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Corrosión
Titanio en Diferentes Medios: Dónde Resiste y Dónde No
El titanio no es a prueba de corrosión. Está protegido por una película de óxido de unos pocos nanómetros de espesor que la mayoría de los medios dejan intacta y que el oxígeno reconstruye. Donde la película no puede formarse, o es eliminada químicamente, el titanio se corroe como cualquier otro metal. La cuestión es en qué lado de esa línea cae una condición de servicio.
La corrosión es una cuestión de química, no una cuestión de materiales. Indíquenos el medio, la temperatura y si el sistema alguna vez está estancado, y nosotros indicaremos la base de la recomendación de grado por escrito. Enviar las condiciones del servicio
La película, no el metal
Expuesto al aire o a cualquier medio que contenga agua, el titanio forma una capa coherente de dióxido de titanio en cuestión de milisegundos. La capa es delgada —unos pocos nanómetros—, adherente y autorreparable siempre que el oxígeno pueda alcanzar la superficie. El metal debajo es termodinámicamente reactivo; la película es lo que lo hace útil.
Todo lo que sigue de eso tiene un borde práctico. El titanio no resiste la corrosión por ser noble. La resiste por ser pasivado, y la pasivación es una cuestión de suministro: la película necesita oxígeno, y necesita que la química local no la disuelva. Dos modos de falla cubren casi todas las fallas en el campo.
- La película está químicamente destruida. Ciertos medios disuelven el óxido más rápido de lo que puede reformarse. Los ácidos reductores y los fluoruros son los más comunes.
- La película está privada de oxígeno. En un espacio estrecho, el medio no puede ser repuesto y la química local cambia. Esto es corrosión por hendidura, y tiene su propia nota en esta serie — corrosión por grietas del titanio.
Donde el titanio es efectivamente inmune
- Agua de mar y cloruros. El titanio es el material de referencia para el servicio en agua de mar. La concentración de cloruro no lo ataca; es uno de los pocos metales que no se agrietan en el agua de mar ambiente.
- Medios oxidantes. El ácido nítrico, el ácido crómico, el hipoclorito y el cloro húmedo dejan la película intacta o la reconstruyen. El uso de ácido nítrico a lo largo de un amplio rango de concentraciones a temperatura ambiente es una aplicación estándar, con ataque limitado a concentraciones altas a temperatura elevada.
- Álcalis. El titanio se utiliza en servicios cáusticos donde la temperatura se mantiene dentro del rango que indica el dibujo.
- La mayoría de los medios orgánicos. Los ácidos orgánicos, aldehídos, cetonas y corrientes de hidrocarburos son generalmente benignos, con el metanol como la excepción notable a continuación.
Donde no está
Esta es la mitad de la lista que se omite en las hojas de datos de materiales, y es la mitad que cuesta dinero.
| Medio | Comportamiento | Qué decide el resultado |
|---|---|---|
| Ácido fluorhídrico, fluoruros | Ataca el titanio a concentraciones muy bajas: una trazas de fluoruro en un flujo por lo demás inofensivo es suficiente | Presencia de fluoruro en absoluto. Esta es la única especie que se debe analizar antes de cotizar un intercambiador de titanio o un recipiente |
| Ácido clorhídrico | Reducción. Ataques a lo largo de gran parte del rango de concentración, y más rápido a medida que aumenta la temperatura | Concentración, temperatura y si hay un oxidante presente para mantener la película reparada |
| Ácido sulfúrico | Reducción a baja y moderada concentración. El ácido diluido aireado es agresivo; el ácido concentrado se comporta de manera diferente nuevamente | Concentración y temperatura. Hay que revisar ambos extremos del rango, no solo uno |
| Ácido fosfórico | El ataque se desarrolla a mayor concentración y temperatura | Concentración, temperatura y trazas de fluoruro en el ácido |
| Metanol anhidro | Fisuración por corrosión bajo tensión en un medio que parece inofensivo en una tabla de compatibilidad | Contenido de agua. Pequeñas adiciones de agua lo inhiben, por lo que la especificación del agua es importante |
| Gas de cloro seco | Comportamiento diferente del cloro húmedo; la película no se mantiene sin humedad | Contenido de humedad del gas |
| Hidrógeno | El hidrógeno absorbido provoca fragilización, particularmente a temperaturas elevadas y en los grados de mayor resistencia | Temperatura, presión parcial de hidrógeno y resistencia de grado |
Las variables que realmente mueven la respuesta
Una tabla de compatibilidad proporciona un punto de datos. El servicio real se encuentra en algún lugar de varios ejes a la vez, y los que cambian el veredicto son:
- Temperatura. El aumento de la temperatura acelera las reacciones de disolución de la película mucho más de lo que acelera la repasivación. Un medio que es benigno a temperatura ambiente a menudo no es benigno a 80 °C, y el cambio no es gradual.
