עמידות בפני קורוזיה ומאפיינים אלקטרוכימיים בסיסיים של סגסוגת טיטניום
1.1 עמידות בפני קורוזיה של סגסוגת טיטניום
סגסוגת טיטניום זוכה להכרה נרחבת כ"מתכת ימית" וחומר אידיאלי עבור ספינות בשל העמידות המצוינת בפני קורוזיה. מספר רב של שיטות הנדסה ימיות וניסויים מדעיים הראו שלסגסוגות טיטניום יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה במי ים טהורים, כמעט ללא קורוזיה אחידה, ועמידות מצוינת בפני קורוזיה וחריצים. ניסויי הים של סין במשך 16 שנים בים סין הדרומי, בים סין המזרחי ובים הצהוב הראו שלחומרי סגסוגת טיטניום אין כמעט תופעת קורוזיה משמעותית במי ים שקועים במלואם, בטווח הגאות והשפל ובאזורי ההתזה. שלוש שנים של בדיקות חשיפה אמיתיות לים בסביבת הים העמוקה של 800-1000 מ' בים סין הדרומי אישרו גם שלסגסוגות טיטניום יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה אחידה בסביבות ים עמוקות.
העמידות המצוינת בפני קורוזיה של חומרי סגסוגת טיטניום בסביבת מי ים מיוחסת בעיקר לחמש הסיבות הבאות:
(1)
(התגובתיות היחסית בין מתכת טיטניום לחמצן היא מהירה ביותר, ועולה על זו של אלומיניום, ניקל ונירוסטה, מה שקובע כי פני השטח של סגסוגות טיטניום קשה להתקיים במצב מתכתי בסביבה אירובית;
(2)
סגסוגות טיטניום יכולות ליצור באופן ספונטני סרטי תחמוצת צפופים הן בסביבות אטמוספריות והן בסביבה מימית, ללא נוכחות של שכבות הידרוקסיד רופפות, ולסרטי התחמוצת שלהם יש תכונות מיגון וחסימה מצוינות;
(3)
התחמוצות TiO, TiO2 ו-Ti2O3 הנוצרות על פני השטח של מתכת טיטניום יציבות מאוד ובעלות עמידות מצוינת בפני שחיקת יוני כלוריד;
(4)
סרט תחמוצת משטח הטיטניום נוצר על ידי מנגנון צמיחה אפיטקסיאלי, עם כוח מליטה אינטר-פוני חזק, יחס נפח של 1.76, במצב לחץ דחיסה ומעט פגמים בסרט;
(5)
לסרט התחמוצת שעל פני השטח של טיטניום יש תכונות -ריפוי עצמי מעולות, והוא יפסיבי מחדש במהירות ויכנס למצב יציב לאחר שיתוך על ידי מדיה סביבתית או ניזוק על ידי כוחות חיצוניים. מאפיינים מצוינים אלה קובעים שסגסוגת טיטניום היא חומר מתכת טבעי-עמיד בפני קורוזיה.
לכן, מקובל להאמין שציוד הנדסי העשוי מסגסוגת טיטניום יכול למנוע בעיות קורוזיה, מה שמוביל לשיקול מועט של בעיות קורוזיה והגנה של מבני סגסוגת טיטניום בתכנון הנדסי ימי. חשיבה עקבית זו עלולה להביא לסיכוני בטיחות הנדסיים רציניים, במיוחד עבור ציוד המשמש בסביבות קיצוניות כמו ים עמוק במשך זמן רב, אי אפשר להתעלם מבעיות בטיחות השירות שלו.
למעשה, למרות שלחומרי סגסוגת טיטניום יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה, הם עדיין מתמודדים עם בעיות של נזק סביבתי כמו פגיעה בביצועים וכישלון קורוזיה בסביבות-ים עמוקות תחת גורמים סביבתיים קיצוניים, עומסים מכניים והשפעות משולבות של קהילות מיקרוביאליות. לדוגמה, מחקר של אוניברסיטת בייג'ינג למדע וטכנולוגיה מצא [10] שכאשר ה-pH של מי הים נמוך מ-2, היציבות ועמידותם בפני קורוזיה של סרטי פסיבציה מסגסוגת טיטניום יורדות באופן משמעותי; ליוני גופרית וליוני פלואוריד יש השפעה משמעותית על היציבות של סגסוגות טיטניום, במיוחד כאשר ריכוז יוני הפלואור עולה על 0.005 מול/ליטר, יתרחשו בעיות קורוזיה חמורות בסגסוגות טיטניום.
הצי האמריקני מצא פיצוח קורוזיה במתח בסגסוגת טיטניום 13V-13V-11Cr-3Al בחוזק גבוה במהלך בדיקות חשיפה לים באוקיינוס השקט מ-700 עד 2000 מטרים, ורגישות המתח של הריתוך והאזור המושפע מהחום הייתה גבוהה מזו של המתכת הבסיסית. על פי המחקר של אוניברסיטת חרבין להנדסה, המכון למתכות, האקדמיה הסינית למדעים, אוניברסיטת Northeastern ומוסדות אחרים בסין, עם העלייה בלחץ ההידרוסטטי בים עמוק, הרגישות לקורוזיה של סגסוגת טיטניום עולה. קורוזית הלחץ של סגסוגת טיטניום GR5 תחת לחץ הידרוסטטי של 20MPa היא בצורה של פיצוח המושרה על ידי מימן. עם הגדלת החוזק, רגישות קורוזיה למתח של סגסוגת טיטניום עולה. בנוסף, במבנים הנדסיים של ציוד ימי, מבנים מורכבים כמו זוגות חשמליים, מרווחים וריתוך הם בלתי נמנעים, מה שמחריף עוד יותר את המורכבות וההרסנות של נזקי קורוזיה מקומיים לסגסוגות טיטניום.
בקש הצעת מחיר
אֶלֶקטרוֹנִי:bjcxtitanium@gmail.com
וואטסאפ:+8613571718779
