Titanyum paslanmaz, ancak korozyona uğrar. Bunlar iki farklı ifadedir ve ikisi de doğrudur. Paslanma demirin bir tepkimesidir ve titanyumda bunun gerçekleşebileceği bir demir fazı yoktur; bu nedenle karbon çeliğini yiyip bitiren turuncu tabakanın burada bir mekanizması yoktur. Korozyon daha geniş bir kelimedir ve titanyumun, pasif filmini aşan ortamlardan oluşan kısa bir listesi vardır. Cevabın işe yarar kısmı, listenin kısa olması ve sınırların üzerinde sayılar bulunmasıdır.
Titanyum korozyona neden direnir
Titanyum reaktif bir metaldir. Çıplak bırakıldığında neredeyse anında oksitlenir ve asıl mesele de budur: tepkime, tepkimeyi durduran ince ve sıkıca yapışan bir titanyum dioksit filmi üretir. Oksijen veya su varlığında çizildiğinde film neredeyse anında yeniden oluşur. Aşağıdaki her korozyon cevabı, aslında ortamın bu filmin kendini onarmasına izin verip vermediğine dair bir sorudur.
Bu aynı zamanda insanları şaşırtan tek davranışı da açıklar. Titanyum en iyi performansı yükseltgen koşullarda, en kötüsünü ise filmi yeniden oluşturacak daha az oksijenin bulunduğu sıcak indirgeyici asitlerde verir. Dolayısıyla titanyumun korozyon direnci, tek bir değeri olan tek bir özellik değildir; adı konmuş bir ortamda o filmin davranışıdır.
Titanyuma gerçekten saldıran üç ortam
| Ortam | Ne olur | Sınırın bulunduğu yer | Buna cevap veren kalite |
|---|---|---|---|
| İndirgeyici asitler, örneğin hidroklorik ve sülfürik | Film onarılamaz ve genel korozyon ilerler | Derişime ve sıcaklığa bağlıdır; inhibe edici metal iyonları sınırı hayli uzağa taşır, aşağıya bakınız | Grade 7, paladyum içeren titanyum |
| Dar bir aralıkta sıcak klorür | Aralığın içindeki kimya asidikleşir ve film yerel olarak bozulurken açık yüzey parlak kalır | Sıcaklık aşağıdaki tabloda bantlanmıştır | Sıcak tuzlu su için Grade 12, aralığın ayrıca asidik olduğu yerde Grade 7 |
| Hidroflorik asit ve serbest florür taşıyan asidik çözeltiler | Çok düşük derişimde bile pasif filme doğrudan saldırır | Genellikle bir kalite seçimi sorunu değildir; florür türlenmesi ve kanıtlanmış herhangi bir inhibitör etkisi doğrulanmalıdır | Genellikle titanyum kalitelerinin hiçbiri; malzeme veya florür değişmelidir |
Bu üçü, bir talep masasına ulaşan korozyon sorularının çoğunu kapsar. Deniz suyu, ıslak klor, açıktaki klorürler ve çoğu proses suyu, titanyumun tam da korozyona uğramadığı için seçildiği yerlerdir. Bu sayfada adı geçmeyen bir ortam, bu satırlardan birine dâhil varsayılmak yerine korozyon verileri karşısında kontrol edilmelidir.
Aralık korozyonu, bant bant
Doğru anlaşılmaya değer durum budur, çünkü hasar yereldir ve parçanın geri kalanı kusursuz görünür. Aşağıdaki değerler, alaşımsız titanyum için keskin aralıklarda nötre yakın doymuş sodyum klorür tuzlu suyunda geçerlidir. Geometri niteleyicisi bir süs değildir; değerin neye uygulandığını belirleyen şeydir.
| Sıcaklık | Kaynağın keskin aralıklardaki alaşımsız titanyum için belirttiği |
|---|---|
| 70 °C (158 °F) altında | Aralık korozyonu olası değildir |
| Yaklaşık 93 °C (200 °F) ve üzeri | Aralık korozyonu mümkün hâle gelir |
Kaynak bu iki nokta arasında bir değer vermez ve biz de bir tane uydurmayacağız. Söyleyebileceğimiz şey, kalite kararının nerede etkisini göstermeye başladığıdır: kendi Grade 12 sayfamız dar aralıklar için pratik başlangıcı kabaca 70 ila 80 °C olarak verir; bu nedenle dar bir aralıkta 70 °C üzerinde Grade 2 varsayılmak yerine kimyasal bileşim kontrol edilmelidir.
