1. Titanyumun kimyasal ortamlarda korozyon direnci
1. Nitrik asit
Nitrik asit oksitleyici bir asittir. Titanyum, nitrik asit içerisinde yüzeyinde yoğun bir oksit filmi korur. Bu nedenle titanyum nitrik asit içerisinde mükemmel korozyon direncine sahiptir. Titanyumun korozyon hızı, nitrik asit çözeltisinin sıcaklığının artmasıyla artar. Sıcaklık 190-240 derece arasında ve konsantrasyon %20-70 arasında olduğunda korozyon hızı 10 mm/a'ya kadar ulaşabilir. Ancak nitrik asit çözeltisine az miktarda silisyum içeren bileşikler eklemek, yüksek sıcaklıktaki nitrik asidin titanyum üzerindeki korozyonunu engelleyebilir; örneğin %40'lık yüksek sıcaklıktaki nitrik asit çözeltisine silikon yağı eklendikten sonra korozyon hızı neredeyse sıfıra indirilebilir. Ayrıca 500 derecenin altında titanyumun %40-%80'lik nitrik asit çözeltisinde ve buharda yüksek derecede korozyon direncine sahip olduğuna dair veriler de vardır. Dumanlı nitrik asitte, azot dioksit oranı %2'den fazla olduğunda, yetersiz su oranı şiddetli ekzotermik reaksiyona neden olarak patlamaya yol açar.
2. Sülfürik asit
Sülfürik asit güçlü bir indirgeyici asittir. Titanyum, düşük sıcaklık ve düşük konsantrasyonlu sülfürik asit çözeltilerine karşı belirli bir korozyon direncine sahiptir. 0 derecede, %20'ya kadar konsantrasyona sahip sülfürik asidin korozyonuna dayanabilir. Asit konsantrasyonu ve sıcaklık arttıkça, korozyon hızı artar. Bu nedenle, titanyumun sülfürik asitte stabilitesi zayıftır. Çözünmüş oksijen içeren oda sıcaklığında bile, titanyum yalnızca %5 sülfürik asidin korozyonuna dayanabilir. 100 derecede, titanyum yalnızca %0,2 sülfürik asidin korozyonuna dayanabilir. Klor, sülfürik asitte titanyumun korozyonu üzerinde inhibitör bir etkiye sahiptir, ancak 90 derecede ve %50 sülfürik asit konsantrasyonunda, klor titanyumun korozyonunu hızlandırır ve hatta yangına neden olur. Titanyumun sülfürik asitteki korozyon direnci, çözeltiye hava, nitrojen veya oksidanlar ve yüksek değerlikli ağır metal iyonları eklenerek artırılabilir. Bu nedenle, titanyumun sülfürik asitte çok az pratik değeri vardır.
3. Alkali çözelti
Titanyum çoğu alkali çözeltide iyi korozyon direncine sahiptir. Korozyon oranı çözelti konsantrasyonu ve sıcaklığıyla artar. Alkali çözeltide oksijen, amonyak veya karbondioksit mevcut olduğunda titanyumun korozyonu hızlanır. Hidrojen oksit içeren alkali çözeltide titanyumun korozyon direnci çok zayıftır. Ancak sodyum hidroksit çözeltisindeki korozyon direnci potasyum hidroksittekinden daha iyidir ve yüksek sıcaklık ve yüksek konsantrasyonlu sodyum hidroksit çözeltisinde bile güçlü korozyon direncine sahiptir. Örneğin, titanyumun 130 derecede %73'lük sodyum hidroksit çözeltisindeki korozyon oranı yalnızca 0,18 mm/a'dır. Titanyum, sodyum hidroksit çözeltisinde gerilim korozyon çatlağı üretmemesi bakımından diğer metallerden farklıdır, ancak uzun süreli maruz kalma hidrojen gevrekliğine neden olabilir. Bu nedenle, titanyumun kostik soda ve diğer alkali çözeltilerdeki kullanım sıcaklığı 93,33 dereceden az veya ona eşit olmalıdır.
4. Klor
Titanyumun klor içindeki kararlılığı klor içindeki su içeriğine bağlıdır. Ancak kuru klor içinde korozyona dayanıklı değildir ve yanma riski vardır. Bu nedenle titanyum malzemeler klor içinde kullanıldığında belirli bir su içeriğini korumalıdır. Titanyumu klor içinde pasifleştirmek için gereken su içeriği, klorun basıncı, akış hızı ve sıcaklığı gibi faktörlerle ilişkilidir.
5. Organik medya
Titanyum benzin, toluen, fenol, formaldehit, trikloroetan, asetik asit, sitrik asit, monokloroasetik asit vb.'de yüksek korozyon direncine sahiptir. Kaynama noktasında ve şişirme olmadan titanyum %25'in altındaki formik asitte ciddi şekilde aşınır. Asetik anhidrit içeren çözeltilerde titanyum sadece genel olarak ciddi şekilde aşınmaz, aynı zamanda çukurlaşma korozyonu da üretir. Propilen oksit, fenol, aseton, kloroasetik asit ve diğer kimyasal ortamların üretimi gibi organik sentez süreçlerinde karşılaşılan birçok karmaşık organik ortam için titanyum paslanmaz çelik ve diğer yapısal malzemelerden daha iyi korozyon direncine sahiptir.
