ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Титан и сплавы на его основе из "Морская коррозия " Из всех известных в настоящее время материалов титан и его сплавы относятся к числу наиболее стойких к морским средам при обычных температурах. Тонкая окисная пленка, образующаяся на поверхности титановых сплавов, обеспечивает полную защиту металла от коррозии. Разрушение этой пассивной пленки происходит только в специальных условиях. Несмотря на очень высокую общую стойкость титана, все же существует несколько коррозионных проблем, связанных с его использованием в морских условиях [68] питтинговая коррозия, наблюдающаяся в щелевых условиях при недостатке кислорода и температуре морской воды выше 120 °С коррозионное растрескивание высокопрочных титановых сплавов при наличии поверхностных дефектов на металле, к которому приложено растягивающее напряжение коррозионное растрескивание в солях при нагреве выше 260 °С. Эффективными мерами борьбы с этими видами преждевременного разрушения титановых сплавов являются легирование и термообработка. [c.116] Как правило, окислительные условия в большинстве морских сред достаточны для поддержания пассивности титана. Механическое или химическое повреждение пассивной пленки залечивается почти мпю-венно, что подтверждается потенциометрическими исследованиями. [c.116] В последнее десятилетие был освоен промышленностью и стал более доступным ряд высокопрочных титановых сплавов. Эти материалы весьма привлекательны благодаря высокому отношению прочность/плотность, однако для их правильного применения в морских условиях необходимо хорошо знать особенности коррозионного поведения титана. [c.116] Титан и его сплавы обладают необычайно высокой стойкостью в морских атмосферах. При обычных температурах они практически невосприимчивы к щелевой, питтинговой и общей коррозии. [c.117] Титановые сплавы применяются в самой различной форме (проволочные тросы, болтовые соединения со щелями, сварные конструкции и т. д.), не испытывая существенной коррозии в морском воздухе или тумане. При стендовых испытаниях в морской атмоефере на титановых сплавах всех типов не наблюдается признаков локальной коррозии. Иногда отмечается лишь изменение цвета образцов (потускнение). [c.117] Сравнительные данные о коррозионной стойкости титана и некоторых других материалов в агрессивных морских условиях представлены в табл. 45 [69[. Следует отметить, что если бы в сравнении участвовали образцы из сплава Хастеллой С или других аналогичных сплавов системы никель—хром—молибден, то для них наблюдались бы столь же незначительные потери массы, как и для титана. [c.117] Гальванические эффекты. При наличии электрического контакта титана с такими обычными металлами, как сталь или алюминий, может происходить локальная коррозия анодного элемента этой гальванической пары. Разрушение наблюдается непосредственно в месте соединения или около него и протекает в периоды, когда на поверхности металла присутствует влажная солевая пленка. Соединение титана с медью несколько усиливает коррозию меди. В гальванической паре с нержавеющей сталью влияние титана минимально. Данные о коррозии гальванопар представлены в табл. 46. [c.117] Титан обладает прекрасной коррозионной стойкостью в условиях погружения как на малых, так и на больших глубинах. Это один из немногих металлов, характеризующихся одинаковой, практически абсолютной стойкостью на всех глубинах. Склонность некоторых титановых сплавов к коррозионному растрескиванию под напряжением и гальванические эффекты при соединении титана с более анодными или катодными металлами обсуждаются ниже особо. [c.119] В табл. 47 представлены данные о коррозионном поведении титана и некоторых других металлов при 4,5-летней экспозиции в проточной морской воде (скорости коррозии рассчитаны по потерям массй). В случае титана коррозионные потери массы были очень малы и практически соответствовали пределу точности измерений имевшихся аналитических весов [69]. В настоящее время имеются также данные о коррозионном поведении на малых и больших глубинах различных сплавов на основе титана. Как следует из табл. 48, титановые сплавы абсолютно стойки в широкой области изменения условий