Başlangıç sıcaklığını iki şey düşürebilir ve ikisi de gerçek hizmette yaygındır: düşük pH ve yüksek kalsiyum veya magnezyum iyonu derişimleri. Yalnızca sıcaklık bakımından aralık içinde görünen bir tuzlu su, pH ve sertlik bilindiğinde aralığın dışında kalabilir; bir talebin yalnızca işletme sıcaklığını değil kimyasal bileşimi de içermesi gerekmesinin nedeni budur.
Kalite cevabı bu noktada ikiye ayrılır. Grade 12, kullanışlı aralık direncini Grade 2'nin yetersiz kaldığı noktanın çok ötesine taşır; korozyon literatüründe yüksek sıcaklıktaki tuzlu suda 250 °C ötesinde kullanışlı aralık direnci bildirimleri vardır. Bu, literatürden gelen bir yönlendirme değeridir, bir tasarım garantisi değildir. Ancak Grade 12 bir indirgeyici asit kalitesi değildir: kabaca pH 3 altında avantajı daralır ve Grade 7 doğru tercih hâline gelir. Sıcak ve asidik olan, sıcak ve nötr olandan farklı bir sorundur ve farklı kaliteler gerektirir.
İnhibitör etkisi, sayıların işe yaradığı yer
İndirgeyici asit hizmeti sabit bir hüküm değildir, çünkü küçük miktarlardaki çok değerlikli metal iyonları hidroklorik asitte titanyum korozyonunu inhibe eder ve proses akışları bunları çoğu zaman zaten içerir. 2 g/l demir(III) klorür eklenerek 200 °F (93 °C) sıcaklıkta yapılan TIMET testlerinde seyreltik hidroklorik asit, üç kaliteden ikisinde hizmette kabul edilebilir olacak korozyon hızları verir.
| Durum | Alaşımsız, Grade 2 | Grade 12 | Paladyum içeren, Grade 7 |
|---|---|---|---|
| Yüzde 3 HCl, 200 °F (93 °C), 2 g/l FeCl3 | 0.2 mpy | 1.0 mpy | 0.1 mpy |
| Yüzde 4 HCl, 200 °F (93 °C), 2 g/l FeCl3 | 0.4 mpy | 2.0 mpy | 0.3 mpy |
Kalitelerin sabit bir sıralamaya göre dizildiğini varsaymadan önce Grade 12 sütununu okuyunuz. Bu asitte Grade 12, sade Grade 2'den beş kat daha iyi değil, beş kat daha kötüdür. Grade 12, sıcak nötr tuzlu suda aralık direnci kazandırır; bir indirgeyici asit kalitesi değildir ve kaliteleri Grade 2'den Grade 7'ye uzanan tek bir merdiven olarak ele alan bir seçim kuralı burada yanlış olanı seçecektir.
Bunlar, aksi hâlde açık bir dışlama nedeni olacak bir asitte, normalde ihmal edilebilir sayılan aralıktaki korozyon hızlarıdır. Pratik sonuç şudur: demir(III) veya bakır(II) iyonları gösteren bir akış analizi kalite kararını değiştirebilir ve bazen titanyumun hiç aday olup olmadığını da değiştirir.
Kaynak, bu inhibe edici etkiyi demir(III) iyonu içeriğine göre haritalar; bu nedenle bir akış analizi okunurken eşdeğerlikler önem taşır:
| Demir(III) iyonu içeriği | Eşdeğer demir(III) klorür |
|---|---|
| 30 ppm | yüzde 0.0087 |
| 60 ppm | yüzde 0.0174 |
| 75 ppm | yüzde 0.0218 |
| 125 ppm | yüzde 0.0362 |
Sık sorulan ek sorular
Peki titanyum paslanır mı, paslanmaz mı? Kelimenin taşıdığı düz anlamda hayır. ASTM B348, Grade 2'de demiri kalıntı olarak yüzde 0.30 ile sınırlar ve bu seviyede demir, paslanmanın gerektirdiği ayrı demir fazı olarak bulunmak yerine titanyum içinde çözünmüş hâldedir. Bu nedenle bir titanyum parça üzerindeki turuncu lekelenme, titanyumun paslanması değil bir kirlenmedir; ancak kozmetik bir mesele de değildir: taşıma sırasında titanyum yüzeye bulaşan demir, hizmette yerel korozyon için belgelenmiş bir başlangıç noktasıdır. Malzemenin karbon çelikle temastan uzak tutulmasının ve çözümün demiri görmezden gelmek ya da malzemeyi reddetmek değil, dekapajla uzaklaştırmak olmasının nedeni budur.
Titanyum deniz suyunda korozyona uğrar mı? Açık deniz suyu hizmetinde hayır; bu, titanyumun kendisi için belirtildiği uygulamalardan biridir. Belirleyici olan deniz suyunun kendisi değil, aralık geometrisidir: flanşlı bağlantılar, conta yüzeyleri, boru ile boru aynası arasındaki boşluklar ve kabuk altındaki birikintiler, yukarıdaki sıcaklık bantlarının önem kazanmaya başladığı yerlerdir.