2. Titanyumun çeşitli yerel korozyon özellikleri
6. Çatlak korozyonu Titanyum, çatlak korozyonuna karşı özellikle güçlü bir dirence sahiptir ve çatlak korozyonu yalnızca birkaç kimyasal ortamda meydana gelir. Titanyumun çatlak korozyonu, sıcaklık, klorür konsantrasyonu, pH değeri ve çatlak boyutu ile yakından ilişkilidir. İlgili bilgilere göre, ıslak klorin sıcaklığı 85 derecenin üzerinde olduğunda çatlak korozyonu meydana gelmeye eğilimlidir. Örneğin, bazı fabrikalar, çatlak korozyonuna karşı direnci artırmak için titanyum soğutucuya girmeden önce ıslak klor gazını doğrudan 65-70 dereceye soğutmak için paketlenmiş bir kule kullanır ve etki de önemlidir. Uygulama, sıcaklığı düşürmenin çatlak korozyonunu önlemenin etkili yollarından biri olduğunu kanıtlamıştır. Titanyum çatlak korozyonu, yüksek sıcaklıktaki sodyum klorür çözeltisinde de meydana gelmiştir. Kısacası, sızdırmazlık yüzeyleri, boru levhaları ve borular arasındaki genleşme derzleri, plakalı ısı eşanjörleri, kule plakaları ve kule gövdeleri arasındaki temas parçaları ve kulelerdeki bağlantı elemanları gibi çatlak korozyonuna eğilimli parçalar ve bileşenler için Ti-0.2Pd gibi titanyum alaşımları kullanılmalıdır. Tasarım sırasında boşluklardan ve durgun alanlardan kaçınılmalıdır. Örneğin, kulelerdeki bağlantı elemanları mümkün olduğunca az cıvata ile bağlanmalıdır. Boru levhalarının ve boruların genleşme derzi ve sızdırmazlık kaynak yapısı basit genleşme derzlerinden daha iyidir. Flanş sızdırmazlık yüzeyleri için asbest pedler kullanılmamalı ve politetrafloroetilen filmle sarılmış asbest pedler kullanılmalıdır.
7. Yüksek sıcaklık korozyonu
Titanyumun yüksek sıcaklıktaki korozyon direnci, ortamın özelliklerine ve kendi yüzey oksit filminin performansına bağlıdır. Titanyum, havada veya oksitleyici atmosferlerde 426 dereceye kadar yapısal bir malzeme olarak kullanılabilir, ancak yaklaşık 250 derecede titanyum önemli ölçüde hidrojen emmeye başlar. Tamamen hidrojen içeren bir atmosferde, sıcaklık 316 derecenin üzerine çıktığında titanyum hidrojeni emer ve kırılgan hale gelir. Bu nedenle, kapsamlı testler yapılmadan titanyum, 330 derecenin üzerindeki bir sıcaklığa sahip kimyasal ekipmanlarda kullanılmamalıdır. Hidrojen emilimi ve mekanik özellikler göz önüne alındığında, tüm titanyum basınçlı kapların çalışma sıcaklığı 250 dereceyi geçmemeli ve ısı değiştiriciler için titanyum boruların çalışma sıcaklığının üst sınırı yaklaşık 316 derecedir.
8. Stres korozyonu
Birkaç bireysel ortam dışında, endüstriyel saf titanyum stres korozyonuna karşı mükemmel bir dirence sahiptir ve stres korozyonu nedeniyle titanyum ekipmanlarında hasar oluşması olgusu hala nadirdir. Endüstriyel pasif titanyum yalnızca dumanlı nitrik asit, belirli metanol çözeltileri veya belirli hidroklorik asit çözeltileri, yüksek sıcaklık hipokloritleri, 300-450 derecelik bir sıcaklıktaki erimiş tuzlar veya NaCl içeren atmosferler, karbon disülfür, n-heksan ve kuru klor gibi ortamlarda stres korozyonu üretir. Titanyumun nitrik asitte stres korozyon çatlamasına eğilimi, NO2 içeriğinin artması ve su içeriğinin azalmasıyla kademeli olarak artar. Titanyumun stres korozyon eğilimi, %20 serbest NO2 içeren susuz nitrik asitte maksimuma ulaşır. Konsantre nitrik asit %6.{{10}'den fazla NO2 ve %0.7'den az H2O içerdiğinde, endüstriyel saf titanyum oda sıcaklığında bile stres korozyon çatlamasına maruz kalacaktır. Ülkemde titanyum ekipmanı %98 konsantre nitrik asitte kullanıldığında ciddi stres korozyonu ve patlamalar meydana gelmiştir. Endüstriyel saf titanyum %10 hidroklorik asit çözeltisinde stres korozyon çatlamasına karşı hassastır ve titanyum %0,4 hidroklorik asit artı metanol çözeltisinde stres korozyonu üretir. Özetle, titanyum bazı özel ortamlarda stres korozyon hasarına sahip olsa da, diğer metallerle karşılaştırıldığında, titanyum stres korozyon çatlamasına karşı iyi bir dirence sahiptir; titanyum asitlerde ve alkalilerde güçlü korozyon direncine sahiptir ve asitlerde ve alkalilerde bir oksit filmi oluşturabilir, ancak bu da şartlıdır. Malzemelerimizi kullanırken size yardımcı olmasını umuyorum.
