1. Titaani korrosioonikindlus keemilises keskkonnas
1. Lämmastikhape
Lämmastikhape on oksüdeeriv hape. Titaan säilitab lämmastikhappes oma pinnal tiheda oksiidkile. Seetõttu on titaanil lämmastikhappes suurepärane korrosioonikindlus. Titaani korrosioonikiirus suureneb koos lämmastikhappelahuse temperatuuri tõusuga. Kui temperatuur on vahemikus 190–240 kraadi ja kontsentratsioon on vahemikus 20–70%, võib selle korrosioonikiirus ulatuda kuni 10 mm/a. Väikese koguse räni sisaldavate ühendite lisamine lämmastikhappe lahusele võib aga pidurdada kõrgtemperatuurse lämmastikhappe korrosiooni titaanil; näiteks pärast silikoonõli lisamist 40% kõrge temperatuuriga lämmastikhappe lahusele saab korrosioonikiiruse vähendada peaaegu nullini. Samuti on andmeid, et alla 500 kraadi juures on titaanil kõrge korrosioonikindlus 40–80% lämmastikhappelahuses ja aurus. Suitsevas lämmastikhappes, kui lämmastikdioksiidi sisaldus on üle 2%, põhjustab ebapiisav veesisaldus tugeva eksotermilise reaktsiooni, mille tulemuseks on plahvatus.
2. Väävelhape
Väävelhape on tugev redutseeriv hape. Titaanil on teatav korrosioonikindlus madala temperatuuriga ja madala kontsentratsiooniga väävelhappe lahuste suhtes. 0 kraadi juures talub see kuni 20% kontsentratsiooniga väävelhappe korrosiooni. Happe kontsentratsiooni ja temperatuuri tõustes suureneb korrosioonikiirus. Seetõttu on titaanil väävelhappes halb stabiilsus. Isegi toatemperatuuril lahustunud hapnikuga talub titaan ainult 5% väävelhappe korrosiooni. 100 kraadi juures talub titaan ainult 0,2% väävelhappe korrosiooni. Kloor pärsib titaani korrosiooni väävelhappes, kuid 90 kraadi juures ja 50% väävelhappe kontsentratsioonil kiirendab kloor titaani korrosiooni ja põhjustab isegi tulekahju. Titaani korrosioonikindlust väävelhappes saab parandada, lisades lahusesse õhku, lämmastikku või lisades lahusesse oksüdante ja kõrgevalentseid raskmetalliioone. Seetõttu on titaanil väävelhappes vähe praktilist väärtust.
3. Leeliselahus
Titaanil on enamikus leeliselistes lahustes hea korrosioonikindlus. Korrosioonikiirus suureneb koos lahuse kontsentratsiooni ja temperatuuriga. Kui leeliselahuses on hapnikku, ammoniaaki või süsinikdioksiidi, kiireneb titaani korrosioon. Vesinikoksiidi sisaldavas leelislahuses on titaani korrosioonikindlus väga halb. Naatriumhüdroksiidi lahuse korrosioonikindlus on aga parem kui kaaliumhüdroksiidis ja sellel on tugev korrosioonikindlus isegi kõrge temperatuuri ja kõrge kontsentratsiooniga naatriumhüdroksiidi lahuses. Näiteks titaani korrosioonikiirus 73% naatriumhüdroksiidi lahuses temperatuuril 130 on ainult 0,18 mm/a. Titaan erineb teistest metallidest selle poolest, et see ei tekita naatriumhüdroksiidi lahuses pingekorrosioonipragusid, kuid pikaajaline kokkupuude võib põhjustada vesiniku rabedust. Seetõttu peaks titaani kasutustemperatuur naatriumhüdroksiidis ja muudes leeliselistes lahustes olema alla 93,33 kraadi või sellega võrdne.
4. Kloor
Titaani stabiilsus klooris sõltub veesisaldusest klooris. Siiski ei ole see kuivas klooris korrosioonikindel ja esineb põlemisoht. Seetõttu peavad titaanmaterjalid säilitama teatud veesisalduse, kui neid kasutatakse klooris. Titaani klooris passiveerimiseks vajalik veesisaldus on seotud selliste teguritega nagu kloori rõhk, voolukiirus ja temperatuur.
5. Orgaaniline sööde
Titaanil on kõrge korrosioonikindlus bensiinis, tolueenis, fenoolis, formaldehüüdis, trikloroetaanis, äädikhappes, sidrunhappes, monokloroäädikhappes jne. Keemistemperatuuril ja ilma inflatsioonita korrodeerub titaan tugevalt alla 25% sipelghappes. Äädikhappeanhüdriidi sisaldavates lahustes ei korrodeeru titaan mitte ainult üldiselt tugevalt, vaid põhjustab ka punktkorrosiooni. Paljude orgaanilise sünteesi protsessides, näiteks propüleenoksiidi, fenooli, atsetooni, kloroäädikhappe ja muude keemiliste ainete tootmisel esinevate keeruliste orgaaniliste ainete puhul on titaanil parem korrosioonikindlus kui roostevaba teras ja muud konstruktsioonimaterjalid.
