鈦制化工設(shè)備的生產(chǎn)制造已有一段的時(shí)間，也形成了一定的規(guī)模。在生產(chǎn)純堿、尿酸、制鹽和氯堿等設(shè)備上使用鈦制設(shè)備較多，雖然鈦制設(shè)備使用時(shí)間一般較長(zhǎng)，但因?yàn)楦g氫脆造成設(shè)備失效損壞的現(xiàn)象較為嚴(yán)重，使得鈦制設(shè)備發(fā)生事故而過(guò)早損壞報(bào)廢。

所以，鈦制設(shè)備腐蝕氫脆問(wèn)題引起了專家和相關(guān)企業(yè)及人員的高度重視。傳統(tǒng)觀念中對(duì)鈦氫脆的認(rèn)識(shí)不清導(dǎo)致了嚴(yán)重危害的發(fā)生，但鈦制設(shè)備腐蝕氫脆的問(wèn)題并不是不可以解決的，只要掌握鈦制設(shè)備腐蝕氫脆的生成原因和規(guī)律，及時(shí)采取有效的措施就可以阻止鈦制設(shè)備的腐蝕危害，保證鈦制設(shè)備的安全使用。

１、鈦氫脆和腐蝕的關(guān)系

鈦在化工行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，但鈦氫脆不一定會(huì)出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的外觀變化。鈦氫脆通常是由于腐蝕作用而產(chǎn)生的，有很多案例可以對(duì)此進(jìn)行證明。比如，美國(guó)的埃索公司進(jìn)行尿素生產(chǎn)的兩臺(tái)合成塔中的鈦里襯突發(fā)破裂泄露。破裂情況就發(fā)生在塔中部位和焊縫相鄰的板材上面，裂縫連通幾個(gè)腐蝕點(diǎn)，將腐蝕點(diǎn)分析可知其存有大量的硅、鐵和鋁，所以不難看出鐵造成了腐蝕點(diǎn)的出現(xiàn)。

發(fā)生鈦氫脆需要一定的條件。首先要有氫的存在，鈦才可以發(fā)生氫脆，其次，要使鈦制設(shè)備的表面鈍化膜要受到破壞，最后還要滿足氫進(jìn)入鈦基體時(shí)所需的溫度、應(yīng)力和PH值等條件。此外，在化工中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生鈦設(shè)備在還原酸中使用時(shí)，鈦設(shè)備遭到縫隙腐蝕甚至全面腐蝕，這樣吸氫致脆現(xiàn)象就發(fā)生了，所以，氫脆和腐蝕存在很密切的關(guān)系。這個(gè)過(guò)程要經(jīng)過(guò)幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)，陽(yáng)極是鈦被奪電子，形成鈦離子；陰極是氫離子獲得電子轉(zhuǎn)變成氫氣；總體上是吸氧反應(yīng)，鈦和氫離子反應(yīng)生成鈦氫化合物。在目前腐蝕的情形下，當(dāng)達(dá)到產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)需要的條件時(shí)，那么會(huì)使得表面鈍化膜吸氧，也就會(huì)快速發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，在此時(shí)，吸氧量是與腐蝕程度成正比的。但是假如有陰極的保護(hù)作用，那么鈦的吸氧也不會(huì)造成鈦的腐蝕作用。

２、鈦氫脆是氫化物引起的脆裂

從化學(xué)反映相應(yīng)情況來(lái)分析，鈦氫脆是氫化物造成的一種脆裂，并不是那些固溶的原子態(tài)氫造成的。當(dāng)氫對(duì)鈦設(shè)備影響時(shí)，表現(xiàn)出的是鈦氫化合物的生成，不是氫的集聚和擴(kuò)散。這和鋼的氫腐蝕和氫脆原理不相同，而是通過(guò)現(xiàn)代的能譜分析可知生成的氫化物，應(yīng)用一些先進(jìn)的設(shè)備來(lái)確定氫的含量，例如氣相層析儀。同時(shí)，金相分析也能夠很好的確定生成物的狀態(tài)。

３、吸氫致脆發(fā)生的幾種情況

３.1 臨氫環(huán)境可采取鈦設(shè)備，可產(chǎn)生氫脆

從目前的實(shí)驗(yàn)情況來(lái)分析，氫氣中的鈦在高溫高壓的條件下非常容易吸收氫，使得自身變脆，因此，我們盡量不應(yīng)用氫在氫分壓的環(huán)境當(dāng)中。在實(shí)際的過(guò)程中，石化裝置添加一些氫的反應(yīng)器采用鈦復(fù)合之后，出現(xiàn)的問(wèn)題非常少。主要原因是因?yàn)殁佋谂R氫的條件之下影響了鈦表面的氧化膜，只要是氫當(dāng)中的水分占到了２％ 以上，那么就能夠很好的為氫提供來(lái)源，從而更好的修補(bǔ)鈦氧化膜。也就可以保證鈦得到良好的鈍化，即使在很高的壓力和溫度下也不會(huì)再吸收氫。

