A titán hidrogén ridegsége és elektrokémiai tulajdonságai katódos polarizáció alatt

Titánötvözetek könnyűek, nagy -szilárdságúak, korrózióállóak- és biológiailag kompatibilisek, széles körben használják a tengeri-, atomenergia-, repülőgép- és vegyiparban. Bár a katódos polarizáció megvédi a titánt a korróziótól, hajlamos hidrogén ridegedést (HE) indukálni, ami anyaghibához vezet, és veszélyezteti a berendezés biztonságát. A HE viselkedésének és az elektrokémiai befolyásoló tényezőknek a vizsgálata nagy gyakorlati jelentőséggel bír a védelem optimalizálása szempontjából.

 

 

1. A katódos polarizációs hidrogénfejlődési reakció elve

A katódos polarizáció elnyomja a titán korrózióját, és ezzel egyidejűleg hidrogénfejlődést vált ki a víz elektrolíziséből, a reakciót követően:

A negatívabb polarizációs potenciál felgyorsítja a hidrogénfejlődést, és számos aktív hidrogénatomot hoz létre a felszínen.

A titán könnyen adszorbeálja és oldja a hidrogénatomokat. A felületi passzív film akadályozza a hidrogén deszorpcióját, lehetővé téve a hidrogénatomok behatolását és felhalmozódását a mátrixban. A kritikus koncentráció elérésekor törékeny titán-hidridek képződnek és HE-t okoznak. A hidrosztatikus nyomás tovább gyorsítja a hidrogénfejlődést, és súlyosbítja a hidrogéntöltés okozta károkat.

 

2. A titánban előforduló hidrogénridegedés fő jellemzői

• Erős függés az alakváltozási sebességtől; a rideg törés könnyebben következik be nagy{0}}sebességű deformáció esetén.
• A hajlékonyság jelentősen romlik, ha a hidrogéntartalom meghaladja0.03%, míg az erő szinte változatlan marad alatta0.05%.
• A tengervízben potenciálNagyobb vagy egyenlő, mint –0,70 V (vs SCE)biztonságos tartomány; A HE kockázat meredeken emelkedik a negatívabb potenciáloknál.
• A sérülések halmozottak és időben{0}}eltolódnak: a hidrogén hosszú távú-felhalmozódása tönkreteszi a rácsszerkezetet, ami végül repedéshez és meghibásodáshoz vezet.

 

 

1. Potenciodinamikai polarizációs görbe mérése

Ez a módszer értékeli a hidrogénfejlődést és a HE kockázatát. Telített kalomel elektródát (SCE) referenciaként és platinalemezt ellenelektródaként használva, a potenciál-szkennelés meghatározott sebességgel történik szimulált tengervízben, hogy áram-potenciál görbéket kapjunk.

A negatívabb potenciál felgyorsítja a hidrogénfejlődést és növeli a hidrogéntermelést; az áramerősség meredeken növekszik az érzékeny területen. A Tafel illesztés kinetikai paramétereket ad a biztonságos védelmi potenciál meghatározásához, és elkerüli a túlzott polarizáció által okozott HE-t.

 

2. Elektrokémiai impedancia spektroszkópia (EIS)

Az EIS lehetővé teszi a határfelületi mikrostruktúrák roncsolásmentes megfigyelését és az olyan paraméterek azonosítását, mint a passzív film és a töltésátvitel.

A passzív film érintetlen marad, és a határfelületi reakciók enyhék, jelentős hidrogénabszorpció nélkül. A polarizáció erősödésével a hidrogénatomok károsítják a filmet, csökkentve a film ellenállását és növelve a kapacitást, alacsony frekvenciákon pedig diffúziós impedancia jelenik meg. Az egyenértékű áramkör felszerelése lehetővé teszi a hidrogén diffúziós sebességének és abszorpciós mértékének kiszámítását a korai HE károsodás előrejelzéséhez.

 

3. Egyéb kiegészítő észlelési technikák

A potenciosztatikus lépéselemzés jellemzi a hidrogén adszorpcióját-diffúziót, és kiszámítja a hidrogén diffúziós együtthatóját és a szilárd{0}oldat tartalmát. A pásztázó vibrációs elektróda technika közvetlenül megjeleníti a helyi hidrogénfejlődés változásait, megmagyarázva a lokalizált HE-t.

Az elektrokémiai tesztek lassú alakváltozási sebességgel kombinálva kvantitatív összefüggést állapítanak meg az elektromos jelek és a mechanikai sérülések között.

 

 

1. Polarizációs potenciál és időtartam

A potenciáloknálpozitívabb, mint –0,70 V (vs SCE), a hidrogénfejlődés lassú, a hidrogénabszorpció a károsodási küszöb alatt van, nem fordul elő nyilvánvaló HE, és a határfelületi impedancia stabil.

Negatívabb potenciáloknál a hidrogénfejlődés erőteljes, masszív hidridek képződnek, az impedancia csökken, az áram pedig nő, ami a HE gyors romlásához vezet.

A rövid távú polarizáció csak csekély felületi hidrogénabszorpciót okoz, visszanyerhető paraméterváltozásokkal. A hosszan tartó polarizáció a hidrogén befelé történő felhalmozódását eredményezi, növeli a hibákat, visszafordíthatatlan teljesítményromlást idéz elő, és idővel súlyosbítja a károsodást.

 

2. Környezeti feltételek

A hidrosztatikus nyomás összenyomja a határfelületet, felgyorsítja a hidrogénfejlődést, eltolja a károsodási küszöbpotenciált, szűkíti a biztonságos potenciáltartományt és növeli a HE kockázatát.

Az emelkedett hőmérséklet felgyorsítja a hidrogén diffúzióját és a rácskárosodást, gyengíti a határfelületi impedanciát és tovább fokozza a HE-t. Az elektrolitban lévő kloridionok károsítják a passzív filmréteget, hidrogén diffúziós utakat alakítanak ki, és szinergetikusan rontják a hidrogén töltési károsodását.

 

 

A felsőoktatási mechanizmusok és a jellemzési szabályok alapján több-lépcsős megelőzés lehetséges:

• A fenti katódos védelmi potenciált szabályozza–0,70 V (SCE-vel szemben)a korrózióvédelem és a HE ellenállás egyensúlyára.
• Kövesse valós időben az elektrokémiai paramétereket, és hozzon létre egy korai figyelmeztető rendszert a polarizáció azonnali beállításához, ha anomáliák lépnek fel.
• Alkalmazzon felületmódosítást, hogy sűrű védőréteget képezzen, és megakadályozza a hidrogén adszorpcióját és behatolását.
• A polarizációs paraméterek dinamikus hangolása a nagynyomású környezetek lehetséges eltérései szerint{0}} a berendezés stabil működésének biztosítása érdekében.

 

 

Az uihang Group elsősorban titántermékeket gyárt a teljes ipari lánccal, beleértve az olvasztást, kovácsolást, egyengetést, hengerlést, felületkezelést, tesztelést. Bármilyen vásárlási igény esetén forduljon hozzánk bizalommal az alábbi e-mail címen:Sam.Rui@bjrh-titanium.com