1. 화학 매체에서 티타늄의 부식 저항성
1. 질산
질산은 산화성 산입니다. 티타늄은 질산에서 표면에 치밀한 산화막을 유지합니다. 따라서 티타늄은 질산에서 우수한 내식성을 갖습니다. 티타늄의 부식 속도는 질산 용액의 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 온도가 190~240도이고 농도가 20%~70%일 때 부식 속도는 최대 10mm/a에 도달할 수 있습니다. 그러나 질산 용액에 소량의 실리콘 함유 화합물을 첨가하면 티타늄에 대한 고온 질산의 부식을 억제할 수 있습니다. 예를 들어, 40% 고온 질산 용액에 실리콘 오일을 첨가한 후 부식 속도를 거의 0으로 줄일 수 있습니다. 또한 500도 이하에서 티타늄은 40%~80% 질산 용액과 증기에서 높은 내식성을 갖는다는 데이터도 있습니다. 질산을 발연시킬 때 이산화질소의 함량이 2%를 넘으면 수분의 함량이 부족하여 강한 발열 반응이 일어나 폭발이 발생합니다.
2. 황산
황산은 강한 환원성 산입니다. 티타늄은 저온 및 저농도 황산 용액에 대한 일정한 내식성을 가지고 있습니다. 0도에서 최대 20% 농도의 황산 부식을 저항할 수 있습니다. 산의 농도와 온도가 증가함에 따라 부식 속도가 증가합니다. 따라서 티타늄은 황산에서 안정성이 좋지 않습니다. 용존 산소가 있는 실온에서도 티타늄은 5% 황산의 부식에만 저항할 수 있습니다. 100도에서 티타늄은 0.2% 황산의 부식에만 저항할 수 있습니다. 염소는 황산에서 티타늄의 부식에 대한 억제 효과가 있지만 90도 및 황산 농도 50%에서 염소는 티타늄의 부식을 가속화하고 심지어 화재를 일으킵니다. 황산에서 티타늄의 내식성은 공기, 질소를 도입하거나 산화제와 높은 원자가의 중금속 이온을 용액에 첨가하여 향상시킬 수 있습니다. 따라서 티타늄은 황산에서 실용적 가치가 거의 없습니다.
3. 알칼리 용액
티타늄은 대부분 알칼리성 용액에서 내식성이 우수합니다. 부식 속도는 용액의 농도와 온도에 따라 증가합니다. 알칼리 용액에 산소, 암모니아 또는 이산화탄소가 존재하면 티타늄의 부식이 가속화됩니다. 산화수소가 포함된 알칼리 용액에서 티타늄의 내식성은 매우 나쁩니다. 그러나 수산화나트륨 용액의 내식성은 수산화칼륨보다 우수하며 고온 및 고농도 수산화나트륨 용액에서도 강한 내식성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 130도에서 73% 수산화나트륨 용액에서 티타늄의 부식 속도는 0.18mm/a에 불과합니다. 티타늄은 수산화나트륨 용액에서 응력 부식 균열을 일으키지 않지만 장기간 노출되면 수소 취성이 발생할 수 있다는 점에서 다른 금속과 다릅니다. 따라서 가성소다 및 기타 알칼리성 용액에서 티타늄의 사용 온도는 93.33도 이하여야 합니다.
4. 염소
염소에서 티타늄의 안정성은 염소의 수분 함량에 따라 달라집니다. 그러나 건조 염소에서는 부식 방지가 되지 않으며 연소를 일으킬 위험이 있습니다. 따라서 티타늄 재료는 염소에서 사용할 때 일정한 수분 함량을 유지해야 합니다. 염소에서 티타늄을 부동태화하는 데 필요한 수분 함량은 염소의 압력, 유량 및 온도와 같은 요인과 관련이 있습니다.
5. 유기 매체
티타늄은 가솔린, 톨루엔, 페놀, 포름알데히드, 트리클로로에탄, 아세트산, 구연산, 모노클로로아세트산 등에서 높은 내식성을 가지고 있습니다. 비등점에서 팽창하지 않은 티타늄은 25% 이하의 포름산에서 심하게 부식됩니다. 아세트산 무수물을 포함하는 용액에서 티타늄은 전체적으로 심하게 부식될 뿐만 아니라 침식 부식도 발생합니다. 프로필렌 옥사이드, 페놀, 아세톤, 클로로아세트산 및 기타 화학 매체의 생산과 같이 유기 합성 공정에서 마주치는 많은 복잡한 유기 매체의 경우 티타늄은 스테인리스 스틸 및 기타 구조 재료보다 내식성이 더 좋습니다.
