WO2015088382A1 - Коррозионно-стойкий титановый сплав - Google Patents
Коррозионно-стойкий титановый сплав Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015088382A1 WO2015088382A1 PCT/RU2014/000431 RU2014000431W WO2015088382A1 WO 2015088382 A1 WO2015088382 A1 WO 2015088382A1 RU 2014000431 W RU2014000431 W RU 2014000431W WO 2015088382 A1 WO2015088382 A1 WO 2015088382A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- corrosion
- alloy
- titanium
- carbon
- resistant titanium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
Definitions
- the invention relates to metallurgy, namely to corrosion-resistant titanium alloys. Alloys are intended for use in equipment components of chemical plants, for example, for the manufacture of fittings for pipe fittings in the production of chlorine, heat exchangers and steam generators.
- titanium alloy with improved corrosion resistance (RU 2418086 C2, IPC C22C14 / 00, published May 10, 2011), in which, in order to increase corrosion resistance, alloying of technically pure titanium is carried out with carbon, instead of rhenium or ruthenium.
- An alloy of titanium with carbon is resistant to crevice corrosion in boiling hydrochloric acid solutions at the level of rhenium alloys (for example, Grade 7), while it has improved corrosion characteristics in an oxidizing medium such as nitric acid.
- an alloy of titanium with carbon (RU 2418086 C2) has a production cost comparable to that for technically pure titanium.
- the disadvantage of this alloy is its low strength, cyclic fragility, and weak creep resistance at elevated temperatures, which are characteristic of unalloyed technically pure titanium.
- the closest analogue is an alloy based on titanium PT-ZV according to GOST 19807-91 category, containing alloying and impurity components, wt.%: Aluminum 3,5-5,0; vanadium 1, 2-2.5; zirconium not more than 0.30; silicon no more than 0, 12; iron no more than 0.25; oxygen no more than 0.15; hydrogen not more than 0.006; nitrogen not more than 0.04; carbon no more than 0.10; titanium is the rest.
- the disadvantage of this alloy is its low resistance to crevice corrosion in saturated saline solutions (for example, NaCI) at low pH ( ⁇ 4) and elevated temperature (> 100 ° C).
- the objective of the invention is to provide a durable, low cost alloy with increased resistance against crevice corrosion in saturated NaCI solutions having a pH level of ⁇ 4.0, at temperatures above 100 ° C.
- composition of the well-known titanium alloy PTZV according to GOST 19807-91 introduces carbon as an alloying element in the following ratio of components wt.%: Aluminum 3,5-5,0; vanadium 1, 2-2.5; zirconium not more than 0.30; silicon not more than 0.12; iron no more than 0.25; oxygen no more than 0.15; hydrogen not more than 0.006; nitrogen not more than 0.04; carbon 0.2-4.0; titanium is the rest, which makes it possible to create titanium alloys of low cost, possessing the necessary strength characteristics and increased corrosion resistance.
- carbon is an alloying element, which, in addition to solid-solution hardening, forms a stable compound with titanium - titanium carbide of variable composition TiC x , where x varies in the range 0.5-1, 0.
- TiC x varies in the range 0.5-1, 0.
- titanium carbide provides stable passivity of the alloy in which it is formed in the form of particles of the second phase, due to the reduction of the overvoltage of the hydrogen evolution reaction.
- FIG. 1- microstructure of the claimed alloy in a cast state.
- FIG. 2 sample ingot of the inventive alloy
- Fig.Z sample ingot PT-ST.
- the inventive alloy is obtained by electron beam melting in vacuum no worse than 10-2 Pa.
- An illustration of the microstructure of the inventive alloy in a cast state is shown in FIG. one.
- a corrosion test was conducted on a sample made of the inventive alloy and a sample made of PT-ZV alloy (table). For this, both samples were placed in 10% hydrochloric acid with a temperature of 95 ° C for 120 hours (the corrosion rate was determined by changing the thickness of the samples). As a result, the corrosion rate of the PTZV alloy sample was about 8.8 mm / year, the inventive alloy sample showed a corrosion rate of 0.7 mm / year.
- the technical effect of the invention is to increase the resistance to crevice and pitting corrosion of titanium alloys.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к коррозионно-стойким титановым сплавам, которые могут быть использованы в элементах оборудования химических производств, например, для изготовления фиттингов трубопроводной арматуры в производстве хлора, теплообменной аппаратуре и парогенераторах. Заявляемый сплав содержит следующие компоненты, мас.%: алюминий 3,5-5,0; ванадий 1,2-2,5; цирконий не более 0,30; кремний не более 0,12; железо не более 0,25; кислород не более 0,15; водород не более 0,006; азот не более 0,04; углерод 0,2-4,0; титан-остальное, в котором углерод является легирующим элементом. Сплав обладает повышенной устойчивостью против щелевой коррозии в насыщенных растворах NaCl, имеющих уровень pH<4,0, при температурах свыше 100C. 3 иллюстрации, 1 таблица.