Titanyum paslanmaz çelikten daha hızlı korozyona uğrar mı? Titanyumun paslanmaza karşı belirtildiği klorürlü ve yükseltgen hizmette hayır ve titanyumun teknik resimde yer almasının nedeni de genellikle budur. Sıcak indirgeyici asitte ikisi de varsayılan bir cevap değildir ve kalite, akışa göre seçilmelidir. Karşılaştırma şurada ortaya konmuştur: titanyuma karşı paslanmaz çelik sayfası.
Galvanik temas titanyumu korozyona uğratır mı? Titanyumun korozyonu yoluyla hayır. Titanyum, pratikteki çiftlerin çoğunda daha soy olan metaldir; bu nedenle artan korozyonu diğer metal üstlenir. Bunun diğer metal için ne kadar kötü olacağını alan oranı belirler ve büyük bir titanyum yüzeye cıvatalanmış küçük bir karbon çeliği veya paslanmaz parça, kaçınılması gereken düzenlemedir.
Bir sertifika korozyon performansını doğrulayabilir mi? Hayır. ASTM B265, B338 ve B348 kimyasal bileşimi, mekanik özellikleri ve boyutları belirler. Korozyon davranışı kaliteden ve ortamdan çıkar; bir korozyon testinin gerekli olduğu durumda bu test, şartnameden varsayılmak yerine siparişte mutabık kalınır.
Kaynaklarıyla şartname ayrıntıları
Yukarıda alıntılanan aralık korozyonu bantları, Beiyu Titanium'un kendi titanyum ıslak parçalar sayfasında, TIMET korozyon kılavuzundan alınmıştır: nötre yakın doygun sodyum klorür salamurasındaki keskin aralıklarda alaşımsız titanyumda aralık saldırısı yaklaşık 93 °C (200 °F) ve üzerinde mümkün hale gelir; 70 °C (158 °F) altında olası değildir ve daha düşük pH veya yüksek kalsiyum ya da magnezyum iyonu konsantrasyonları başlangıç sıcaklığını düşürebilir. 200 °F sıcaklıkta 2 g/l ferrik klorür içeren hidroklorik asit hızları, Grade 2, Grade 12 ve Grade 7 için sırasıyla yüzde 3 asitte 0.2, 1.0 ve 0.1 mpy; yüzde 4 asitte 0.4, 2.0 ve 0.3 mpy'dir; 30 ppm ila yüzde 0.0087, 60 ppm ila yüzde 0.0174, 75 ppm ila yüzde 0.0218 ve 125 ppm ila yüzde 0.0362 ferrik iyon eşdeğerleri, eşdeğerlerin bu kaynağın alaşımsız titanyum için 5 mpy eş-korozyon çizgisinden geldiği Grade 7 indirgen asit sayfasında taşınan TIMET rakamlarıdır. Sayfanın kendisinin tasarım garantisi değil korozyon literatüründen yönlendirme değeri olarak etiketlediği yüksek sıcaklık salamurasında 250 °C ötesinde bildirilen yararlı aralık korozyonu direnci Grade 12 rakamı ve paladyumlu kalitenin tercih edildiği pH 3 sınırı Grade 12 sıcak salamura sayfasında yer alır. Titanyumun genellikle malzeme olmadığı ifadesi ve florür türleşmesi ile kanıtlanmış inhibitör etkisinin doğrulanması gerektiği dahil hidroflorik asit satırı, aynı ıslanan parçalar sayfasında yer alan satırdır.
Talebin taşıması gerekenler
Bir korozyon sorusu yalnızca kaliteden yola çıkılarak cevaplanamaz ve eksikler öngörülebilirdir. Ortamı ve derişimini, yığın sıcaklığı yerine metal sıcaklığını, pH değerini, klorür seviyesini, kalsiyum veya magnezyumun kayda değer miktarda bulunup bulunmadığını, akışta inhibe edici metal iyonları olup olmadığını ve tasarımın conta yüzeyleri ya da boru-boru aynası birleşimleri gibi dar aralıklar içerip içermediğini belirtiniz. Bunlarla birlikte kalite belirlenir ve teklif buna göre oluşturulabilir. Beiyu Titanium; titanyumu Grade 1, 2, 5, 7, 9, 12 ve 23 kalitelerinde çubuk, plaka, sac, boru ve dövme parça olarak ASTM ve AMS şartnamelerine göre, sipariş kapsamına bağlı bir EN 10204 3.1 muayene sertifikası ile tedarik eder.