钛制化工设备的生产制造已有一段的时间，也形成了一定的规模。在生产纯碱、尿酸、制盐和氯碱等设备上使用钛制设备较多，虽然钛制设备使用时间一般较长，但因为腐蚀氢脆造成设备失效损坏的现象较为严重，使得钛制设备发生事故而过早损坏报废。
所以，钛制设备腐蚀氢脆问题引起了专家和相关企业及人员的高度重视。传统观念中对钛氢脆的认识不清导致了严重危害的发生，但钛制设备腐蚀氢脆的问题并不是不可以解决的，只要掌握钛制设备腐蚀氢脆的生成原因和规律，及时采取有效的措施就可以阻止钛制设备的腐蚀危害，保证钛制设备的安全使用。
１、钛氢脆和腐蚀的关系
钛在化工行业得到广泛的应用，但钛氢脆不一定会出现肉眼可见的外观变化。钛氢脆通常是由于腐蚀作用而产生的，有很多案例可以对此进行证明。比如，美国的埃索公司进行尿素生产的两台合成塔中的钛里衬突发破裂泄露。破裂情况就发生在塔中部位和焊缝相邻的板材上面，裂缝连通几个腐蚀点，将腐蚀点分析可知其存有大量的硅、铁和铝，所以不难看出铁造成了腐蚀点的出现。
发生钛氢脆需要一定的条件。首先要有氢的存在，钛才可以发生氢脆，其次，要使钛制设备的表面钝化膜要受到破坏，最后还要满足氢进入钛基体时所需的温度、应力和PH值等条件。此外，在化工中，经常会发生钛设备在还原酸中使用时，钛设备遭到缝隙腐蚀甚至全面腐蚀，这样吸氢致脆现象就发生了，所以，氢脆和腐蚀存在很密切的关系。这个过程要经过几个化学反应，阳极是钛被夺电子，形成钛离子；阴极是氢离子获得电子转变成氢气；总体上是吸氧反应，钛和氢离子反应生成钛氢化合物。在目前腐蚀的情形下，当达到产生化学反应需要的条件时，那么会使得表面钝化膜吸氧，也就会快速发生腐蚀的现象，在此时，吸氧量是与腐蚀程度成正比的。但是假如有阴极的保护作用，那么钛的吸氧也不会造成钛的腐蚀作用。
２、钛氢脆是氢化物引起的脆裂
从化学反映相应情况来分析，钛氢脆是氢化物造成的一种脆裂，并不是那些固溶的原子态氢造成的。当氢对钛设备影响时，表现出的是钛氢化合物的生成，不是氢的集聚和扩散。这和钢的氢腐蚀和氢脆原理不相同，而是通过现代的能谱分析可知生成的氢化物，应用一些先进的设备来确定氢的含量，例如气相层析仪。同时，金相分析也能够很好的确定生成物的状态。
３、吸氢致脆发生的几种情况
３.1 临氢环境可采取钛设备，可产生氢脆
从目前的实验情况来分析，氢气中的钛在高温高压的条件下非常容易吸收氢，使得自身变脆，因此，我们尽量不应用氢在氢分压的环境当中。在实际的过程中，石化装置添加一些氢的反应器采用钛复合之后，出现的问题非常少。主要原因是因为钛在临氢的条件之下影响了钛表面的氧化膜，只要是氢当中的水分占到了２％ 以上，那么就能够很好的为氢提供来源，从而更好的修补钛氧化膜。也就可以保证钛得到良好的钝化，即使在很高的压力和温度下也不会再吸收氢。
３.2氧化环境下不易吸氢，较高温度下容易吸氢
一般来讲，在石化生产过程当中，在氧化反应过程中的钛设备并不是很容易产生吸氢致脆的现象，主要是由于在电介质当中溶氧或充氧都会使阴极产生氢离子放电反应，从而使吸氢大大降低，同时氧化剂或者充足的氧会使钝化膜容易修复，形成吸氧屏障。所以可以看出高温脱氧或缺氧的环境会导致钛易吸氢致脆。一般情况下，钛在八十度温度以上会比较容易吸收氢，但有时在较低的温度下，也会发生吸氢的现象。在温度达到八十度左右，氢的扩散速度就会变快，同时钛在电解质中的腐蚀程度迅速加剧，导致阴极产生的氢离子不断增大，从而促进吸氢反应的发生。因此，在环境达到二百度以上时，钛制化工设备虽没有发生腐蚀现象，但也会不同程度的吸氢，所以应重视吸氢致脆的情况发生。此外，在电化学反应所导致的较高氢压下或较负的电位下，就算是常温状态也会导致钛吸氢反应。
