التيتانيوم البلاديوم من الدرجة 7 (Ti-0.15Pd): مقاومة التآكل، والخصائص، ومقارنته بالدرجة 11

التيتانيوم من الدرجة 7 (UNS R52400) هو تيتانيوم نقي تجاريًا مخلوط بنسبة 0.12–0.251٪ من البلاديوم. تؤدي إضافة هذا القدر الضئيل من البلاديوم إلى تحسين مقاومة التآكل بشكل كبير في الأحماض المختزلة — مما يوفر أداءً أفضل بمقدار 40 إلى أكثر من 1000 مرة مقارنة بالدرجة 2 في بيئات حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك. يحتوي الدرجة 11 على نفس محتوى البلاديوم، ولكنه يعتمد على قاعدة من الدرجة 1 ذات فجوات أقل، مما يضحي بقدر ضئيل من القوة مقابل حماية مكافئة من التآكل. إذا كنت تختار مواد لمبادلات حرارية للمعالجة الكيميائية، أو أجهزة تنقية غازات حرق (FGD)، أو خدمات الكلوريد الساخن، فإن هذه المقالة توفر لك بيانات محددة عن معدل التآكل، وحدود درجة الحرارة، ومنطق اختيار الدرجة لاتخاذ قرار واثق.

ما هو التيتانيوم من الدرجة 7؟ (الدرجة المُعززة بالبلاديوم)

التيتانيوم من الدرجة 7 هو تيتانيوم نقي تجاريًا (CP) مع إضافة متعمدة للبلاديوم بنسبة تتراوح بين 0.12 و0.25 بالوزن. تصنفه مواصفات ASTM B265 على أنه تيتانيوم غير مخلط في المرحلة ألفا — حيث يوجد البلاديوم في محلول صلب بمستويات منخفضة جدًا بحيث لا تغير البنية البلورية، ولكنها عالية بما يكفي لتغيير سلوك السبيكة في البيئات الكيميائية العدوانية.

الصف السابع ليس سبيكة فائقة الغرابة. تخيله على أنه تيتانيوم تجاري نقي من الدرجة 2 مزود بـ«بوليصة تأمين» مدمجة تحميه من التآكل في الأحماض المختزلة. وهذا التمييز مهم لأنه يعني أنه يمكنك تصنيع ولحام وتشكيل الدرجة 7 باستخدام نفس التقنيات التي تستخدمها مع أي تيتانيوم تجاري نقي — مع الحاجة فقط إلى مراقبة أكثر دقة لتركيب معدن اللحام.

رمز UNS لهذه السبيكة هو 52400 راند. وهي تندرج ضمن الفئة الأوسع لـ“سبائك التيتانيوم المعدلة بالمعادن النبيلة”، والتي تشمل أيضًا الدرجة 11 (Ti-0.15Pd، منخفضة العناصر البينية)، والدرجة 16 (Ti-0.05Pd)، والدرجة 17 (Ti-0.05Pd، منخفضة الفراغات). تخدم المتغيرات المعدلة بالروثينيوم (الدرجات 26 و27 و28 و29) غرضًا مشابهًا ولكنها تستخدم الروثينيوم بدلاً من البالاديوم — وهو موضوع لمقال آخر.

التركيب الكيميائي للتيتانيوم من الدرجة 7

فيما يلي التركيب الكيميائي الكامل وفقًا لمعيار ASTM B265:

العنصر	الصف السابع (wt%)	مرجع الصف الثاني (wt%)
تيتانيوم	الرصيد	الرصيد
البلاديوم	0.12-0.25	—
الحديد (Fe)	0.30 كحد أقصى	0.30 كحد أقصى
الأكسجين (O)	0.25 كحد أقصى	0.25 كحد أقصى
الكربون (C)	0.08 كحد أقصى	0.08 كحد أقصى
النيتروجين (N)	0.03 كحد أقصى	0.03 كحد أقصى
الهيدروجين (H)	0.015 كحد أقصى	0.015 كحد أقصى
القيم المتبقية (لكل منها)	0.10 كحد أقصى	0.10 كحد أقصى
المبالغ المتبقية (الإجمالي)	0.40 كحد أقصى	0.40 كحد أقصى

تتطابق التركيبة الكيميائية الأساسية بشكل أساسي مع تلك الخاصة بالدرجة 2. ويكمن الاختلاف الوحيد في إضافة البلاديوم — بنسبة ربع في المائة أو أقل — وهو العامل الرئيسي وراء ارتفاع سعر الدرجة 7.

الخواص الفيزيائية والميكانيكية

الممتلكات	الصف السابع	الوحدة
الكثافة	4.51	جم/سم مكعب
نطاق الذوبان	≤1,665	درجة مئوية
التوصيل الحراري	16.4	و/م·ك
المقاومة الكهربائية	0.56	ميكروأوم·متر
معامل المرونة	103	جي با
نسبة بواسون	0.37	—

الخصائص الميكانيكية (وفقًا لمعيار ASTM B265، الحد الأدنى):

الممتلكات	الصف السابع	الوحدة
قوة الشد (دقيقة)	345	ميجراوت (50 كيلو باسكال)
حد الخضوع، 0.2% (دقيقة)	275	ميجراوت (40 كيلو باوند لكل بوصة مربعة)
الاستطالة في 50 مم (الحد الأدنى)	20	%

تتطابق هذه الخصائص الميكانيكية تمامًا مع الدرجة 2. ولا يؤثر البلاديوم بشكل ملموس على القوة — بل يؤثر على سلوك المادة تجاه التآكل. وتعتبر الدرجة 7 مادة مكافئة للدرجة 2 من جميع النواحي الميكانيكية.

كيف يعزز البلاديوم مقاومة التآكل — الآلية

وهنا تكمن سمعة "Grade 7". الآلية ليست بديهية — إضافة صغير إن إضافة كمية من معدن نبيل باهظ الثمن إلى معدن عادي لجعله مقاومًا للتآكل يبدو أمرًا شبه بسيط للغاية. لكن الكيمياء الكهربائية في هذا الصدد مفهومة جيدًا، وقد تم إثبات صحتها منذ العمل التأسيسي الذي قام به ستيرن وويسنبرغ في عام 1959.

عملية إزالة الاستقطاب الكاثودي

تعمل الآلية على ثلاث مراحل:

المرحلة الأولى — تتشكل المواقع الحفازة على السطح. يوجد البلاديوم في السبيكة في شكل محلول صلب وكمركب بين معدني ثاني أكسيد التيتانيوم والبلاديوم. عند التعرض لوسط تآكلي، تتحلل مصفوفة التيتانيوم بشكل أساسي، بينما تتراكم الطبقة المحتوية على البلاديوم في شكل عناصر على سطح المعدن. وتُعد جزيئات البلاديوم العنصرية هذه كاثودات عالية الكفاءة — فهي تحفز تفاعل انبعاث الهيدروجين (HER) عند جهد زائد منخفض للغاية.