экспозиции. [c.119] Титан обладает абсолютной стойкостью не только в обычных морских средах, но также в загрязненных водах, в разбавленной морской воде, встречающейся в некоторых гаванях, в морской воде, содержащей такие газы, как хлор, аммиак, сероводород и избыточную двуокись углерода, и в горячей морской воде. [c.120] Титан обладает отличной коррозионной стойкостью к струевой и кавитационной коррозии в морской воде. Данные по эрозионной коррозии представлены на рис. 57 [72]. Наиболее высокую стойкость в этих испытаниях показали титановые сплавы Ti—6А1—4V и Ti—8А1—2Nb—ITa. Таким образом, благодаря сочетанию отличной стойкости при любых скоростях потока и высокой прочности титановые сплавы являются идеальными материалами для изготовления таких конструкций, как подводные крылья судов. [c.120] Гальванические эффекты. Опыт применения титановых сплавов в морских условиях показывает, что их следует использовать только в тех случаях, когда могут быть оправданы затраты, связанные с более высокой по сравнению со сталью и алюминием стоимостью. Морских конструкций, выполненных целиком из титановых сплавов, пока не существует, поэтому титан всегда соседствует в конструкциях с другими металлами. При наличии электрического контакта между титаном и каким-либо металлом происходит увеличение площади поверхности катода, связанного с локальными анодами на этом втором металле. Коррозия таких металлов, как сталь и алюминий, контролируется катодными процессами, поэтому возрастание площади катодной поверхности при образовании гальванической пары с титаном способствует усилению коррозии более анодного элемента пары. Как видно из приведенного электрохимического ряда напряжений, пассивный титан является более катодным металлом по отношению практически ко всем распространенным конструкционным материалам. [c.120] Некоторое представление о зависимости коррозии гальванопар в морской воде от соотношения площадей анода и катода (1 10 или 10 1) дает рис. 58. В случае углеродистой стали усиление коррозии при неблагоприятном соотношении площадей анода и катода (1 10) столь велико, что не может быть отображено в принятом масштабе рисунка. [c.121] Уже первые коррозионные испытания титановых материалов включали экспозицию нагруженных образцов в морской воде и атмосфере. На основании результатов, полученных для простых U-образных образцов или образцов, нагруженных в 4 точках, можно сделать вывод, что пассивная пленка на гладкой поверхности титана или его сплава обеспечивает полную защиту металла в морских средах даже при высоких уровнях напряжений. Полагали, что отсутствие коррозионного растрескивания под напряжением связано с невосприимчивостью поверхности титана к местной коррозии, в частности к питтингу (питтинги могут играть роль концентраторов напряжений, ускоряя образование трещин). [c.122] Произойдет или нет разрушение металла в результате коррозионного растрескивания под напряжением — решение этого вопроса в большой степени зависит от природы и размера дефекта (критической величины трещины). [c.123] В работе [77] с помощью устройства рычажного типа были исследованы критические размеры дефектов для ряда титановых сплавов в 3,5 %-ном растворе Na I. В большинстве отношений раствор хлорида натрия не эквивалентен морской воде, однако подобные эксперименты все же позволяют в какой-то мере предсказать и поведение металлов в морских условиях. Хотя многие нз исследованных сплавов оказались сравнительно невосприимчивыми к коррозионному растрескиванию под напряжением, тем не менее ддя большинства из них можно подобрать такие комбинации геометрии надреза и величины приложенного напряжения, при которых растрескивание произойдет (рис. 60). [c.123] Как правило, все а-сплавы и супер-а-сплавы склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением, тогда как а- и Р-сплавы стойки к этому виду коррозии. Данные о влиянии морской воды на титановые сплавы представлены в табл. 49. В настоящее время сплав Ti—6А1—4V с низкой концентрацией дефектов внедрения (малым содержанием кислорода) считается одним из лучших среди всех промышленных сплавов, стойких к коррозионному растрескиванию под напряжением в морской воде. [c.126] Вернуться к основной статье