2. Titaani mitmed kohalikud korrosiooniomadused
6. Praokorrosioon Titaanil on eriti tugev vastupidavus lõhekorrosioonile ja pragukorrosioon esineb vaid mõnes keemilises keskkonnas. Titaani lõhekorrosioon on tihedalt seotud temperatuuri, kloriidi kontsentratsiooni, pH väärtuse ja prao suurusega. Asjakohase teabe kohaselt võib pragukorrosioon tekkida siis, kui märja kloori temperatuur on üle 85 kraadi. Näiteks kasutavad mõned tehased pakitud torni, et jahutada märja kloorigaasi vahetult 65-70 kraadini enne titaanjahutisse sisenemist, et parandada vastupidavust pragude korrosioonile, ja see mõju on samuti märkimisväärne. Praktika on tõestanud, et temperatuuri alandamine on üks tõhusamaid viise pragude korrosiooni vältimiseks. Titaani lõhekorrosioon on toimunud ka kõrge temperatuuriga naatriumkloriidi lahuses. Lühidalt, pragude korrosioonile kalduvate osade ja komponentide jaoks, nagu tihenduspinnad, torulehtede ja torude vahelised paisumisvuugid, plaatsoojusvahetid, torniplaatide ja tornikehade kontaktosad ning tornide kinnitusdetailid, titaanisulamid nagu Ti{{ 4}}.2Pd tuleks kasutada. Projekteerimisel tuleks vältida lünki ja seisvaid kohti. Näiteks tuleks tornides olevaid kinnitusvahendeid võimalikult vähe poltidega ühendada. Torude lehtede ja torude paisumisvuukide ja tihenduskeevituskonstruktsioon on parem kui lihtsad paisumisvuugid. Äärikutihenduspindade jaoks ei tohiks kasutada asbestipatju, vaid polütetrafluoroetüleenkilega mähitud asbestipatju.
7. Kõrgtemperatuuriline korrosioon
Titaani kõrge temperatuuri korrosioonikindlus sõltub keskkonna omadustest ja selle pinna oksiidkile toimivusest. Titaani saab kasutada konstruktsioonimaterjalina õhus või oksüdeerivas keskkonnas kuni 426 kraadini, kuid umbes 250 kraadi juures hakkab titaan märkimisväärselt vesinikku neelama. Täielikult vesiniku atmosfääris, kui temperatuur tõuseb üle 316 kraadi, neelab titaan vesinikku ja muutub rabedaks. Seetõttu ei tohiks titaani ilma põhjaliku katsetamiseta kasutada keemiaseadmetes, mille temperatuur on üle 330 kraadi. Arvestades vesiniku neeldumist ja mehaanilisi omadusi, ei tohi titaanist surveanumate töötemperatuur ületada 250 kraadi ja soojusvahetite titaantorude töötemperatuuri ülempiir on umbes 316 kraadi.
8. Pingekorrosioon
Välja arvatud mõned üksikud kandjad, on tööstuslikul puhtal titaanil suurepärane vastupidavus pingekorrosioonile ja pingekorrosioonist tingitud titaanseadmete kahjustamine on endiselt haruldane. Tööstuslik passiivne titaan tekitab pingekorrosiooni ainult sellistes keskkondades nagu suitsev lämmastikhape, teatud metanoolilahused või teatud vesinikkloriidhappe lahused, kõrge temperatuuriga hüpokloritid, sulasoolad temperatuuril 300-450 kraadi või NaCl-i sisaldav atmosfäär, süsinikdisulfiid, n-heksaan ja kuiv kloor. Titaani kalduvus pingestada lämmastikhappes tekkivaid korrosioonipragusid suureneb järk-järgult koos NO2 sisalduse suurenemisega ja veesisalduse vähenemisega. Titaani pingekorrosiooni kalduvus saavutab maksimumi veevabas lämmastikhappes, mis sisaldab 20% vaba NO2. Kui kontsentreeritud lämmastikhape sisaldab rohkem kui 6.{10}% NO2 ja vähem kui 0,7% H2O, kannatab ka puhas tööstuslik titaan pingekorrosioonipragude all isegi toatemperatuuril. Kui titaanseadmeid kasutati 98% kontsentreeritud lämmastikhappes, on minu riigis toimunud tõsine pingekorrosioon ja plahvatus. Tööstuslik puhas titaan on tundlik pingekorrosioonipragude suhtes 10% vesinikkloriidhappe lahuses ja titaan tekitab pingekorrosiooni 0,4% vesinikkloriidhappe ja metanooli lahuses. Kokkuvõttes võib öelda, et kuigi titaanil on mõnes erikeskkonnas pingekorrosioonikahjustus, on titaanil võrreldes teiste metallidega hea vastupidavus pingekorrosioonipragunemisele; titaanil on tugev hapete ja leeliste korrosioonikindlus ning see võib moodustada hapetes ja leelistes oksiidkile, kuid see on ka tingimuslik. Loodan, et see on teile meie materjalide kasutamisel abiks.