2. 티타늄의 여러 가지 국부부식 특성
6. 틈새 부식 티타늄은 틈새 부식에 대한 저항성이 특히 강하고 틈새 부식은 몇 가지 화학 매체에서만 발생합니다. 티타늄의 틈새 부식은 온도, 염화물 농도, pH 값 및 틈새 크기와 밀접한 관련이 있습니다. 관련 정보에 따르면 틈새 부식은 습윤 염소의 온도가 85도 이상일 때 발생하기 쉽습니다. 예를 들어, 일부 공장에서는 패킹 타워를 사용하여 습윤 염소 가스를 티타늄 냉각기에 들어가기 전에 65-70도까지 직접 냉각하여 틈새 부식에 대한 저항성을 개선하고 효과도 상당합니다. 온도를 낮추는 것이 틈새 부식을 방지하는 효과적인 방법 중 하나라는 것이 실무적으로 입증되었습니다. 티타늄 틈새 부식은 고온 염화나트륨 용액에서도 발생했습니다. 간단히 말해서 틈새 부식이 발생하기 쉬운 부품 및 구성품, 예를 들어 밀봉 표면, 튜브 시트와 튜브 사이의 팽창 조인트, 플레이트 열교환기, 타워 플레이트와 타워 본체 사이의 접촉 부품, 타워의 패스너에는 Ti-0.2Pd와 같은 티타늄 합금을 사용해야 합니다. 설계 중에는 틈새와 정체 영역을 피해야 합니다. 예를 들어 타워의 패스너는 볼트로 가능한 한 적게 연결해야 합니다. 튜브 시트와 튜브의 팽창 조인트 및 밀봉 용접 구조는 단순 팽창 조인트보다 좋습니다. 플랜지 밀봉 표면의 경우 석면 패드를 사용해서는 안 되며 폴리테트라플루오로에틸렌 필름으로 감싼 석면 패드를 사용해야 합니다.
7. 고온 부식
티타늄의 고온 내식성은 매체의 특성과 자체 표면 산화막의 성능에 따라 달라집니다. 티타늄은 공기 또는 산화 분위기에서 최대 426도까지 구조 재료로 사용할 수 있지만 약 250도에서 티타늄은 수소를 상당히 흡수하기 시작합니다. 완전히 수소 분위기에서 온도가 316도 이상으로 상승하면 티타늄은 수소를 흡수하여 취성이 됩니다. 따라서 광범위한 테스트 없이 티타늄은 330도 이상의 온도를 가진 화학 장비에 사용해서는 안 됩니다. 수소 흡수 및 기계적 특성을 고려할 때 모든 티타늄 압력 용기의 작동 온도는 250도를 초과해서는 안 되며 열교환기용 티타늄 튜브의 작동 온도 상한은 약 316도입니다.
8. 응력부식
몇몇 개별 매체를 제외하고 산업용 순수 티타늄은 응력 부식에 대한 저항성이 뛰어나며, 응력 부식으로 인한 티타늄 장비 손상 현상은 여전히 드뭅니다. 산업용 수동 티타늄은 발연 질산, 특정 메탄올 용액 또는 특정 염산 용액, 고온 차아염소산염, 300-450도 온도의 용융 염 또는 NaCl 함유 분위기, 이황화 탄소, n-헥산 및 건조 염소와 같은 매체에서만 응력 부식을 생성합니다. 질산에서 티타늄의 응력 부식 균열 경향은 NO2 함량이 증가하고 수분 함량이 감소함에 따라 점차 증가합니다. 티타늄의 응력 부식 경향은 20% 자유 NO2를 함유한 무수 질산에서 최대에 도달합니다. 농축 질산에 6.{{10}}% 이상의 NO2와 0.7% 미만의 H2O가 함유된 경우 산업용 순수 티타늄은 실온에서도 응력 부식 균열이 발생합니다. 티타늄 장비를 98% 농축 질산에서 사용했을 때 우리나라에서 심각한 응력 부식과 폭발이 발생했습니다. 산업용 순수 티타늄은 10% 염산 용액에서 응력 부식 균열에 민감하고 티타늄은 0.4% 염산과 메탄올 용액에서 응력 부식을 일으킵니다. 요약하자면 티타늄은 일부 특수 매체에서 응력 부식 손상을 입지만 다른 금속과 비교할 때 티타늄은 응력 부식 균열에 대한 저항성이 좋습니다. 티타늄은 산과 알칼리에서 강한 내식성을 가지고 있으며 산과 알칼리에서 산화막을 형성할 수 있지만 조건부이기도 합니다. 저희 소재를 사용할 때 도움이 되기를 바랍니다.