- Presencia de oxidantes. Los iones férricos, los iones cúpricos, el nitrato y el oxígeno disuelto ayudan a mantener la película intacta. Su presencia puede convertir un ácido reductor agresivo en uno utilizable, y su ausencia (sistemas desaireados, estancados, sellados) puede eliminar la protección de un flujo que parecía estar bien en el laboratorio.
- Aireación y flujo. El medio en movimiento y aireado suministra oxígeno. El medio estancado y desaireado no lo hace, y el estancamiento también es la forma en que se forman las grietas.
- Especies traza. El fluoruro en un flujo de ácido fosfórico, el cloruro en un proceso que de otro modo es oxidante, o los iones de metales pesados lixiviados de equipos aguas arriba, todos cambian la química local sin cambiar la hoja de especificaciones.
- Acoplamiento galvánico. Acoplar el titanio a un metal menos noble puede proteger el titanio y sacrificar el otro metal. Acoplarlo a un metal más noble deja al titanio sin protección catódica y concentra el ataque en otra parte.
Qué poner en la consulta
Solo podemos confirmar una calificación en relación con el medio, y el medio generalmente se resume en la consulta como una palabra. Los cinco elementos que nos permiten responder correctamente son: composición incluyendo especies traza, concentración, temperatura y si cicla, aireación y estado de flujo (incluyendo si el sistema alguna vez está estancado o apagado en húmedo), y la vida útil de diseñoCon esos, la indicación de grado y el formulario suelen ser sencillos. Sin ellos, cualquier respuesta es una conjetura con un certificado adjunto.
Cuando un medio se sitúa cerca del límite, la respuesta honesta es que los datos de laboratorio y la experiencia en servicio no coinciden, y la decisión corresponde a una prueba de corrosión más que a una cotización. Decirlo desde el principio es más barato que descubrirlo en el primer mantenimiento. Envíe las condiciones de servicio con el consulta y declararemos por escrito la base de la recomendación.
Preguntas frecuentes
Preguntas frecuentes
¿Es el titanio completamente resistente a la corrosión?
No. La resistencia del titanio proviene de una película pasiva de óxido, no de que el metal sea noble. En medios que disuelven la película más rápido de lo que se reforma —ácido fluorhídrico y fluoruros sobre todo, ácidos reductores a temperatura, metanol anhidro— se corroe. También se corroe en espacios estrechos donde la película carece de oxígeno, lo que se conoce como corrosión por fisura.
¿Por qué el titanio es atacado por ácido diluido pero no por ácido concentrado?
No es una simple regla de concentración, es una regla de oxidación frente a reducción en la que tanto la concentración como la temperatura influyen. Los medios que mantienen estable la película de óxido dejan el metal intacto; los medios que reducen químicamente o disuelven la película la atacan. Por eso los oxidantes añadidos y el oxígeno disuelto pueden convertir un flujo agresivo en uno utilizable, y por eso los sistemas sellados desaireados eliminan la protección de los flujos que funcionaban bien en aire.
¿El titanio resiste el agua de mar?
Sí. El agua de mar y las soluciones cloradas ambientales no provocan picaduras en el titanio, por lo que es el material de referencia para uso marino, en alta mar y en desalinización. Las fallas que ocurren en el servicio en agua de mar casi siempre son problemas de hendiduras o galvánicos en uniones, juntas y soportes, más que ataques en la superficie expuesta abierta.
¿Qué información necesitas para confirmar una calificación?
Composición que incluye especies trazas como el flúor, concentración, temperatura de operación y si varia cíclicamente, aireación y estado de flujo incluyendo paradas, y la vida útil de diseño. El flúor traza es el elemento que con mayor frecuencia se omite y el que más probablemente cambia la respuesta.
Preguntar sobre la corrosión por medio
Envíe el dibujo con la calificación y la especificación vigente. Confirmaremos el formato del material, la ruta del proceso, el plan de inspección y una fecha por escrito junto con la cotización.