المرحلة الثانية — يتحول جهد التآكل إلى القطب النبيل. يؤدي ارتفاع التيار الكاثودي الناتج عن جزيئات البالاديوم تلك إلى دفع جهد التآكل الإجمالي للسبيكة في الاتجاه الموجب (النبيل). ويؤدي هذا الترابط الجلفاني إلى رفع جهد التيتانيوم فوق إمكانات فلادي — العتبة الحرجة التي يتشكل عندها طبقة الأكسيد السلبية الواقية من ثاني أكسيد التيتانيوم تلقائيًا وتقوم بإصلاح نفسها.

المرحلة الثالثة — إعادة التثبيط التلقائي. وبمجرد أن يتجاوز الجهد جهد فليد، تحافظ السبيكة على طبقة أكسيد مستقرة وقادرة على إصلاح نفسها، حتى في الأحماض المختزلة (غير المؤكسدة) التي يتحول فيها التيتانيوم غير المخلوط إلى حالة “نشطة” ويتآكل بسرعة.

الاستنتاج الرئيسي المستخلص من الأبحاث المبكرة التي أجراها كوتون (1960،, مجلة "بلاتينيوم ميتالز") والأعمال اللاحقة التي قام بها نوبل وآخرون (1967،, مجلة "بلاتينيوم ميتالز", (المجلد 11) هو أن البلاديوم لا يظل محبوسًا داخل السبيكة — بل يذوب، ثم يترسب من جديد، ويُعاد تدويره باستمرار على السطح. ويمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من ملح البلاديوم القابل للذوبان إلى حمض غير مؤكسد إلى إيقاف تآكل التيتانيوم غير المخلوط تمامًا، مما يثبت أن الآلية هي آلية تحفيزية سطحية وليست آلية صناعة السبائك.

بعبارة بسيطة: يعتمد التيتانيوم غير المُخَلَّط (الدرجة 2) على الأكسجين الموجود في البيئة المحيطة للحفاظ على طبقة الأكسيد الواقية التي تغلفه. وفي الأحماض المختزلة التي يندر فيها الأكسجين، تتحلل طبقة الأكسيد هذه ويتآكل المعدن بسرعة. ويقدم البلاديوم حلاً بديلاً — فهو يولد داخليًا تيارًا كاثوديًا كافيًا للحفاظ على حالة السلبية حتى في غياب المؤكسدات البيئية.

مقاومة تآكل التيتانيوم من الدرجة 7 — البيانات الكاملة

هذا هو الجزء الأكثر أهمية عند اختيار المواد. بدلاً من الادعاءات النوعية مثل “مقاومة ممتازة للتآكل”، نقدم هنا معدلات تآكل محددة في البيئات الصناعية الشائعة. تُعبَّر عن جميع المعدلات بوحدة مم/سنة (مليمتر في السنة)؛ وتُعتبر القيم التي تقل عن 0.13 مم/سنة مقبولة عمومًا للاستخدام على المدى الطويل.

مصادر البيانات: TIMET مقاومة التيتانيوم للتآكل الدليل الفني، وقاعدة بيانات معدل التآكل AZoM، والبيانات الفنية لشركة Austral Wright Metals، والمراجعة المنشورة في مجلة AMPP/Corrosion التي أعدها شوتز وآخرون (2005).

الأداء في حمض الهيدروكلوريك (HCl)

تركيز حمض الهيدروكلوريك	درجة الحرارة	معدل الانحدار للصف السابع (مم/سنة)	معدل الدرجة الثانية (مم/سنة)	التحسين
5%	الغليان (حوالي 108 درجة مئوية)	0.18	>10	~55×
3% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	0.025	>28	>1,000×
5% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	0.1	>28	~280×
10% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	8.8	>28	على وشك الانهيار
15% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	40	—	التآكل النشط
3% (مشبع بالأكسجين)	190 درجة مئوية	0.13	>28	>200×
5% (مشبع بالأكسجين)	190 درجة مئوية	0.13	>28	>200×
10% (مشبع بالأكسجين)	190 درجة مئوية	9.2	>28	التفاصيل

الوجبات الجاهزة الرئيسية: الصف السابع يتحمل ما يصل إلى حوالي 27% HCl في درجة حرارة الغرفة وبشكل تقريبي 5% مع حمض الهيدروكلوريك عند 190 درجة مئوية في ظروف خالية من الهواء. يتحمل النوع 2 حوالي 7% من حمض الهيدروكلوريك في درجة حرارة الغرفة، ولا يتحمل أي شيء تقريبًا في درجات الحرارة المرتفعة. ويؤدي وجود أيونات معدنية متعددة التكافؤ (Fe³⁺، Cu²⁺، Mo⁶⁺) أو عوامل مؤكسدة (HNO₃، NaOCl) إلى توسيع نطاق مقاومة النوع 7 بشكل أكبر.

ملاحظة عملية: من واقع خبرتي في اختيار التيتانيوم للاستخدامات التي تتضمن حمض الهيدروكلوريك، فإن المتغير الرئيسي هو الأكسجين المذاب. فالظروف التي تتسم بوجود الهواء تؤدي إلى ارتفاع تركيز الانحلال بمقدار درجة تركيز واحدة تقريبًا (على سبيل المثال، من 5% إلى حوالي 7% عند 190 درجة مئوية). إذا كانت عمليتك تتضمن نفث الهواء أو التشغيل في وعاء مفتوح، فستحصل على ميزة إضافية صغيرة في مقاومة التآكل.

الأداء في حمض الكبريتيك (H₂SO₄)

تركيز حمض الكبريتيك	درجة الحرارة	معدل الانحدار للصف السابع (مم/سنة)	معدل الدرجة الثانية (مم/سنة)
5%	الغليان (حوالي 104 درجة مئوية)	0.5	48
1% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	0.13	7 (درجة 2 غير ناجح)
5% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	0.13	26.5 (درجة 2 غير ناجح)
10% (مشبع بالنيتروجين)	190 درجة مئوية	1.5	—

الوجبات الجاهزة الرئيسية: الصف السابع يقاوم تقريبًا 45% H₂SO₄ في درجة حرارة الغرفة وحول 5–7% عند درجة الغليان. يتحمل النوع 2 حوالي 201 درجة مئوية في درجات حرارة قريبة من درجة التجمد، وتنخفض هذه القيمة إلى أقل من 0.51 درجة مئوية في الحمض المغلي.

