Titano plyšių korozijos charakteristikos ir modeliai
Plyšinė korozija yra lokalizuotas korozijos reiškinys, kuris paprastai atsiranda sandariuose{0}}tarpuose. Šie tarpai gali atsirasti dėl konstrukcijos konstrukcijos (pvz., flanšinių jungčių, tarpiklių paviršių, vamzdžių -į-vamzdžio lakštų plėtimosi ir varžtų arba kniedytų jungčių) arba dėl nuosėdų susidarymo ir paviršius dengiančių nuosėdų. Ankstyvieji tyrimai parodė, kad titanas nepatiria plyšių korozijos jūros vandens ir druskos purškimo aplinkoje. Tačiau vėlesni tyrimai atskleidė, kad titano įranga gali nukentėti nuo plyšinės korozijos aukštos -temperatūros chlorido terpėje (pvz., jūros vandens šilumokaičiuose), šlapiose chloro dujose (pvz., šlapio chloro dujų apvalkale-ir{12}}vamzdžių kondensatoriuose), oksidacijos inhibitorių{13}}ir tirpaluose, kuriuose yra druskos rūgšties.
Titano plyšių korozijai įtakos turi keli veiksniai, įskaitant aplinkos temperatūrą, chlorido tipą ir koncentraciją, pH vertę, plyšio dydį ir geometrinę formą. Be to, plyšiai, susidarę tarp titano ir nemetalinių medžiagų (tokių kaip PTFE arba asbestas), yra labiau jautrūs plyšių korozijai nei tie, kurie susidaro tarp titano paviršių.
Titano plyšių korozijos charakteristikos ir modeliai
1. Inkubacinio laikotarpio buvimas
Plyšinė korozija paprastai praeina inkubacinį periodą, kurio trukmė priklauso nuo įvairių veiksnių, tokių kaip aplinkos temperatūra, chlorido tipas ir koncentracija, oksidatoriaus koncentracija, kontaktinės medžiagos, tirpalo pH ir plyšių matmenys. Natrio chlorido tirpaluose didesnė chlorido jonų koncentracija, padidėjusi temperatūra ir žemesnis pH sutrumpina inkubacijos laikotarpį, todėl korozija tampa jautresnė.
2. Plyšio tirpalo sudėties pakeitimai
Įtrūkimo viduje esančio tirpalo sudėtis skiriasi nuo masinio tirpalo sudėties. Paprastai deguonies koncentracija plyšio viduje yra mažesnė, o chlorido ir vandenilio jonų koncentracija yra didesnė, todėl labai sumažėja pH (kuris gali nukristi žemiau 1). Be to, elektrodo potencialas plyšyje tampa neigiamas, todėl titanas tampa aktyvesnis. Elektrocheminiai tyrimai rodo, kad titano jautrumas plyšinei korozijai yra tokia tvarka: Cl⁻ > Br⁻ > I⁻, tai reiškia, kad chloridinė aplinka kelia didžiausią pavojų, priešingai nei titano taškinės korozijos elgesys.
3. Lokalizuotas korozijos pobūdis
Plyšių korozija dažniausiai atsiranda tam tikrose plyšio vietose, o ne visame paviršiuje. Pasibaigus inkubaciniam laikotarpiui, korozija greitai progresuoja dėl autokatalizinio mechanizmo, galiausiai sukelianti vietinę perforaciją ir gedimą.
4. Vandenilio absorbcijos reiškinys
Plyšinės korozijos metu dažnai stebima vandenilio absorbcija, o mikroskopinis tyrimas gali atskleisti titane esančius adatinius{0}}hidridus. Didėjant vandenilio kiekiui, kaupiasi paviršiaus hidridai, kurie pagreitina koroziją. Tuo tarpu vandenilis difunduoja į metalą, o vidinės hidrido nuosėdos gali būti plyšio pradžios vieta įtempių korozijos įtrūkimams, padidinant medžiagos trapumo ir lūžimo riziką.
5. Korozijos proceso etapai
Titano plyšio korozija vyksta dviem etapais:
Inkubacinis periodas: Iš pradžių deguonis vienodai suvartojamas plyšio viduje ir išorėje per katodines reakcijas. Kadangi plyšio viduje išsenka deguonis, katodinės reakcijos vyksta tik išorėje, o plyšyje dominuoja anodinis titano tirpimas.
Aktyvus tirpimo laikotarpis: Nuolat kaupiantis titano jonams plyšyje, chlorido jonai migruoja į vidų, kad išlaikytų įkrovos balansą. Titano jonai hidrolizuojasi, sudarydami titano hidroksidą (Ti(OH)4), kuris dehidratuojasi iki TiO₂. Hidrolizės reakcija sumažina pH, dar labiau suardo pasyviąją plėvelę ir pagreitina koroziją.
6. Plyšio geometrijos įtaka
Plyšių korozijai įtakos turi geometriniai veiksniai, tokie kaip plyšio ilgis, plotis ir vidinio bei išorinio paviršiaus ploto santykis. Eksperimentų rezultatai rodo, kad siauri plyšiai (plotis mažesnis nei 0,5 mm) yra daug labiau linkę į koroziją nei platesni. Šis poveikis turi būti nustatytas atliekant konkrečius eksperimentinius tyrimus, o ne teorines prognozes.
7. Prevencinės priemonės
Siekiant pagerinti titano atsparumą korozijai mažinant neorganinių rūgščių kiekį ir sumažinti jautrumą plyšinei korozijai, dažniausiai naudojami titano lydiniai, tokie kaip Ti-Pd ir Ti-Ni-Mo, nes jie pasižymi geresnėmis savybėmis, palyginti su komerciniu grynu titanu, ypač Ti{3}}Pd lydiniais. Be to, šie paviršiaus apdorojimo būdai gali padidinti titano atsparumą plyšių korozijai:
Paladžio danga: Paladžio dangos padengimas plyšių vietose padidina atsparumą korozijai.
Terminis oksidacijos apdorojimas: Sudaro stabilų oksido sluoksnį, pagerina atsparumą korozijai.
Anodinė oksidacija: sustiprina pasyvavimo plėvelę, padidina atsparumą korozijai.
Išvada
Titano plyšių korozijai įtakos turi aplinkos veiksniai, tirpalo sudėtis ir plyšių geometrija, vykstanti inkubacijos ir aktyvaus tirpimo fazėje. Autokatalizinis plyšių korozijos pobūdis leidžia jai greitai vystytis, kai tik pradedama, o tai sukelia įrangos gedimą. Didelės-rizikos aplinkoje parenkant tinkamas lydinio medžiagas, optimizuojant konstrukcinį dizainą ir naudojant tinkamą paviršiaus apdorojimą galima veiksmingai sumažinti titano plyšių korozijos riziką.
