鈦制化工設備的生產(chǎn)制造已有一段的時間，也形成了一定的規(guī)模。在生產(chǎn)純堿、尿酸、制鹽和氯堿等設備上使用鈦制設備較多，雖然鈦制設備使用時間一般較長，但因為腐蝕氫脆造成設備失效損壞的現(xiàn)象較為嚴重，使得鈦制設備發(fā)生事故而過早損壞報廢。
所以，鈦制設備腐蝕氫脆問題引起了專家和相關企業(yè)及人員的高度重視。傳統(tǒng)觀念中對鈦氫脆的認識不清導致了嚴重危害的發(fā)生，但鈦制設備腐蝕氫脆的問題并不是不可以解決的，只要掌握鈦制設備腐蝕氫脆的生成原因和規(guī)律，及時采取有效的措施就可以阻止鈦制設備的腐蝕危害，保證鈦制設備的安全使用。
１、鈦氫脆和腐蝕的關系
鈦在化工行業(yè)得到廣泛的應用，但鈦氫脆不一定會出現(xiàn)肉眼可見的外觀變化。鈦氫脆通常是由于腐蝕作用而產(chǎn)生的，有很多案例可以對此進行證明。比如，美國的埃索公司進行尿素生產(chǎn)的兩臺合成塔中的鈦里襯突發(fā)破裂泄露。破裂情況就發(fā)生在塔中部位和焊縫相鄰的板材上面，裂縫連通幾個腐蝕點，將腐蝕點分析可知其存有大量的硅、鐵和鋁，所以不難看出鐵造成了腐蝕點的出現(xiàn)。
發(fā)生鈦氫脆需要一定的條件。首先要有氫的存在，鈦才可以發(fā)生氫脆，其次，要使鈦制設備的表面鈍化膜要受到破壞，最后還要滿足氫進入鈦基體時所需的溫度、應力和PH值等條件。此外，在化工中，經(jīng)常會發(fā)生鈦設備在還原酸中使用時，鈦設備遭到縫隙腐蝕甚至全面腐蝕，這樣吸氫致脆現(xiàn)象就發(fā)生了，所以，氫脆和腐蝕存在很密切的關系。這個過程要經(jīng)過幾個化學反應，陽極是鈦被奪電子，形成鈦離子；陰極是氫離子獲得電子轉變成氫氣；總體上是吸氧反應，鈦和氫離子反應生成鈦氫化合物。在目前腐蝕的情形下，當達到產(chǎn)生化學反應需要的條件時，那么會使得表面鈍化膜吸氧，也就會快速發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，在此時，吸氧量是與腐蝕程度成正比的。但是假如有陰極的保護作用，那么鈦的吸氧也不會造成鈦的腐蝕作用。
２、鈦氫脆是氫化物引起的脆裂
從化學反映相應情況來分析，鈦氫脆是氫化物造成的一種脆裂，并不是那些固溶的原子態(tài)氫造成的。當氫對鈦設備影響時，表現(xiàn)出的是鈦氫化合物的生成，不是氫的集聚和擴散。這和鋼的氫腐蝕和氫脆原理不相同，而是通過現(xiàn)代的能譜分析可知生成的氫化物，應用一些先進的設備來確定氫的含量，例如氣相層析儀。同時，金相分析也能夠很好的確定生成物的狀態(tài)。
３、吸氫致脆發(fā)生的幾種情況
３.1 臨氫環(huán)境可采取鈦設備，可產(chǎn)生氫脆
從目前的實驗情況來分析，氫氣中的鈦在高溫高壓的條件下非常容易吸收氫，使得自身變脆，因此，我們盡量不應用氫在氫分壓的環(huán)境當中。在實際的過程中，石化裝置添加一些氫的反應器采用鈦復合之后，出現(xiàn)的問題非常少。主要原因是因為鈦在臨氫的條件之下影響了鈦表面的氧化膜，只要是氫當中的水分占到了２％ 以上，那么就能夠很好的為氫提供來源，從而更好的修補鈦氧化膜。也就可以保證鈦得到良好的鈍化，即使在很高的壓力和溫度下也不會再吸收氫。
３.2氧化環(huán)境下不易吸氫，較高溫度下容易吸氫