الأداء في مجال حمض الفوسفوريك والأحماض العضوية

حمض	التركيز	درجة الحرارة	معدل الانحدار للصف السابع (مم/سنة)	معدل الدرجة الثانية (مم/سنة)
الفوسفوريك (H₃PO₄)	50%	70 درجة مئوية	1.8	10
الفوسفوريك (H₃PO₄)	10%	الغليان	3.2	11
حمض الفورميك	50%	الغليان	0.075	3.6
حمض الأكساليك	1%	الغليان	1.13	45
حامض الستريك	50%	الغليان	<0.025	0.4
حمض الأسيتيك	5–99.7%	124 درجة مئوية	لا شيء	لا شيء

الوجبات الجاهزة الرئيسية: الصف السابع يتحمل ما يقارب 80% H₃PO₄ في درجة حرارة الغرفة, 15% عند 60 درجة مئوية, و 6% عند درجة الغليان. بالنسبة للأحماض العضوية، يتراوح التحسن مقارنة بالدرجة 2 بين حوالي 16 ضعفًا و48 ضعفًا. أما بالنسبة لحمض الأسيتيك، فتُظهر كلتا الدرجتين أداءً جيدًا — وتكون الأفضلية للدرجة 7 بشكل أساسي عند وجود آثار من الكلوريدات أو في ظل ظروف اختزال.

مقاومة التآكل الشقّي والتآكل النقطي

وهنا يكمن الفارق الحقيقي بين الدرجة 7 والدرجة 2. فالتآكل الشققي — وهو تآكل موضعي يحدث تحت الحشوات ورؤوس البراغي والترسبات — هو نوع التلف الذي غالبًا ما يفاجئ المهندسين الذين اختاروا الدرجة 2 استنادًا إلى بيانات التآكل العام وحدها.

وفقًا لشوتز وآخرين (2005،, التآكل, (المجلد 61، العدد 10):

لا تظهر الدرجة 7 أي تآكل شقّي عند درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية في محلول 10% FeCl₃ عند درجة حموضة 2.87. أما الدرجة 2، في ظل ظروف مماثلة، فتبدأ عملية التآكل الشقي عند حوالي 93 درجة مئوية (200 درجة فهرنهايت) في محاليل كلوريد شبه محايدة.

الآلية: في الشقوق، يؤدي نقص الأكسجين إلى تكوين بيئة محلية مختزلة من شأنها عادةً إزالة طبقة الحماية عن التيتانيوم النقي. ويحافظ البلاديوم على كثافة تيار كاثودي كافية لإبقاء الجهد أعلى من جهد فليد — مما يتيح إعادة تكوين طبقة الحماية تلقائيًا حتى في ظل ظروف نقص الأكسجين.

التطبيق العملي: إذا كانت معداتك تحتوي على وصلات مزودة بحشوات، أو وصلات متداخلة، أو أي تصميم هندسي يؤدي إلى تراكم المحلول الراكد، فإن الدرجة 7 تكون دائمًا الخيار الصحيح مقارنة بالدرجة 2، بغض النظر عن التركيب الكيميائي للمحلول.

المعلمة	الصف 2	الصف السابع
بداية التآكل الشققي (محلول ملحي شبه محايد)	حوالي 70–100 درجة مئوية	>200 درجة مئوية
درجة الحرارة الحرجة للتآكل الشققي (10% FeCl₃)	حوالي 93 درجة مئوية	>200 درجة مئوية
مخاطر الوصلات المزودة بحشوات	معتدلة إلى عالية فوق 70 درجة مئوية	الحد الأدنى أقل من 200 درجة مئوية

حدود درجة الحرارة والتركيز — عندما تفشل الدرجة 7

الصف 7 ليس محصنًا ضد التآكل. وفيما يلي الحدود العملية التي تنهار عندها مقاومة التآكل:

متوسط	الحد الآمن للصف السابع	نقطة الانهيار
حمض الهيدروكلوريك	~271 درجة مئوية عند 25 درجة مئوية؛ ~51 درجة مئوية عند 190 درجة مئوية	>5% عند 190 درجة مئوية (مزالة الهواء)
H₂SO₄SO₄	حوالي 451 درجة مئوية عند 25 درجة مئوية؛ حوالي 71 درجة مئوية عند درجة الغليان	>10% عند 190 درجة مئوية
H₃PO₄	حوالي 801 درجة مئوية عند 25 درجة مئوية؛ حوالي 61 درجة مئوية عند درجة الغليان	>15% عند 60 درجة مئوية
كلوريد الهيدروجين الرطب (غازي)	ممتاز في جميع درجات الحرارة العملية	يُعد كلوريد الهيدروجين الجاف مادة خطرة (<1.5% H₂O)
HF	لا تستخدم — هجوم سريع مهما كان عدد اللاعبين	جميع الشروط

تحذير هام: يجب أن تكون الدرجة 7 (وجميع درجات التيتانيوم) أبدًا التعرض لحمض الهيدروفلوريك (HF)، حتى لو كان بكميات ضئيلة. حيث يعمل حمض الهيدروفلوريك على إذابة الطبقة السلبية من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) تمامًا، كما يهاجم المعدن الأساسي بقوة. إذا كان تيار العملية الخاص بك يحتوي على أيونات الفلوريد في ظروف حمضية، فأنت بحاجة إلى مادة مختلفة — وعادةً ما تكون Hastelloy C-276 أو التنتالوم.

التيتانيوم من الدرجة 7 مقابل الدرجة 11 — الاختلافات الجوهرية

هذا هو السؤال الأكثر شيوعًا الذي أسمعه من فرق المشتريات ومهندسي المواصفات: “كلاهما من نوع Ti-0.15Pd — فما الفرق بينهما؟”

الإجابة المختصرة: يعتمد منهج الصف السابع على مادة الكيمياء للصف الثاني (المستويات المتقدمة)، بينما يعتمد منهج الصف الحادي عشر على مادة الكيمياء للصف الأول (المستويات الأساسية). نفس البلاديوم، ونفس مقاومة التآكل، لكن خصائص ميكانيكية مختلفة قليلاً.

مقارنة التركيب الكيميائي

العنصر	الصف السابع (wt%)	الصف الحادي عشر (wt%)
تيتانيوم	الرصيد	الرصيد
البلاديوم	0.12-0.25	0.12-0.25
الحديد (Fe)	0.30 كحد أقصى	0.20 كحد أقصى
الأكسجين (O)	0.25 كحد أقصى	0.18 كحد أقصى
الكربون (C)	0.08 كحد أقصى	0.08 كحد أقصى
النيتروجين (N)	0.03 كحد أقصى	0.03 كحد أقصى
الهيدروجين (H)	0.015 كحد أقصى	0.015 كحد أقصى
القيم المتبقية (لكل منها)	0.10 كحد أقصى	0.10 كحد أقصى
المبالغ المتبقية (الإجمالي)	0.40 كحد أقصى	0.40 كحد أقصى

يكمن الاختلاف في مستويات الحديد والأكسجين. تفرض الدرجة 11 ضوابط أكثر صرامة على هذين العنصرين البينيين — بحد أقصى 0.20% للحديد و0.18% للأكسجين، مقارنةً بالدرجة 7 التي تبلغ 0.30% للحديد و0.25% للأكسجين. كما يختلف حد الكربون قليلاً في أحدث إصدار من معيار ASTM B265 (0.10% كحد أقصى للدرجة 7 مقابل 0.10% للدرجة 11، وكلاهما متماثلان). وهذا هو نفس التقسيم الكيميائي الذي يفصل الدرجة 1 عن الدرجة 2 في التيتانيوم غير المخلوط.