３.2氧化環(huán)境下不易吸氫，較高溫度下容易吸氫

一般來(lái)講，在石化生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，在氧化反應(yīng)過(guò)程中的鈦設(shè)備并不是很容易產(chǎn)生吸氫致脆的現(xiàn)象，主要是由于在電介質(zhì)當(dāng)中溶氧或充氧都會(huì)使陰極產(chǎn)生氫離子放電反應(yīng)，從而使吸氫大大降低，同時(shí)氧化劑或者充足的氧會(huì)使鈍化膜容易修復(fù)，形成吸氧屏障。所以可以看出高溫脫氧或缺氧的環(huán)境會(huì)導(dǎo)致鈦易吸氫致脆。一般情況下，鈦在八十度溫度以上會(huì)比較容易吸收氫，但有時(shí)在較低的溫度下，也會(huì)發(fā)生吸氫的現(xiàn)象。在溫度達(dá)到八十度左右，氫的擴(kuò)散速度就會(huì)變快，同時(shí)鈦在電解質(zhì)中的腐蝕程度迅速加劇，導(dǎo)致陰極產(chǎn)生的氫離子不斷增大，從而促進(jìn)吸氫反應(yīng)的發(fā)生。因此，在環(huán)境達(dá)到二百度以上時(shí)，鈦制化工設(shè)備雖沒(méi)有發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，但也會(huì)不同程度的吸氫，所以應(yīng)重視吸氫致脆的情況發(fā)生。此外，在電化學(xué)反應(yīng)所導(dǎo)致的較高氫壓下或較負(fù)的電位下，就算是常溫狀態(tài)也會(huì)導(dǎo)致鈦吸氫反應(yīng)。

3.3 在PH大于十二或小于三時(shí)最易發(fā)生吸氫

當(dāng)PH小于三時(shí)，鈦處在一個(gè)還原的條件之下，鈦腐蝕的陰極是析氫的反應(yīng)，陰極反應(yīng)速度與陽(yáng)極反應(yīng)速度有著密切的聯(lián)系，當(dāng)ＰＨ 較小時(shí)，陽(yáng)極的化學(xué)反應(yīng)速度就會(huì)增大，陰極反應(yīng)速度也增大，因此可以說(shuō)，越容易發(fā)生鈦吸氫。如果是在高溫強(qiáng)堿情況下，鈦的吸氫和鈦腐蝕就會(huì)發(fā)生。實(shí)驗(yàn)表明，在稀堿中，鈦比較穩(wěn)定，在較濃堿中，尤其是加熱狀態(tài)，鈦就會(huì)生成鈦酸鹽。

3.4 鈦表面鐵污染或鐵含量較高容易發(fā)生吸氫致脆

鈦設(shè)備的制作和維修中，會(huì)受鐵的污染，使得析氫增加，導(dǎo)致氫脆發(fā)生。由于鐵微粒在鈦的表面鑲嵌使得鈍化膜受到了非常嚴(yán)重的損壞，造成缺隙的發(fā)生，在此時(shí)，也會(huì)受到電介質(zhì)的影響，鐵顆粒將會(huì)形成小陽(yáng)極，從而產(chǎn)生蝕抗，因?yàn)楦g作用，所以產(chǎn)生出來(lái)的氫將會(huì)進(jìn)入鈦的活性點(diǎn)。鐵污染增加點(diǎn)腐蝕傾向，促進(jìn)氫的侵入。

3.5 鈦?zhàn)麝?yáng)極保護(hù)使得吸氫致脆

因?yàn)殁佋诤Ｋ?dāng)中受到了強(qiáng)烈的腐蝕，并不需要應(yīng)用陰極保護(hù)。但是當(dāng)銅和金管板或者封頭和鈦冷卻器共用時(shí)，為了有效防止銅不受到任何腐蝕而應(yīng)用外加電流進(jìn)行陰極保護(hù)，當(dāng)設(shè)置的保護(hù)電位比臨界電位低時(shí)，那么鈦就會(huì)強(qiáng)制極化吸氫。

４、鈦制設(shè)備腐蝕氫脆的防治措施

4.1 符合設(shè)備工藝條件，選擇適合材料

要根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)腐蝕鈦合金?；さ拟佋O(shè)備在選用時(shí)應(yīng)考慮與環(huán)境的相適應(yīng)性，不可超過(guò)鈦的適用范圍和使用條件。在某些環(huán)境中，干氯等要禁用，必須充分滿足設(shè)備所處環(huán)境的析氫條件。

4.2 在工藝允許條件范圍內(nèi)，適當(dāng)添加氧化劑

在允許范圍情況下，可以從腐蝕物料的一側(cè)添加一定的氧化劑，比如將水和空氣等作為緩蝕劑，有效抑制鈦吸氫腐蝕。

4.3 對(duì)鈦制設(shè)備和零件進(jìn)行預(yù)氧處理

要對(duì)鈦設(shè)備及其零部件進(jìn)行預(yù)氧處理等強(qiáng)化處理措施，它們能夠達(dá)到加厚并強(qiáng)化氧化膜和陽(yáng)極化的目的，有效的消除鐵污染。

另外，還可以對(duì)鈦設(shè)備進(jìn)行離子注入和離子氮化處理。

4.4 注意安裝檢修，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在安裝檢修時(shí)要注意避免鈦的表面損傷，阻止鐵污染，禁止使用鋼制工具進(jìn)行緊固和敲打。同時(shí)要進(jìn)行定期的洗酸除垢工作。

要在原有基礎(chǔ)上，不斷對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)完善，消除縫隙和死角，最大程度的避免與異金屬形成電偶。在對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)時(shí)要充分保證鈦的電位高于吸氫界面的電位。

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