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    钛设备铁污染的危害及防护措施

    钛设备(包括钛的复合板设备)的特单不同于碳素钢、不锈钢及其他金属设备,其制造工艺也有别与以上金属设备。而在钛设备制造的整个过程中防止铁污染则是其一个重要特征,同时也具有非常重要的意义,因为铁污染易造成钛设备的抗腐蚀性能下降、焊接性能变差。

    铁污染对钛设备造成的危害,大多是通过电化学腐蚀过程而作用到钛设备上的,而常见的析氢腐蚀则是造成钛设备产生钛设备产生氢脆的一个主要原因。处于活化状态的金属作为阳极的溶解阻力较小,而阴极的去极化反应的阻力较大,从而成为腐蚀过程的控制因素。析氢腐蚀和耗氧腐蚀是阴极过程各具特点的两种最为常见的腐蚀体系,其中析氢腐蚀对钛设备的危害较大。异种金属彼此接触,处于同一种介质中,会造成接触部位的局部腐蚀,其中电位较低的金属,溶解速度较大,电位较高的金属,溶解速度较小,这种腐蚀称为电偶腐蚀。其实质就是两种不同电极构成的宏观腐蚀电池。钛非常容易吸收氢、氧、氮,特别是氢,因为氢扩散速度较快,稳定不高时也容易被钛吸收,而使钛变脆。当钛加热到300℃时,开始吸氢,当加热到400℃时,钛对氢、氮、氧都具有较高的化学活性,当温度超过600℃时,钛急剧地氧化、氮化,并与氢生成氢化钛,从而使钛产生体积膨胀,产生晶间应力,进而形成裂纹,造成氢脆。

    铁在钛中属于有害杂质元素,对钛中铁含量作了限制,而针对钛设备薄弱环节的焊缝来说,对钛焊丝中铁含量的限制要比母材中铁含量的限制严得多。而在钛设备制造过程中所造成的铁污染若渗透到钛焊缝或母材中,同样会造成杂质铁的含量偏高,于是有可能产生以下两种危害:1)在焊接及影响区形成针状富铁相,在一定腐蚀介质中,建立起原电池,产生电偶腐蚀,使抗腐蚀性能下降;2)对于铁对吸氢有一定影响,铁为氢扩散到钛内提供了一个通道,尤其当铁含量大于0.05%时,氢的扩散增强,进而形成氢脆。附着于钛表面的未渗透到钛内的铁污染,如空气中存在含铁灰尘,或采用铁制工具,以及含铁的粉末粘污钛焊丝或坡口表面等,当这些表面铁污染受热时,如热加工、焊接等,在焊缝及热影响区和被铁污染的钛表面,如有可能形成硬而脆的钛-铁化合物,从而使钛的焊接接头性能变坏,降低其抗腐蚀性能。

    生产过程中铁污染的预约应该贯穿于整个钛设备制造过程中,对铁污染要做到控制严格,多检查,去除彻底,首先要避免使用钢质工具,吊装时应用尼龙绳代替钢丝绳吊装,需要时应用铜锤敲击钛表面,严禁使用铁锤。其次钛板(包括钛的复合板)卷筒或折弯时,应在钛表面贴一层牛皮纸、塑料薄膜或镀锌薄板等,严禁穿劳保鞋在钛表面踩踏。钛材严禁与黑色金属堆放在一起,暂不加工或组装的钛材及钛零件应用塑料布罩盖。钛设备的焊接、组装应在干净的、专用的车间或区域进行,场地应铺设橡胶或其他软质材料,从事有关钛设备的制造、检验等的所有人员应穿橡胶鞋或其他软底鞋。任何钛表面被加热前都应进行清洁处理。施工焊前应对焊接环境进行“菲绕啉”试验,试验合格后方能施焊。用铁氰化钾盐酸溶液或菲绕啉溶液涂敷于钛表面,或用含上述溶液的滤纸贴在钛表面,如发现变色,说明有铁污染存在,应清除铁污染后再试,直至涂敷或喷涂处,或滤纸不变色,则说明已无铁污染存在。检查完毕后,用水将被检钛表面冲洗干净。

    铁污染的控制在整个钛设备的制造过程中十分重要,但在具体的介质环境中其危害程度却不相同。钛本身具有很强的自钝化能力,而在氧化性介质中也会因腐蚀作用而在表面生产钝化膜,故不一定所有钛设备都需进行酸洗或阳极化处理,但对比较重要的钛设备必须进行酸洗或阳极化处理。



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