مقارنة الخصائص الميكانيكية

الممتلكات	الصف السابع	الصف الحادي عشر	الوحدة
قوة الشد (دقيقة)	345	240	ميجا باسكال
حد الخضوع، 0.2% (دقيقة)	275	170	ميجا باسكال
الاستطالة في 50 مم (الحد الأدنى)	20	24	%
الصلابة (القيمة النموذجية)	~150	~145	الجهد العالي

الصف السابع أقوى بنحو 44% في مقاومة الشد و 62% أقوى في مقاومة الانحناء مقارنةً بالدرجة 11. وهذا نتيجة مباشرة لارتفاع نسبة العناصر البينية (حيث يعمل الأكسجين والحديد على تقوية الشبكة البلورية للتيتانيوم في الطور ألفا من خلال تقوية المحلول الصلب).

مقاومة التآكل: هل هناك فرق حقيقي؟

من الناحية العملية، لا. يحتوي كلا النوعين على نفس نسبة البلاديوم ويعتمدان على نفس آلية إزالة الاستقطاب الكاثودي. وتعتبر معدلات التآكل في حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك والأحماض العضوية متطابقة فعليًا في حدود دقة القياس.

ومع ذلك، هناك فرق بسيط جدير بالملاحظة: فمحتوى الحديد الأقل في الدرجة 11 يمكن أن يحسن من مقاومة بدء التآكل الشقي في الظروف الحدية. يمكن أن تعمل الجسيمات الفلزية المشتركة الغنية بالحديد (FeTi) كمواقع أنودية محلية، كما أن الحد الأقصى الأكثر صرامة للحديد في الدرجة 11 يقلل من كثافة هذه الجسيمات. في معظم التطبيقات الهندسية، يعتبر هذا الاختلاف نظريًا — ولكن إذا كنت تدفع حدود تآكل الشقوق في التيتانيوم إلى أقصى حدودها (على سبيل المثال، محاليل الكلوريد الساخنة التي تزيد درجة حرارتها عن 150 درجة مئوية)، فإن الدرجة 11 توفر هامشًا إضافيًا صغيرًا.

التكلفة والتوافر ومدة التسليم

العامل	الصف السابع	الصف الحادي عشر
زيادة السعر مقارنة بالدرجة الثانية	حوالي 2–3 مرات	حوالي 2–3 مرات
التوافر (صفائح/ألواح)	متوفر على نطاق واسع	معتدل
التوافر (الأنابيب)	متوفر على نطاق واسع	معتدل
المهلة الزمنية المعتادة	4–8 أسابيع	من 6 إلى 12 أسبوعاً
الموردون الرئيسيون	TIMET، ATI، VSMPO، كوبي	نفس الشيء + المطاحن المتخصصة
الحد الأدنى لكمية الطلب	السفلي (المخزون القياسي)	أعلى (غالبًا ما تكون من إنتاج المصنع)

الصف السابع هو الخيار الافتراضي في معظم الأسواق. يتم تحديد الدرجة 11 في الحالات التالية: (أ) عندما يتطلب التطبيق هامشًا أقصى لمقاومة التآكل ويكون انخفاض القوة مقبولاً، أو (ب) عندما تنص قاعدة أو معيار معين على ذلك (تحدد بعض المواصفات النووية والصيدلانية الدرجة 11 بالاسم).

أيهما تختار؟

اختر الصف السابع في الحالات التالية:

• تحتاج إلى قوة ميكانيكية أعلى (أوعية الضغط، والمكونات الهيكلية)
• يتضمن التطبيق تحميلًا دوريًا أو إجهادًا
• تعد التوافرية القياسية وفترات التسليم الأقصر من الأمور المهمة
• تعد تكلفة الوحدة الوزنية عاملاً أساسياً (تتطلب الدرجة 7 كمية أقل من المواد للحصول على نفس درجة الضغط)

اختر الصف الحادي عشر في الحالات التالية:

• يلزم توفير أقصى درجة من مقاومة التآكل الشقي (حاويات النفايات النووية، والبيئات فائقة النقاء)
• يقتصر استخدام هذا التطبيق على الحالات التي يكون فيها التآكل هو العامل المحدد، وليس القوة (مثل الأنابيب ذات الجدران الرقيقة، والبطانات)
• تفرض لائحة معينة أو مواصفات العميل استخدام الدرجة 11
• أنت تعمل بالقرب من الحد الأعلى لدرجة الحرارة المسموح بها للتيتانيوم في محاليل الكلوريد

الصف السابع مقابل الصفين الثاني والثاني عشر — مقارنة شاملة للمواد الدراسية

لا توجد الدرجة 7 بمفردها. فعند اختيار التيتانيوم المقاوم للتآكل، عادةً ما يكون الاختيار من بين أربعة خيارات: الدرجة 2 (خط الأساس للتيتانيوم CP)، والدرجة 7 (معزز بالبلاديوم)، والدرجة 11 (معزز بالبلاديوم، منخفضة الفراغات)، والدرجة 12 (معزز بالموليبدينوم والنيكل، Ti-0.3Mo-0.8Ni).

جدول مقارنة ثلاثي

الممتلكات	الصف 2	الصف السابع	الصف 12
التركيب	CP Ti	تيتانيوم-0.15% بلاديوم	تيتانيوم-0.3 موليبدن-0.8 نيكل
قوة الشد (دقيقة)	345 ميجا باسكال	345 ميجا باسكال	483 ميجا باسكال
قوة الخضوع (دقيقة)	275 ميجا باسكال	275 ميجا باسكال	345 ميجا باسكال
مقاومة حمض الهيدروكلوريك (RT)	~7%	~27%	~9%
مقاومة حمض الكبريتيك (H₂SO₄) (في درجة حرارة الغرفة)	~20%	~45%	~10%
التآكل الشققي (درجة مئوية)	حوالي 70–100	>200	~150
امتصاص الهيدروجين في ظل ظروف CP	منخفضة	معتدل	أعلى بمقدار 3 إلى 20 ضعفًا
التكلفة النسبية	1.0×	2–3 مرات	1.3–1.5×
أفضل بيئة	الأحماض المؤكسدة، مياه البحر	الأحماض المختزلة، الشقوق	الأحماض المعتدلة، الهيكلية

متى يكون التقييم بدرجة "جيد" كافياً (ومتى لا يكون كذلك)

يعمل النوع 2 بشكل جيد في البيئات المؤكسدة: حمض النيتريك (بأي تركيز)، وغاز الكلور الرطب، ومياه البحر (أقل من 70 درجة مئوية)، ومحاليل الكلوريد المتعادلة. إذا كان تيار العملية الخاص بك يحتوي على أكسجين مذاب أو عوامل مؤكسدة أو كان قلويًا بدرجة خفيفة، فإن الدرجة 2 عادةً ما تكون الخيار الصحيح — وهي أرخص بكثير.

