Кртост водоником и електрохемијска својства титанијума под катодном поларизацијом

Легуре титанијума су лагани,-велике чврстоће, отпорни на корозију-и биокомпатибилни, широко се користе у поморској, нуклеарној енергији, ваздухопловству и хемијској индустрији. Иако катодна поларизација штити титанијум од корозије, она има тенденцију да изазове кртост водоника (ХЕ), што доводи до квара материјала и угрожава безбедност опреме. Испитивање понашања ХЕ и електрохемијских утицајних фактора је од великог практичног значаја за оптимизацију заштите.

 

 

1. Принцип катодне поларизације Реакција еволуције водоника

Катодна поларизација потискује корозију титанијума и истовремено покреће еволуцију водоника из водене електролизе, пратећи реакцију:

Негативнији поларизациони потенцијал убрзава еволуцију водоника, стварајући бројне активне атоме водоника на површини.

Титанијум лако адсорбује и раствара атоме водоника. Површински пасивни филм омета десорпцију водоника, дозвољавајући атомима водоника да продру и акумулирају се унутар матрице. По достизању критичне концентрације, крти титан хидриди се формирају и изазивају ХЕ. Хидростатички притисак додатно убрзава еволуцију водоника и погоршава оштећења услед пуњења водоника.

 

2. Главне карактеристике водоничне кртости у титанијуму

• Јака зависност од брзине деформације; до кртог лома долази лакше при-деформисању великом брзином.
• Дуктилност се значајно погоршава када садржај водоника премаши0.03%, док снага остаје скоро непромењена испод0.05%.
• У морској води, потенцијалВеће или једнако -0,70 В (у односу на СЦЕ)је сигуран домет; Ризик од ХЕ нагло расте при негативнијим потенцијалима.
• Оштећења су кумулативна и временски{0}}касне: дугорочно-акумулација водоника уништава структуру решетке, што на крају доводи до пуцања и квара.

 

 

1. Мерење потенциодинамичке поларизационе криве

Овај метод процењује еволуцију водоника и ризик од ХЕ. Користећи засићену каломел електроду (СЦЕ) као референтну и платинасту плочу као контраелектроду, скенирање потенцијала се врши одређеном брзином у симулираној морској води да би се добиле криве струја-потенцијал.

Негативнији потенцијал убрзава еволуцију водоника и повећава производњу водоника; струја нагло расте у осетљивом региону. Тафел уклапање даје кинетичке параметре за дефинисање безбедног заштитног потенцијала и избегавање ХЕ изазваног прекомерном-поларизацијом.

 

2. Спектроскопија електрохемијске импедансе (ЕИС)

ЕИС омогућава не-недеструктивно посматрање међуфазних микроструктура и идентификацију параметара као што су пасивни филм и пренос наелектрисања.

Пасивни филм остаје нетакнут и међуфазне реакције су благе без значајне апсорпције водоника. Како се поларизација интензивира, атоми водоника оштећују филм, смањујући отпор филма и повећавајући капацитивност, при чему се импеданса дифузије појављује на ниским фреквенцијама. Постављање еквивалентног кола омогућава израчунавање брзине дифузије водоника и степена апсорпције за рано предвиђање оштећења ХЕ.

 

3. Друге помоћне технике детекције

Потенциостатска анализа корака карактерише адсорпцију-дифузију водоника и израчунава коефицијент дифузије водоника и садржај чврстог{0}}раствора. Техника скенирања вибрирајућих електрода директно визуализује локалне варијације еволуције водоника, објашњавајући локализовани ХЕ.

Електрохемијски тестови у комбинацији са испитивањем споре брзине деформације успостављају квантитативну корелацију између електричних сигнала и механичких оштећења.

 

 

1. Потенцијал поларизације и трајање

На потенцијалимапозитивнији од -0,70 В (у односу на СЦЕ), еволуција водоника је спора, апсорпција водоника је испод прага оштећења, не долази до очигледног ХЕ, а међуфазна импеданса је стабилна.

При негативнијим потенцијалима, еволуција водоника је енергична, формирају се масивни хидриди, импеданса се смањује и струја повећава, што доводи до брзог пропадања ХЕ.

Краткотрајна{0}}поларизација изазива само благу површинску апсорпцију водоника са променама параметара који се могу опоравити. Продужена поларизација покреће акумулацију водоника унутра, повећава дефекте, изазива неповратну деградацију перформанси и погоршава оштећења током времена.

 

2. Услови животне средине

Хидростатички притисак компримира интерфејс, убрзава еволуцију водоника, помера потенцијал прага оштећења, сужава опсег безбедног потенцијала и повећава ризик од ХЕ.

Повишена температура убрзава дифузију водоника и оштећење решетке, слаби међуфазну импедансу и додатно интензивира ХЕ. Хлоридни јони у електролиту оштећују пасивни филм, формирају путеве дифузије водоника и синергистички погоршавају оштећење водоничног пуњења.

 

 

На основу механизама ХЕ и правила карактеризације, вишеструка{0}}превенција је изводљива:

• Контролишите потенцијал катодне заштите изнад−0,70 В (у односу на СЦЕ)да уравнотежи заштиту од корозије и отпорност на ХЕ.
• Пратите електрохемијске параметре у реалном времену и успоставите систем раног упозорења да би се поларизација брзо прилагодила када се појаве аномалије.
• Нанесите модификацију површине да бисте формирали густи заштитни слој и спречили адсорпцију и продирање водоника.
• Динамички подесите параметре поларизације у складу са потенцијалним варијацијама у окружењима високог{0}}притиска да бисте обезбедили стабилан рад опреме.

 

 

Уиханг Група углавном производи производе од титанијума са комплетним индустријским ланцем, укључујући топљење, ковање, равнање, ваљање, површинску обраду, процес тестирања. За све потребе куповине, слободно нас контактирајте на е-маил:Sam.Rui@bjrh-titanium.com