Description
КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЙ ТИТАНОВЫЙ СПЛАВ
Изобретение относится к металлургии, а именно к коррозионно-стойким титановым сплавам. Сплавы предназначены для использования в элементах оборудования химических производств, например, для изготовления фиттингов трубопроводной арматуры в производстве хлора, теплообменной аппаратуре и парогенераторах.
Известен титановый сплав обладающий повышенной устойчивостью против щелевой и питтинговой коррозии (RU 2439183 С2, МПК С22С14/00, опубликованный 10.01.2012), который дополнительно содержит рутений. Однако данный сплав обладает более высокой стоимостью по сравнению с традиционным титаном за счет использования элемента платиновой группы.
Существует титановый сплав с улучшенной коррозионной стойкостью (RU 2418086 С2, МПК С22С14/00, опубликованный 10.05.2011), в котором с целью повышения коррозионной стойкости, легирование технически чистого титана проводят углеродом, взамен рения или рутения. Сплав титана с углеродом обладает стойкостью к щелевой коррозии и в кипящих растворах соляной кислоты на уровне сплавов с рением (например, Grade 7), при этом обладает улучшенными коррозионными характеристиками в окислительной среде типа азотной кислоты. В отличие от сплавов, легированных рением и рутением, сплав титана с углеродом (RU 2418086 С2) имеет себестоимость производства, сравнимую с аналогичной для технически чистого титана. Однако недостатком этого сплава является низкая прочность, циклическая недолговечность и слабое сопротивление ползучести при повышенных температурах, характерные для нелегированного технически чистого титана.
Ближайшим аналогом является сплав на основе титана ПТ-ЗВ по ГОСТ 19807-91 категории, содержащий легирующие и примесные компоненты, мас.%: алюминий 3,5-5,0; ванадий 1 ,2-2,5; цирконий не более 0,30; кремний не более 0, 12; железо не более 0,25; кислород не более 0,15; водород не более 0,006; азот не более 0,04; углерод не более 0,10; титан-остальное. Недостатком этого сплава является низкая устойчивость к щелевой коррозии в насыщенных солевых растворах (например, NaCI) при низких значениях рН (<4) и повышенной температуре (>100°С).
Задачей предлагаемого изобретения является создание прочного, сплава небольшой стоимости, обладающего повышенной устойчивостью против щелевой коррозии в насыщенных растворах NaCI, имеющих уровень рН<4,0, при температурах свыше 100°С.
Задача решается за счет того, что в состав известного титанового сплава ПТЗВ по ГОСТ 19807-91 (прототип) в качестве легирующего элемента вводится углерод при следующем соотношении компонентов мас.%: алюминий 3,5-5,0; ванадий 1 ,2-2,5;
цирконий не более 0,30; кремний не более 0,12; железо не более 0,25; кислород не более 0,15; водород не более 0,006; азот не более 0,04; углерод 0,2-4,0; титан-остальное, что обеспечивает возможность создания титановых сплавов небольшой стоимости, обладающими необходимыми прочностными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью.
В заявляемом сплаве углерод является легирующим элементом, который кроме твердорастворного упрочнения образует с титаном устойчивое соединение - карбид титана переменного состава TiCx, где х варьируется в пределах 0,5-1 ,0. Обладая атомными связями, характерными для интерметалл идов, при этом обладая высокой стойкостью к растворению в агрессивных средах, карбид титана обеспечивает устойчивую пассивность сплава, в котором он образуется в виде частиц второй фазы, за счет снижения перенапряжения реакции выделения водорода.
Фиг. 1- микроструктура заявленного сплава в литом состоянии.
Фиг. 2 - образец слитка заявляемого сплава; фиг.З- образец слитка ПТ-ЗВ.
Заявляемый сплав получают методом электронно-лучевой плавки в вакууме не хуже 10-2 Па. Иллюстрация микроструктуры заявляемого сплава в литом состоянии показана на фиг. 1.
Было проведено испытание коррозионной стойкости на образце сделанном из заявляемого сплава и образце сделанном из сплава ПТ-ЗВ (таблица). Для этого оба образца были помещены в 10% соляную кислоту температурой 95°С на 120 часов (скорость коррозии определяли по изменению толщины образцов). В результате скорость коррозии образца из сплава ПТЗВ составила около 8,8 мм/год, образец заявляемого сплава продемонстрировал скорость коррозии равную величине 0,7 мм/год. После коррозионных испытаний на образце из сплава ПТ-ЗВ присутствуют глубокие дефекты в виде щелей, связанные с растравливанием границ зерен (фиг.2). Образец из заявляемого сплава не имеет подобных дефектов, на поверхности присутствует темная твердая пленка, при механическом удалении которой обнажается неповрежденный коррозией металл (фиг. 3).