يُعتبر الطالب في الصف الثاني راسبًا في الحالات التالية:

• توجد أحماض مختزلة (HCl >7%، H₂SO₄ >20%، عند درجة حرارة مرتفعة)
• توجد أشكال هندسية شقوقية في بيئات العمل التي تحتوي على الكلوريد الساخن (أكثر من 70 درجة مئوية)
• تتضمن العملية عوامل اختزال تستهلك الأكسجين المذاب

الصف السابع مقابل الصف الثاني عشر: ب.د. مقابل م.ن.

يستخدم النوع 12 آلية مختلفة لتعزيز التآكل — حيث يعمل الموليبدينوم والنيكل عن طريق تعديل تركيبة الطبقة السلبية بدلاً من إزالة الاستقطاب الكاثودي. وفي الواقع العملي:

• الصف الثاني عشر أقوى (483 ميجا باسكال في اختبار الشد مقابل 345 ميجا باسكال) — مناسب للمكونات المصممة لتحمل الضغط
• الدرجة 7 تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل في مقاومة الأحماض (تقاوم الدرجة 12 حوالي 91 درجة مئوية من حمض الهيدروكلوريك في درجة حرارة الغرفة مقابل حوالي 271 درجة مئوية للدرجة 7) وفي ظروف الشقوق
• الصف الثاني عشر يمتص كمية أكبر بكثير من الهيدروجين في ظل الحماية الكاثودية — وهو خطر معروف لحدوث الأعطال في التطبيقات البحرية وتحت سطح البحر (Lunde et al., 1992)
• الصف الثاني عشر أرخص أقل من الدرجة 7 (لا يحتوي على البلاديوم) ولكنه أغلى من الدرجة 2

توصيتي: إذا كانت مقاومة التآكل هي العامل الرئيسي، فحدد الدرجة 7. أما إذا كنت بحاجة إلى قوة أعلى وكانت البيئة شديدة التآكل بدرجة معتدلة (وليس في بيئة حمضية مختزلة بالكامل)، فإن الدرجة 12 توفر حلاً وسطًا فعالاً من حيث التكلفة. تجنب استخدام الدرجة 12 في أي تطبيق يتضمن الحماية الكاثودية — فمشكلة امتصاص الهيدروجين موثقة جيدًا.

التطبيقات العملية ودراسات الحالة

المعالجة الكيميائية — المبادلات الحرارية والمفاعلات

تعمل شركة "Grade 7" في مجال خدمات المعالجة الكيميائية منذ أكثر من 50 عامًا، وتختص بشكل أساسي بالمبادلات الحرارية والمكثفات وأجهزة إعادة التسخين والمبردات التي تتعامل مع الأحماض القوية.

الخدمة النموذجية: قامت إحدى شركات تصنيع المواد الكيميائية التي تستخدم مبادلات حرارية من النوع «القشرة والأنابيب» في محلول حمض الهيدروكلوريك (HCl) بتركيز 3–51٪ ودرجة حرارة 80–120 درجة مئوية، بالتحول من استخدام أنابيب من الدرجة 2 إلى أنابيب من الدرجة 7 بعد تعرضها لأعطال متكررة في الأنابيب كل 18–24 شهراً عند استخدام الدرجة 2. وبالانتقال إلى الدرجة 7، استمرت نفس المبادلات في العمل لمدة أكثر من 15 عامًا دون حدوث أعطال في الأنابيب ناجمة عن التآكل. تبلغ تكلفة الأنابيب من الدرجة 7 عند الشراء الأولي حوالي 2.5 ضعف تكلفة الأنابيب من الدرجة 2، لكن التكلفة الإجمالية على مدى 20 عامًا كانت أقل من النصف — مع أخذ فترات التوقف عن العمل، وتكاليف العمالة اللازمة لاستبدال الأنابيب، وخسائر الإنتاج في الحسبان.

حيث يُعد تقييم المستوى 7 ممارسة معتادة في مؤشر أسعار المستهلكين:

• أنظمة الأنود في مصانع الكلور والقلويات ومعالجة المحلول الملحي
• خطوط التخليل الحمضي (حمامات حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك)
• خدمة حمض الأسيتيك في مصنع حمض التيريفثاليك المنقى (PTA)
• مفاعلات تصنيع المواد الوسيطة الصيدلانية
• معدات معالجة الأحماض العضوية (النملية، والأكسالية، والستركية)

أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD)

تُعرّض أجهزة تنقية غازات الحرق (FGD) في محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم المواد لمزيج قاسٍ من حمض الكبريتيك وحمض الكبريتي، والكلوريدات، ودرجات حرارة تتراوح بين 50 درجة مئوية و150 درجة مئوية. الدرجة 7 هي الدرجة القياسية للتيتانيوم المستخدمة في تبطين قنوات FGD وشفرات المخمدات ومكونات فوهات الرش في منطقة مدخل برج الامتصاص — حيث تبلغ تركيزات الكلوريد والحموضة أعلى مستوياتها.

احتواء النفايات النووية

يستحق هذا التطبيق إشارة خاصة. فقد قامت وزارة الطاقة الأمريكية بتقييم التيتانيوم من الدرجة 7 باعتباره المادة الأساسية لصناعة الحاويات في مستودع النفايات النووية المقترح في جبل يوكا. وقد تم توثيق هذا التقييم في (Schutz et al., 2005،, التآكل, (المجلد 61) خلصت إلى أن الفئة 7 توفر مقاومة استثنائية للتآكل على المدى الطويل في بيئة المستودع المتوقعة — بما في ذلك مقاومة التآكل الموضعي (التآكل الشقوقي والتآكل النقطي) لـ أكثر من 10,000 عام في ظل الظروف الحرارية والكيميائية المتوقعة.

ورغم أن مشروع يوكا ماونتن لم يُنفَّذ في نهاية المطاف كما كان مخططًا له، إلا أن التقييم الفني أسفر عن إنشاء أكثر قاعدة بيانات شاملة عن التآكل تم تجميعها على الإطلاق بالنسبة للتيتانيوم من الدرجة 7 — وتُستخدم هذه البيانات حاليًا كمرجع في جميع أنحاء القطاع.

الصناعات الدوائية وتصنيع الأغذية

تُستخدم الفئة 7 في مجال المعالجة الصيدلانية حيث يتعين على المعدات أن تتحمل دورات متكررة من التنظيف في الموقع (CIP) باستخدام محاليل حمضية وقلوية. وتوفر إضافة البلاديوم حماية إضافية ضد التآكل الشققي عند الوصلات المزودة بحشوات — وهي نقطة ضعف شائعة في معدات المعالجة الصحية.

