
Que informações necessita para confirmar uma nota?
Composição, incluindo espécies vestigiais, tais como fluoreto, concentração, temperatura de funcionamento e ciclos, estado de aeração e caudal, incluindo paragens, e vida útil projectada. O fluoreto de traço é o item mais frequentemente omitido e o mais provável de alterar a resposta.
Pergunte sobre corrosão por meio
Enviar o desenho com a nota e a especificação aplicável. Vamos confirmar o material formulário, a rota do processo, o plano de inspeção e uma data por escrito com a cotação.