Chemische und petrochemische Industrie. Anwendungen von Titan
Relevanz
Neben anderen Wirtschaftszweigen ist die Industriechemie einer der wichtigsten Verbraucher von Titan. In Bezug auf das Verbrauchsvolumen von Titanlegierungen teilt sie sich die Spitzenposition mit der Luft- und Raumfahrtindustrie. Es ist keine Neuigkeit, dass eines der Hauptanliegen in der chemischen Produktion der Korrosionsschutz ist. Im Zuge des technologischen Fortschritts und der ständigen Produktivitätssteigerung steigen auch die Kosten für den Korrosionsschutz und den Ersatz von Anlagen im Falle eines Ausfalls. Die wirksamste Lösung für diese Probleme ist heute der Einsatz neuer korrosionsbeständiger Werkstoffe.
Vorteile von Titanlegierungen
Titanlegierungen ersetzen wirksam alternative Werkstoffe wie
1. Nickellegierungen (Halstelloy "B" und "C");
2. Hochlegierter Stahl wie X23H28MDZT;
3. nichtrostende Stähle wie X18H10T;
4. Seltene Metalle und Edelmetalle;
5. Nichteisenmetalle (Tantal, Platin, Zinn, Niob, Kupfer);
6. Kunststoffe.
Eine vergleichende Analyse der Metalle und Legierungen, die in modernen chemischen Anlagen verwendet werden, hat gezeigt, dass Titanlegierungen die größten Einsparungen bei den Betriebskosten ermöglichen und die Zuverlässigkeit des Betriebs erhöhen. Konstruktionen können vereinfacht und verbessert werden. Arbeitsintensive und teure Auskleidungsarbeiten sind nicht mehr erforderlich. Der einzige Nachteil sind die massiven Kapitalinvestitionen, die für die Installation der Titanausrüstung erforderlich sind.
Der erste Einsatz von Titanausrüstungen zeigte, dass es ein wertvolles Baumaterial für Basisausrüstungen in der chemischen und petrochemischen Industrie ist. Im Jahr 1954 war die Titanium Metals Corporation of America das erste Unternehmen, das Titan für die Auskleidung eines Mischers verwendete, der in einer Chlordioxid-Atmosphäre betrieben wurde, die zu schneller Korrosion führte. Ausrüstungen aus Titan werden in vielen Ländern hergestellt, z. B. in Bulgarien, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Rumänien, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten.
Verwendung von
Es gibt eine Reihe von Industriezweigen, in denen die Verwendung von Titan nahezu alternativlos ist. Diese sind:
1. Chlor, Chlordioxid und Chlorsäure;
2. Ätzmittel;
3. Kalium, Kaliumchloride und Chlorate;
4. Natrium;
5. Magnesium;
6. Mangan;
7. Ammoniumperchlorat;
8. Kalziumhypochlorit;
9. Trichloracetat;
10. Unkrautbekämpfungsmittel 2,4-D;
11. kalkhaltiges Chlorid
12. Kupferchloroxyd;
13. Ammoniumchlorid; 13;
14. Carnallit;
15. Soda;
16. Bertolith-Salz;
17. Glaubersalz;
18. Harnstoff;
19. Salpetersäure und Schwefelsäure;
20. Polychloressigsäure; 20;
21. Ethylbenzol;
22. Isopropylbenzol;
23. Organisches Glas;
24. Nitrosylchlorid, und Melamin;
25. 2-3-Dichloronaphthaipon, 1,4-Paraoxydiphymelamin;
26. Paranythroinilin, Neozon D, Isatin, Chromolan;
27. Optische Bleichmittel, Polyethylen und Acetaldehyd;
28. Synthetische Kautschuke (Chloronrepe, Isoprepe);
29. Flüssiges Thiokol, Viskosefaser, Caprolactam;
30. Vinylacetat;
31. Epoxidharz; 31;
32. Pharmazeutika wie: (Gallussäure, Jodtinktur, Thymianextrakte, Digolenpeo, Wasserpfeffer, Tannin, Brustelixier, Lösungen für Injektionen).
Chemische Beständigkeit
Bis heute gibt es mehr als 600 Industrieprodukte, bei denen die chemische Beständigkeit von Titan gut untersucht wurde. Trotzdem werden für neue Anwendungen Korrosionsprüfungen durchgeführt, da die Zusammensetzungen in der chemischen Industrie im Allgemeinen aus mehreren Komponenten bestehen. Daher können schon geringfügige Zusätze einer Substanz das Korrosionsverhalten von Titan grundlegend verändern. Mineralsäurelösungen und Oxidationsmittelzusätze hemmen das Korrosionsverhalten von Titan. Es wurde mehrfach nachgewiesen, dass Titanbauteile in Umgebungen mit bis zu 200 g/l Schwefelsäure, in denen Kupfer-, Nickel- und Eisensalze vorhanden sind, bei einer Temperatur von ca. 80°C acht Jahre lang nicht korrodieren. Ein Beispiel: Eine Titanpumpe kann in einer Fabrik betrieben werden, die 20 %ige Schwefelsäure bei Temperaturen von bis zu 90 °C pumpt, und wird in einem Jahr nur 5 mm Korrosion "fressen". Ähnliche Pumpen in der Produktion laufen recht lange in Lösungen mit 5-15 % Salzsäure und einer Beimischung von Eisen- und Magnesiumchlorid.
Titan ist sehr widerstandsfähig gegen Korrosion in feuchtem Chlor und Chlorderivaten, die eitrige Korrosion und Korrosionsrisse verursachen können, sowie in organischen Verbindungen, die Sauerstoff und Chlor enthalten, und in den meisten Chloridlösungen. Aus diesem Grund wird Titan in der chemischen Industrie so häufig für die Herstellung von Ausrüstungen verwendet. Es gab jedoch einige ungewöhnliche Fälle, in denen Titan in der Praxis der Korrosion in Chlor und Chloridlösungen erlag. Die Korrosion tritt häufig an Rissen, Spalten und Ritzen auf, sehr oft an den Verbindungsstellen von Kollektor und Elektrolyseur. Um solche Störungen zu vermeiden, sollten die Anlagen intelligent konstruiert sein, um das Korrosionsrisiko auf ein Minimum zu reduzieren.
In Kontakt mit anderen Metallen
Titan wird zur Kathode und verstärkt in einer aggressiven Umgebung die Korrosion anderer Metalle, die mit ihm in Kontakt kommen. Hier ein Beispiel. Rostfreier Stahl Cr18Ni10T oder Cr17GSM2T und Messing oder Bronze. Oft ist diese Korrosion geschwürartig, ihre Entwicklung hängt von der Kontaktfläche ab.
Titan-Güteklassen
Die im Handel am häufigsten verwendete Legierungssorte ist BT1-0, die die beste Korrosionsbeständigkeit bei Betriebstemperaturen von bis zu 350 °C aufweist. Auch die Legierung AT-3, die
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