تحليل التكلفة — هل علاوة البلاديوم تستحق العناء؟

الفارق السعري عن الدرجة الثانية

تبلغ تكلفة الصف السابع عادةً 2–3 أضعاف سعر التيتانيوم من الدرجة الثانية لكل وحدة وزن. ويعزى هذا الارتفاع بشكل شبه كامل إلى محتوى البلاديوم — الذي يبلغ حوالي 0.151٪ بالوزن، مع تداول البلاديوم في نطاق 1,900–1,100 دولار للأونصة (النطاق المتوقع لعامي 2024–2025)، يضيف محتوى البلاديوم وحده ما يقارب $5–15 لكل كيلوغرام من السبيكة اعتمادًا على ظروف السوق.

نموذج المنتج	الصف الثاني - النطاق السعري	الصف السابع - النطاق السعري	بريميوم
صفائح/ألواح	$25–40/كجم	$55–90/كجم	~2.2×
أنبوب غير ملحوم	$40–65/كجم	$85–150/كجم	~2.3×
قضيب	$ 20–35/كجم	$50–80/كجم	~2.4×

(أسعار إرشادية تستند إلى بيانات السوق للفترة 2024-2025. تختلف الأسعار الفعلية حسب الكمية والمواصفات والمورد.)

إطار التكلفة الإجمالية للملكية

تبدو علاوة المواد الخام كبيرة عند النظر إليها بمعزل عن غيرها. لكن بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، فإن التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) تروي قصة مختلفة:

السيناريو: مبادل حراري من النوع «القشرة والأنبوب»، 3% من حمض الهيدروكلوريك عند 95 درجة مئوية

عامل التكلفة	الصف 2	الصف السابع
التكلفة الأولية لحزمة الأنابيب	$50,000	$115,000
العمر المتوقع للأنبوب	1.5–2 سنة	15–20+ سنة
استبدال الأنابيب خلال 20 عامًا	10–13 عملية استبدال	0–1 استبدال
التكلفة الإجمالية للأنابيب على مدى 20 عامًا	1 تيرابايت إلى 4 تيرابايت – 500,000 إلى 650,000	$115,000–$230,000
تكلفة التوقف عن العمل لكل عملية استبدال (تقديرية)	$15,000–$50,000	الحد الأدنى
التكلفة الإجمالية على مدى 20 عامًا	1,450,000 تي بي إلى 1,300,000 تي بي	$115,000–$280,000

الصف السابع يعود بمردوده خلال دورة استبدال الأنابيب الأولى. وتنطبق هذه الحسابات بشكل مشابه على أي تطبيق قد تتعرض فيه الدرجة 2 للتآكل النشط — ولهذا السبب يفضل معظم مهندسي العمليات ذوي الخبرة استخدام الدرجة 7 (أو الدرجة 12) في التطبيقات الحمضية بدلاً من محاولة “توفير المال” باستخدام الدرجة 2.

عندما لا تعود الدراسة في الصف السابع بمردود مادي

يُعد استخدام الصف السابع مبالغة في الحالات التالية:

• السائل المستخدم في العملية هو سائل مؤكسد بحت (حمض النيتريك، حمض الكروميك، كلوريد الكلور الرطب)
• تظل درجات حرارة التشغيل أقل من 70 درجة مئوية في حالة عدم وجود أشكال هندسية ذات شقوق
• المعدات قابلة للاستهلاك أو قصيرة العمر (التركيبات المؤقتة، والمصانع التجريبية)
• تستلزم القيود المالية اللجوء إلى حلول بأقل تكلفة، كما يتم توثيق قبول المخاطر

مرجع لمعايير ومواصفات ASTM

يخضع المستوى 7 لمجموعة شاملة من معايير ASTM والمعايير الدولية. ويجمع هذا المرجع التبادلي جميع المواصفات في جدول واحد.

المعايير حسب شكل المنتج

نموذج المنتج	معيار ASTM	مكافئ ASME	AMS	ISO/JIS
صفائح، شرائح، ألواح	B265	SB-265	—	ISO 5832-2 ISO 5832-2
قضيب، قطعة معدنية	B348	SB-348	AMS 4926	JIS H 4650
أنبوب غير ملحوم	B338	SB-338	—	—
أنبوب ملحوم	B862	SB-862	—	—
أنبوب (غير ملحوم)	B861	SB-861	—	—
أنبوب (ملحوم)	B862	SB-862	—	—
المطروقات	B381	SB-381	—	—
الأسلاك	B863	—	—	—
التجهيزات	B363	SB-363	—	—
المسبوكات	B367	SB-367	—	—

مرجع سريع للمواصفات للصف السابع

• رقم تعريف المنتج (UNS): 52400 راند
• رقم المادة: 3.7235
• التسمية باللغة الإنجليزية: Ti 1 Pd (الصف السابع) / Ti 1 Pd (الصف الحادي عشر)
• الأسماء التجارية الشائعة: Ti-Pd، TiPd، Ti-0.15Pd

تصنيفات الدرجات ذات الصلة (للرجوع إليها)

الصف	UNS	الوصف
الصف 1	R50250	CP Ti، منخفض القوة
الصف 2	R50400	CP Ti، قياسي
الصف السابع	52400 راند	CP Ti + 0.15% Pd
الصف الحادي عشر	R52250	CP Ti (نسبة منخفضة) + 0.15% Pd
الصف 12	R53400	تيتانيوم-0.3 موليبدن-0.8 نيكل
الصف السادس عشر	R50402	CP Ti + 0.05% Pd
الصف السابع عشر	R52252	CP Ti (نسبة منخفضة) + 0.05% Pd
الصف السادس والعشرون	R53404	Ti-0.3Mo-0.8Ni (نوع منخفض الروثينيوم)
الدرجة 27	R53405	تيتانيوم-0.08 روثينيوم

اعتبارات اللحام والتصنيع

اللحام من الدرجة 7

يتم لحام الدرجة 7 باستخدام نفس تقنيات GTAW (TIG) و GMAW (MIG) المستخدمة في درجات التيتانيوم CP الأخرى. الفروق الرئيسية هي:

1. معدن الحشو: الاستخدام ERTi-7 (AWS A5.16) سلك ملء يتوافق مع محتوى البلاديوم في المعدن الأساسي. إن استخدام سلك ملء ERTi-2 (غير المُشابك) من شأنه أن يخفف من محتوى البلاديوم في اللحام ويقلل من مقاومة التآكل في منطقة اللحام.
2. غاز الحماية: استخدم غاز الأرجون عالي النقاء (99.9991٪ كحد أدنى) مع درع حماية خلفي وعملية تطهير خلفية. يعتبر لحام التيتانيوم حساسًا للغاية للتلوث بالأكسجين والنيتروجين — وأي تغير في اللون يتجاوز اللون القش الفاتح يشير إلى وجود تلوث.
3. الطاقة الحرارية المدخلة: احرص على أن تكون كمية الحرارة المضافة معتدلة. فالحرارة الزائدة لا تسبب المشاكل نفسها التي تحدث في الفولاذ المقاوم للصدأ (التحسس)، لكنها تؤدي إلى توسيع المنطقة المتأثرة بالحرارة وقد تزيد من حجم الحبيبات.
4. الفحص بعد اللحام: الفحص البصري للتأكد من اللون (يُقبل اللون الفضي إلى القش الفاتح؛ أما الأزرق أو الرمادي أو الأبيض فتشير إلى وجود تلوث). الاختبار بالأشعة (RT) أو اختبار اختراق الصبغة (PT) وفقًا لمتطلبات المواصفات.