Техническим эффектом изобретения является повышение стойкости к щелевой и питтинговой коррозии титановых сплавов.
Таблица
Химический состав мас.%
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Коррозионно-стойкий титановый сплав, содержащий, алюминий, ванадий, цирконий, кремний, железо, кислород, углерод, водород, азот, отличающийся тем, что содержание углерода составляет 0,2-4 мас.% от веса сплава.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154591 | 2013-12-10 | ||
| RU2013154591/02A RU2013154591A (ru) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Коррозионно-стойкий титановый сплав |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015088382A1 true WO2015088382A1 (ru) | 2015-06-18 |
Family
ID=53371546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2014/000431 WO2015088382A1 (ru) | 2013-12-10 | 2014-06-16 | Коррозионно-стойкий титановый сплав |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013154591A (ru) |
| WO (1) | WO2015088382A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113564418A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-29 | 云南钛业股份有限公司 | 一种耐腐蚀钛合金及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3986868A (en) * | 1969-09-02 | 1976-10-19 | Lockheed Missiles Space | Titanium base alloy |
| US5156807A (en) * | 1990-10-01 | 1992-10-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for improving machinability of titanium and titanium alloys and free-cutting titanium alloys |
| US20030098099A1 (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd,) | Alpha-beta type titanium alloy |
| JP2004010963A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Daido Steel Co Ltd | 高強度Ｔｉ合金およびその製造方法 |
-
2013
- 2013-12-10 RU RU2013154591/02A patent/RU2013154591A/ru unknown
-
2014
- 2014-06-16 WO PCT/RU2014/000431 patent/WO2015088382A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3986868A (en) * | 1969-09-02 | 1976-10-19 | Lockheed Missiles Space | Titanium base alloy |
| US5156807A (en) * | 1990-10-01 | 1992-10-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for improving machinability of titanium and titanium alloys and free-cutting titanium alloys |
| US20030098099A1 (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd,) | Alpha-beta type titanium alloy |
| JP2004010963A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Daido Steel Co Ltd | 高強度Ｔｉ合金およびその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113564418A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-10-29 | 云南钛业股份有限公司 | 一种耐腐蚀钛合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013154591A (ru) | 2015-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2452785C2 (ru) | Материал титанового сплава, конструктивный элемент и контейнер для радиоактивных отходов | |
| US10227677B2 (en) | Titanium alloy | |
| JP5660253B2 (ja) | 臭素イオンを含む環境での耐食性に優れたチタン合金 | |
| JPS6134498B2 (ru) | ||
| JP2008038253A (ja) | 複合型の耐食性ニッケル合金 | |
| TWI688661B (zh) | 雙相Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ合金之製造方法 | |
| US5424029A (en) | Corrosion resistant nickel base alloy | |
| JP2006291263A (ja) | Ｔｉ合金およびＴｉ合金部材とその製造方法 | |
| JP2018131667A (ja) | Ｎｉ基合金、ガスタービン材およびクリープ特性に優れたＮｉ基合金の製造方法 | |
| JP2006291263A5 (ru) | ||
| JP5505214B2 (ja) | 圧延方向の０．２％耐力が大きい高耐食チタン合金とその製造方法 | |
| CN113412339A (zh) | 具有提高的抗腐蚀性、强度、延展性和韧性的钛合金 | |
| FR2501237A1 (fr) | Alliage a base de cobalt | |
| WO2015088382A1 (ru) | Коррозионно-стойкий титановый сплав | |
| EP1541701A1 (en) | Titanium alloys excellent in hydrogen absorption-resistance | |
| EP0091308B1 (en) | Corrosion resistant nickel base alloy | |
| SE431660B (sv) | Smidbar austenitisk nickellegering | |
| JP6927418B2 (ja) | チタン合金およびその製造方法 | |
| JP2013001973A (ja) | 耐水素吸収性ならびに造管性に優れるチタン合金溶接管および溶接管用フープ製品とそれらの製造方法 | |
| RU2439183C2 (ru) | Сплав на основе титана | |
| RU2502819C1 (ru) | Сплав на основе титана | |
| JPWO2018061317A1 (ja) | Ｎｉ基超耐熱合金押出材の製造方法およびＮｉ基超耐熱合金押出材 | |
| EP3366794B1 (en) | Ni-based superalloy | |
| WO2016136781A1 (ja) | 耐熱マグネシウム合金 | |
| JP2013047369A (ja) | チタン合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14870255 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14870255 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |