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TA10钛合金在氯化铵蒸发器中应用

来源:      2022-1-7 10:03:26      点击:

  工业纯钛在室温氯化铵溶液中有很强的抗腐蚀性能,但是在高温和高浓度的氯化铵溶液中却有缝隙腐蚀倾向,中国有一个化工厂的纯钛氯化铵蒸发器用了8Mo就发生了严重腐蚀,不得不报废。这是一台Φ1000mm×5000mm的大蒸发器,氯化铵浓度15%-20%,温度110℃-120℃,pH(4.0-6.0),最终产品为氯化铵晶体。蒸发器管板、管束和壳体是用TA2工业纯钛制的,它的杂质含量不大于(%):Fe0.30,C0.10,K0.05,H0.015,O0.25,其它杂质单个0.1、总和0.4。设备运行不到8Mo,中间加热室下端管板边缘、管道、管板连接处的焊缝就发生了严重腐蚀;下椎体上方整个内侧全部腐蚀,并有局部穿透,腐蚀坑深6mm、宽80mm-100mm,工业纯钛不宜用,因为在高浓度的高温NH4Cl溶液中会发生严重的缝隙腐蚀。

  分析测试

  宝鸡有色加工厂仇鸿林等人对腐蚀作了金相与扫描电镜分析,腐蚀部位的金相分析未发现组织异常变化,也未见伴随着缝隙腐蚀而产生的氢化物存在,仍是等轴组织。

  用PSEM-500X扫描电镜对腐蚀部位进行了分析,他们发现表面呈蜂窝状,但无裂纹,元素能谱分析发现腐蚀区含大量Cl,其成分为:58.207%Ti、34.205%Cl、4.631%Fe、2.441%Ca、1.259%Si、0.254%K。腐蚀部位含0.020%H,比未腐蚀部位的含量高(150-200)ppm,显然,被腐蚀部位的钛明显有吸氢现象;腐蚀部位凹凸不平,呈蜂窝状,腐蚀严重,腐蚀产物成分:58.207%Ti,34.205%Cl和其它元素,腐蚀产物中含有大量Cl离子,呈典型的缝隙腐蚀特征。管板腐蚀在加热室下端,腐蚀部位有堆积物。

  修复及TA10钛合金应用

  仇鸿林等人首先清除堆积物,为此,在下管板下方安装了钛喷淋管,按时喷淋以减少结垢。下锥体法兰连接处也发生了腐蚀,于是他们进行了结构改进,由原来50mm加长到400mm,并形成圆滑的大半径过渡角,以排除堆积物和积液;避免液体滞流死角和凹坑等作用,提高了NH4Cl溶液流动性,设备运行16Mo才产生腐蚀,与原设备相比使用期限长了约一倍。

  最大改进是改用TA10钛合金制造NH4Cl蒸发器,它是一种Ti-0.3Mo-0.8Ni合金,其成分(质量%):Mo0.2-0.4、Ni0.6-0.9、Fe-0.30、C-0.08、N0.03、H0.015、O0.25,其他杂质单个0.1,总计0.4,其余Ti,它是一种低强度钛合金,运行表明,未见任何缝隙腐蚀,可见在高温高浓度NH4Cl溶液中使用TA10钛合金完全安全可靠。1台蒸发器的钛管与钛板用量约1吨,每吨TA10钛合金材料的价格虽约比工业纯钛的高6万元,但其使用期限却比工业纯钛的长15倍以上,所以用TA10钛合金制造NH4Cl蒸发器在经济上很划算。TA10是一种普通的钛合金,一些钛加工厂都能生产。