ملاحظات حول التصنيع

• تتمتع الدرجة 7 بنفس قابلية التشكيل التي تتمتع بها الدرجة 2 — حيث يمكن ثنيها على البارد، وسحبها بعمق، ودورانها باستخدام الأساليب القياسية المستخدمة في معالجة التيتانيوم
• الارتداد يماثل الدرجة الثانية
• معلمات المعالجة هي نفسها المستخدمة في الدرجة 2 (استخدام أدوات حادة، وسرعات منخفضة، ومعدلات تغذية عالية، وكمية وفيرة من سائل التبريد)
• تحذير بشأن التقصف الناتج عن الهيدروجين: تجنب التعرض لفترات طويلة لبيئات غنية بالهيدروجين تزيد درجة حرارتها عن 300 درجة مئوية. وفي حالة استخدام الدرجة 7 مع الحماية الكاثودية، يجب الحد من جهد الحماية الكاثودية إلى -800 مللي فولت مقابل معيار SCE لمنع الامتصاص المفرط للهيدروجين.

دليل اتخاذ القرار — هل يجب عليك تحديد الصف السابع؟

استخدم هذا الإطار لتحديد ما إذا كانت المادة الخاصة بالصف السابع هي المادة المناسبة لتطبيقك.

معايير الاختيار

ابدأ ببيئة العملية:

1. ما هي المواد الكيميائية الموجودة؟
   • الأحماض المختزلة (HCl، H₂SO₄، الأحماض العضوية) → مرشح للصف السابع
   • الأحماض المؤكسدة فقط (HNO₃، حمض الكروميك) → يكفي المستوى 2
   • الأحماض المختلطة (مؤكسدة + مختزلة) → يُنصح بها للصف السابع
   • حمض الهيدروفلوريك (HF) → لا هذا ولا ذاك — استخدم مادة هاستيلوي C-276 أو التنتالوم
2. ما هو نطاق درجات الحرارة؟
   • أقل من 70 درجة مئوية وبدون شقوق → الدرجة 2 غالبًا ما تكون كافية
   • 70–200 درجة مئوية في الكلوريدات أو الأحماض → يُوصى بالدرجة 7
   • أكثر من 200 درجة مئوية → قد يكون الفئة 7 قد وصلت إلى حدودها القصوى؛ قم بتقييم الظروف المحددة
3. هل توجد أشكال هندسية شقوقية؟
   • الحشيات، الوصلات المتداخلة، الترسبات، المناطق الراكدة → يُوصى بشدة باستخدام الدرجة 7
   • لا توجد شقوق، تصميم ذو تدفق كامل → قد يكون الدرجة 2 مقبولاً
4. ما هي عواقب الفشل؟
   • حالات تتطلب أمانًا فائقًا أو تتسم بتكلفة عالية لفترات التعطل → الدرجة 7 (يُبرر توفير هامش أمان إضافي)
   • غير حرج، سهولة الوصول لإجراء الاستبدال → الدرجة 2 مقبولة إذا كانت ضمن الحدود المسموح بها
5. هل يتم استخدام الحماية الكاثودية؟
   • نعم → الدرجة 7 مع توخي الحذر (الحد من احتمالية حدوث تلوث بالرصاص)؛ الدرجة 12 تنطوي على مخاطر
   • لا → الصف السابع أو الصف الثاني وفقًا لمعايير أخرى

مصفوفة اتخاذ القرار السريع

حالتك	الدرجة الموصى بها
مياه البحر، <70 درجة مئوية، بدون شقوق	الصف 2
مياه البحر، >70 درجة مئوية أو الشقوق	الصف السابع
محلول حمض الهيدروكلوريك المخفف (<5%)، <100 درجة مئوية	الصف السابع
حمض الهيدروكلوريك المركز (>10%)، أي درجة حرارة	ليس من التيتانيوم — النظر في استخدام هاستيلوي/التنتالوم
حمض الكبريتيك المخفف (<10%)، <100 درجة مئوية	الصف السابع
حمض النيتريك، بأي تركيز	الصف 2
غاز الكلور الرطب	الصف 2
محلول ملحي حمضي كلوريدي، >100 درجة مئوية	الصف السابع
الأحماض العضوية، الغليان	الصف السابع
خدمة التنظيف في مكان التشغيل (CIP) في مجال الأدوية	الصف السابع
احتواء النفايات النووية	الصف السابع أو الصف الحادي عشر

الخاتمة

يحتل التيتانيوم من الدرجة 7 مكانة متميزة ومستحقة في عالم المواد المقاومة للتآكل. فهو ليس مجرد نسخة مطورة من الدرجة 2 للاستخدامات العامة، بل هو حل مخصص للبيئات التي تفشل فيها الدرجة 2، مثل: بيئات الأحماض، والتطبيقات التي تتعرض للكلوريد الساخن، والتصميمات الهندسية المعرضة للتآكل الشققي.

إضافة البلاديوم ضئيلة لكنها تحدث فرقاً جذرياً. فهذا الربع في المائة من البلاديوم يغير الخصائص الكهروكيميائية على سطح المعدن، مما يتيح إعادة التثبيط التلقائي في الظروف التي يتآكل فيها التيتانيوم غير المُشترك بمعدلات تصل إلى عشرات المليمترات سنوياً. عوامل التحسين — 55 ضعفًا في حمض الهيدروكلوريك المغلي، و96 ضعفًا في حمض الكبريتيك المغلي، و48 ضعفًا في حمض الفورميك المغلي — ليست مكاسب هامشية. إنها الفرق بين عمر أنبوب مدته سنتان وعمر أنبوب مدته 20 سنة.

عند الاختيار بين الدرجة 7 والدرجة 11، يعتمد القرار عادةً على متطلبات القوة وتوافر المنتج. وتُعد الدرجة 7 هي الخيار الافتراضي في معظم الأسواق الصناعية؛ أما الدرجة 11 فهي مخصصة للتطبيقات التي تتطلب أقصى درجة من المقاومة للتآكل، حيث يُقبل انخفاض القوة الميكانيكية.

وعند مقارنة الدرجة 7 بالدرجة 12 (Ti-Mo-Ni)، تذكر أن مقاومة التآكل والقوة تتعارضان. فالدرجة 12 أقوى وأرخص ثمناً، لكنها أقل مقاومة للتآكل — لا سيما في الشقوق وتحت الحماية الكاثودية.