一般來講，在石化生產(chǎn)過程當中，在氧化反應過程中的鈦設備并不是很容易產(chǎn)生吸氫致脆的現(xiàn)象，主要是由于在電介質當中溶氧或充氧都會使陰極產(chǎn)生氫離子放電反應，從而使吸氫大大降低，同時氧化劑或者充足的氧會使鈍化膜容易修復，形成吸氧屏障。所以可以看出高溫脫氧或缺氧的環(huán)境會導致鈦易吸氫致脆。一般情況下，鈦在八十度溫度以上會比較容易吸收氫，但有時在較低的溫度下，也會發(fā)生吸氫的現(xiàn)象。在溫度達到八十度左右，氫的擴散速度就會變快，同時鈦在電解質中的腐蝕程度迅速加劇，導致陰極產(chǎn)生的氫離子不斷增大，從而促進吸氫反應的發(fā)生。因此，在環(huán)境達到二百度以上時，鈦制化工設備雖沒有發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，但也會不同程度的吸氫，所以應重視吸氫致脆的情況發(fā)生。此外，在電化學反應所導致的較高氫壓下或較負的電位下，就算是常溫狀態(tài)也會導致鈦吸氫反應。
3.3 在PH大于十二或小于三時最易發(fā)生吸氫
當PH小于三時，鈦處在一個還原的條件之下，鈦腐蝕的陰極是析氫的反應，陰極反應速度與陽極反應速度有著密切的聯(lián)系，當ＰＨ 較小時，陽極的化學反應速度就會增大，陰極反應速度也增大，因此可以說，越容易發(fā)生鈦吸氫。如果是在高溫強堿情況下，鈦的吸氫和鈦腐蝕就會發(fā)生。實驗表明，在稀堿中，鈦比較穩(wěn)定，在較濃堿中，尤其是加熱狀態(tài)，鈦就會生成鈦酸鹽。
3.4 鈦表面鐵污染或鐵含量較高容易發(fā)生吸氫致脆
鈦設備的制作和維修中，會受鐵的污染，使得析氫增加，導致氫脆發(fā)生。由于鐵微粒在鈦的表面鑲嵌使得鈍化膜受到了非常嚴重的損壞，造成缺隙的發(fā)生，在此時，也會受到電介質的影響，鐵顆粒將會形成小陽極，從而產(chǎn)生蝕抗，因為腐蝕作用，所以產(chǎn)生出來的氫將會進入鈦的活性點。鐵污染增加點腐蝕傾向，促進氫的侵入。
3.5 鈦作陽極保護使得吸氫致脆
因為鈦在海水當中受到了強烈的腐蝕，并不需要應用陰極保護。但是當銅和金管板或者封頭和鈦冷卻器共用時，為了有效防止銅不受到任何腐蝕而應用外加電流進行陰極保護，當設置的保護電位比臨界電位低時，那么鈦就會強制極化吸氫。
４、鈦制設備腐蝕氫脆的防治措施
4.1 符合設備工藝條件，選擇適合材料
要根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇符合標準的工業(yè)腐蝕鈦合金。化工的鈦設備在選用時應考慮與環(huán)境的相適應性，不可超過鈦的適用范圍和使用條件。在某些環(huán)境中，干氯等要禁用，必須充分滿足設備所處環(huán)境的析氫條件。
4.2 在工藝允許條件范圍內(nèi)，適當添加氧化劑
在允許范圍情況下，可以從腐蝕物料的一側添加一定的氧化劑，比如將水和空氣等作為緩蝕劑，有效抑制鈦吸氫腐蝕。
4.3 對鈦制設備和零件進行預氧處理
要對鈦設備及其零部件進行預氧處理等強化處理措施，它們能夠達到加厚并強化氧化膜和陽極化的目的，有效的消除鐵污染。
另外，還可以對鈦設備進行離子注入和離子氮化處理。
4.4 注意安裝檢修，改進結構設計
在安裝檢修時要注意避免鈦的表面損傷，阻止鐵污染，禁止使用鋼制工具進行緊固和敲打。同時要進行定期的洗酸除垢工作。
要在原有基礎上，不斷對結構設計進行改進完善，消除縫隙和死角，最大程度的避免與異金屬形成電偶。在對陰極進行保護時要充分保證鈦的電位高于吸氫界面的電位。
【參考文獻】
[1]王充，馮為健，何文德．化工設備氫腐蝕研究分析及其抑制措施[Ｊ] ．化工裝備技術， 2010（ ６ ）
[2]鄧洪達，李春福 ． 高含 H2S環(huán)境中 CO2對P110套管鋼氫脆腐蝕行為的影響[Ｊ] ． 石油與天然氣化工，2011 （ ３ ）
[3]裴炳安，丁錫端 ． 一種新型耐腐蝕加氫用高壓熱電偶的研制[Ｊ] ． 石油化工自動化， 2010（ ６ ）
[4]余存燁 ． 鈦制化工設備特殊腐蝕實例及防止對策[Ｊ] ． 化工設備與防腐蝕， ２０2002 （１ ）
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