3.3 在PH大于十二或小于三时最易发生吸氢
当PH小于三时，钛处在一个还原的条件之下，钛腐蚀的阴极是析氢的反应，阴极反应速度与阳极反应速度有着密切的联系，当ＰＨ 较小时，阳极的化学反应速度就会增大，阴极反应速度也增大，因此可以说，越容易发生钛吸氢。如果是在高温强碱情况下，钛的吸氢和钛腐蚀就会发生。实验表明，在稀碱中，钛比较稳定，在较浓碱中，尤其是加热状态，钛就会生成钛酸盐。
3.4 钛表面铁污染或铁含量较高容易发生吸氢致脆
钛设备的制作和维修中，会受铁的污染，使得析氢增加，导致氢脆发生。由于铁微粒在钛的表面镶嵌使得钝化膜受到了非常严重的损坏，造成缺隙的发生，在此时，也会受到电介质的影响，铁颗粒将会形成小阳极，从而产生蚀抗，因为腐蚀作用，所以产生出来的氢将会进入钛的活性点。铁污染增加点腐蚀倾向，促进氢的侵入。
3.5 钛作阳极保护使得吸氢致脆
因为钛在海水当中受到了强烈的腐蚀，并不需要应用阴极保护。但是当铜和金管板或者封头和钛冷却器共用时，为了有效防止铜不受到任何腐蚀而应用外加电流进行阴极保护，当设置的保护电位比临界电位低时，那么钛就会强制极化吸氢。
４、钛制设备腐蚀氢脆的防治措施
4.1 符合设备工艺条件，选择适合材料
要根据生产要求，选择符合标准的工业腐蚀钛合金。化工的钛设备在选用时应考虑与环境的相适应性，不可超过钛的适用范围和使用条件。在某些环境中，干氯等要禁用，必须充分满足设备所处环境的析氢条件。
4.2 在工艺允许条件范围内，适当添加氧化剂
在允许范围情况下，可以从腐蚀物料的一侧添加一定的氧化剂，比如将水和空气等作为缓蚀剂，有效抑制钛吸氢腐蚀。
4.3 对钛制设备和零件进行预氧处理
要对钛设备及其零部件进行预氧处理等强化处理措施，它们能够达到加厚并强化氧化膜和阳极化的目的，有效的消除铁污染。
另外，还可以对钛设备进行离子注入和离子氮化处理。
4.4 注意安装检修，改进结构设计
在安装检修时要注意避免钛的表面损伤，阻止铁污染，禁止使用钢制工具进行紧固和敲打。同时要进行定期的洗酸除垢工作。
要在原有基础上，不断对结构设计进行改进完善，消除缝隙和死角，最大程度的避免与异金属形成电偶。在对阴极进行保护时要充分保证钛的电位高于吸氢界面的电位。
【参考文献】
[1]王充，冯为健，何文德．化工设备氢腐蚀研究分析及其抑制措施[Ｊ] ．化工装备技术， 2010（ ６ ）
[2]邓洪达，李春福 ． 高含 H2S环境中 CO2对P110套管钢氢脆腐蚀行为的影响[Ｊ] ． 石油与天然气化工，2011 （ ３ ）
[3]裴炳安，丁锡端 ． 一种新型耐腐蚀加氢用高压热电偶的研制[Ｊ] ． 石油化工自动化， 2010（ ６ ）
[4]余存烨 ． 钛制化工设备特殊腐蚀实例及防止对策[Ｊ] ． 化工设备与防腐蚀， ２０2002 （１ ）
tengyuti.com
腾宇微信二维码
