هنگامی که لوله های حرارتی تیتانیوم به طور الکتریکی با فلزات غیر مشابه با اختلاف پتانسیل آشکار جفت می شوند و در محیط الکترولیت رسانا غوطه ور می شوند، یک سلول اولیه گالوانیکی به طور خود به خود تشکیل می شود. تیتانیوم به طور معمول دارای پتانسیل الکترود نسبتا مثبت با فیلم غیرفعال دی اکسید تیتانیوم پایدار است و به عنوان کاتدی برای محافظت در بیشتر موارد عمل می کند. فلزات با پتانسیل کمتر به عنوان آند عمل می کنند و به سرعت حل می شوند. با این حال، هنگامی که با پلاتین، گرافیت یا سایر فلزات نجیب با پتانسیل بسیار بالاتر جفت میشود، تیتانیوم به آند تبدیل میشود و در مرزهای تماس دچار حکاکی موضعی شدید میشود که منجر به حفره و نشت نفوذ میشود. چنین خوردگی بر روی اتصالات مونتاژ متمرکز می شود و در مقایسه با خوردگی یکنواخت معمولی پیشرفت آسیب بسیار سریعی را نشان می دهد.
1. مکانیزم خوردگی گالوانیکی الکتروشیمیایی
تیتانیوم یک فیلم غیرفعال TiO2 متراکم در اکثر محیطهای آبی ایجاد میکند که پتانسیل خوردگی بالایی دارد. هنگامی که به طور مستقیم به فولاد کربن، آلومینیوم، روی و سایر فلزات فعال متصل می شود، فلز غیر مشابه به طور مداوم الکترون ها را از دست می دهد و به عنوان آند حل می شود، در حالی که کاتد تیتانیوم اساسا دست نخورده باقی می ماند. اگر تیتانیوم با فلزات نجیب مانند پلاتین و گرافیت در تماس باشد، پتانسیل آن نسبتا منفی می شود، لایه غیرفعال در لبه تماس ترجیحاً شکسته می شود و ماتریس تیتانیوم به شدت به عنوان آند حل می شود. هر چه نسبت سطح بین کاتد و آند بزرگتر باشد، چگالی جریان روی سطح آند بیشتر می شود و خوردگی موضعی سریعتر در طول شکاف تماس گسترش می یابد. محیط حاوی یون های کلرید و فلوراید باعث از بین رفتن بیشتر فیلم پسیو ناقص شده و شکست نفوذ را تسریع می کند.
2. موقعیت های معمولی حساس به خوردگی گالوانیکی
مناطق تماس بین لولههای تیتانیوم و تکیهگاههای فولاد کربنی، گیرههای لوله و براکتهای ثابت.
اتصالات فلنج با استفاده از پیچ و مهره و واشر برنجی، فولاد گالوانیزه یا آلیاژ آلومینیوم؛
موقعیت های جوشکاری انتقالی بین خط لوله اصلی تیتانیوم و اتصالات لوله کمکی غیر{0}تیتانیوم.
اتصالات رزوه ای که با آداپتورهای فولادی معمولی و اتصالات فلزی ناهمگن مطابقت دارند.
نواحی پاشش مرطوب که در آن اجزای تیتانیوم دیگر قابهای سازهای فلزی و پوستههای تجهیزات را لمس میکنند.
3. عوامل اصلی تسریع کننده خوردگی گالوانیکی
شکاف پتانسیل بیش از حد بین دو نوع مواد فلزی ناهمگن منطبق.
تیتانیوم بهعنوان آند با مساحت کوچک-جفت شده با کاتد فلز نجیب با مساحت بزرگ، نرخ خوردگی را تا حد زیادی بزرگنمایی میکند.
محیطی با رسانایی بالا و یون های هالوژن که فیلم غیرفعال را می شکند و واکنش الکتروشیمیایی را تشدید می کند.
مایع تغلیظ شده و محیط فرآیند به شکاف های مونتاژ نفوذ می کند تا محیط الکترولیت بسته را تشکیل دهد.
فقدان اقدامات عایق بندی که منجر به تماس مستقیم بین دو فلز می شود.
4. اقدامات فنی کامل-پیشگیری و کنترل پیوند
① اصل تطبیق مواد همگن را بپذیرید
براکت ها، اتصال دهنده ها و لوازم جانبی اتصال را به مواد تیتانیوم یکپارچه کنید تا تفاوت پتانسیل را بطور اساسی حذف کنید.
② واشرهای عایق و آستین های جداکننده را بین فلزات غیر مشابه اضافه کنید
از قطعات عایق PTFE، لاستیکی یا سرامیکی برای قطع حلقه های رسانا و جلوگیری از تشکیل سلول های گالوانیکی استفاده کنید.
③ نسبت سطح آند{0} کاتد را برای اتصال مخلوط اجتناب ناپذیر بهینه کنید
اطمینان حاصل کنید که قسمت آند که به راحتی خورده می شود دارای سطح تماس بزرگ تری است تا چگالی جریان خوردگی واحد کاهش یابد.
④ شکافهای مونتاژ را با درزگیر{0}ضد خوردگی ببندید
برای جلوگیری از تجمع الکترولیت، از نفوذ مایع خورنده به رابط های تماسی جلوگیری کنید.
⑤ حفاظت آند قربانی را برای ساختارهای فلزی مخلوط پیچیده پیکربندی کنید
بلوکهای قربانی کم{0}}را برای خوردگی و محافظت از لولههای گرمایش تیتانیومی نصب کنید.
5. جدول مقایسه اثر پیشگیری
表格
| طرح تطبیق مونتاژ | خطر خوردگی گالوانیکی | پیشنهاد کاربردی |
|---|---|---|
| تماس مستقیم بین اتصالات فولاد کربنی و سطح تیتانیوم لخت | خوردگی سریع اتصالات و سوراخ شدن لبه روی تیتانیوم | عایق را اضافه کنید یا بلافاصله قطعات تیتانیوم را جایگزین کنید |
| تطبیق کامل تیتانیوم + درمان آب بندی شکاف | اساساً خطرات پنهان خوردگی گالوانیکی را از بین ببرید | مشخصات نصب استاندارد برای خطوط لوله فشار تیتانیوم |
| ایزولاسیون عایق + حفاظت از آند قربانی کمکی | عملکرد پایدار-ضد خوردگی گالوانیکی طولانی مدت | طرح پشتیبان اجباری طراحی فلزی مخلوط |
نتیجه گیری
خوردگی گالوانیکی لوله های گرمایش تیتانیوم توسط اختلاف پتانسیل بین فلزات غیر مشابه و مدار رسانای الکترولیت بسته القا می شود. ایده های اصلی پیشگیری عبارتند از انتخاب مواد منطبق یکپارچه، اتخاذ عایق فیزیکی برای جدا کردن مسیرهای رسانا، آب بندی شکاف ها برای جداسازی محیط خورنده و استفاده از محافظ کمکی آند قربانی. بازرسی دقیق مواد ورودی و مدیریت استاندارد فرآیند مونتاژ می تواند به طور موثر از شکست نشت زودرس ناشی از خوردگی گالوانیکی در موقعیت های اتصال لوله های گرمایش تیتانیوم جلوگیری کند.