خلاصة القول إذا كانت عمليتك تتضمن التعرض للأحماض أو الكلوريدات الساخنة أو الأشكال الهندسية ذات الشقوق — وكنت قد قررت بالفعل أن التيتانيوم هو الفئة المناسبة من المواد — فإن الدرجة 7 هي بلا شك الدرجة الصحيحة. فزيادة تكلفة البلاديوم تعود عليك بفوائدها خلال دورة الصيانة الأولى.

الأسئلة المتداولة

ما هي استخدامات التيتانيوم من الدرجة 7؟ 

يُستخدم التيتانيوم من الدرجة 7 (Ti-0.15Pd) بشكل أساسي في معدات المعالجة الكيميائية — مثل المبادلات الحرارية والمكثفات وأحواض المفاعلات والأنابيب — حيث تجعل الأحماض المختزلة (HCl، H₂SO₄) أو محاليل الكلوريد الساخنة أو مخاطر التآكل الشقي استخدام الدرجة 2 غير كافٍ. كما أنه معيار قياسي في أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن، واحتواء النفايات النووية، ومعدات المعالجة الصيدلانية.

ما الفرق بين التيتانيوم من الدرجة 7 والتيتانيوم من الدرجة 11؟ 

تحتوي كلتا الدرجتين على 0.12–0.251٪ من البلاديوم (TP3T) وتوفران مقاومة متساوية للتآكل. ويكمن الاختلاف في التركيب الكيميائي الأساسي: حيث تستخدم الدرجة 7 التركيب الكيميائي الأساسي للدرجة 2 (حدود أعلى للحديد والأكسجين)، مما يمنحها قوة أعلى (345 ميجا باسكال في الشد). تستخدم الدرجة 11 التركيب الكيميائي الأساسي للدرجة 1 (حدود أقل للحديد والأكسجين)، مما يمنحها قوة أقل (240 ميجا باسكال في الشد) ولكن هامش تآكل شقوقي أفضل قليلاً. الدرجة 7 متوفرة على نطاق أوسع وهي الخيار الافتراضي في معظم الأسواق.

هل التيتانيوم من الدرجة 7 أكثر مقاومة للتآكل من الدرجة 2؟ 

نعم، بشكل ملحوظ — ولكن فقط في البيئات المختزلة. أما في الأحماض المؤكسدة (حمض النيتريك، حمض الكروميك) ومحاليل الكلوريد المتعادلة، فإن الدرجة 7 والدرجة 2 تتساويان في الأداء. في الأحماض المختزلة (HCl، H₂SO₄) وظروف الشقوق، توفر الدرجة 7 مقاومة للتآكل أفضل بـ 40 إلى أكثر من 1000 مرة مقارنة بالدرجة 2.

كم تبلغ تكلفة التيتانيوم من الدرجة 7 مقارنةً بالدرجة 2؟ 

عادةً ما تبلغ تكلفة الدرجة 7 ما بين ضعفين إلى ثلاثة أضعاف سعر الدرجة 2 لكل وحدة وزن. ويعزى هذا الفارق في السعر بشكل أساسي إلى محتوى البلاديوم. ومع ذلك، في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، غالبًا ما تكون التكلفة الإجمالية للملكية على مدى 20 عامًا أقل بالنسبة للدرجة 7، لأنها تغني عن الاستبدال المتكرر للأنابيب أو المكونات.

ما هي سبيكة التيتانيوم والبلاديوم؟ 

سبيكة التيتانيوم والبلاديوم (المعروفة عادةً بالدرجة 7 أو الدرجة 11) هي التيتانيوم النقي تجاريًا مع إضافة كمية صغيرة من البلاديوم تتراوح بين 0.12 و0.251٪. يعزز البلاديوم مقاومة التآكل من خلال إزالة الاستقطاب الكاثودي — فهو يحفز تفاعل تطور الهيدروجين على سطح المعدن، مما يرفع جهد التآكل فوق جهد فليد ويسمح بإعادة التخميل التلقائي لطبقة أكسيد TiO₂ الواقية حتى في البيئات الحمضية المختزلة (غير المؤكسدة).

هل يمكن استخدام التيتانيوم من الدرجة 7 في حمض الهيدروكلوريك؟ 

نعم. يقاوم الفئة 7 حمض الهيدروكلوريك حتى تركيز يبلغ حوالي 27% في درجة حرارة الغرفة، وحوالي 5% عند 190 درجة مئوية في ظروف خالية من الهواء. في الظروف الهوائية أو عند وجود عوامل مؤكسدة (Fe³⁺، Cu²⁺، HNO₃)، تمتد نطاق المقاومة إلى أبعد من ذلك. الدرجة 2 تتحمل حوالي 7% من حمض الهيدروكلوريك فقط في درجة حرارة الغرفة.

هل يمكن لحام التيتانيوم من الدرجة 7؟ 

نعم. يتم لحام الدرجة 7 باستخدام تقنيات اللحام القياسية بالتيتانيوم GTAW (TIG) أو GMAW (MIG) مع سلك ملء ERTi-7 (بمحتوى بالاديوم مطابق). استخدم غاز الأرجون عالي النقاء (99.999% كحد أدنى) كغاز واقي، وواقي متأخر، وتطهير خلفي. قابلية اللحام متطابقة بشكل أساسي مع الدرجة 2، والفرق الوحيد هو اختيار معدن الحشو.

ما هي درجة التيتانيوم الأكثر مقاومة للتآكل؟ 

من بين درجات التيتانيوم القياسية المتوفرة تجارياً، توفر الدرجة 7 والدرجة 11 (وكلاهما Ti-0.15Pd) أعلى مستوى من المقاومة العامة للتآكل في البيئات الحمضية المختزلة. بالنسبة للتآكل الشقي على وجه التحديد، تتمتع الدرجة 11 بميزة طفيفة بسبب انخفاض محتواها من العناصر البينية. لا تقاوم أي من الدرجتين حمض الهيدروفلوريك — بالنسبة للاستخدامات التي تتطلب التعامل مع HF، يلزم استخدام السبائك القائمة على النيكل (Hastelloy C-276) أو التنتالوم.

هل يمكن استخدام التيتانيوم من الدرجة 7 في مياه البحر؟ 

نعم. توفر الدرجة 7 مقاومة ممتازة لمياه البحر، ويُنصح باستخدامها بشكل خاص في مياه البحر الساخنة (أكثر من 70 درجة مئوية) أو مياه البحر الملوثة، أو أي تطبيقات تتعلق بمياه البحر تتضمن أشكالًا هندسية شقوقية. الدرجة 2 كافية لمياه البحر التي تقل درجة حرارتها عن 70 درجة مئوية دون شقوق، لكن الدرجة 7 توفر هامشًا إضافيًا ضد تآكل الشقوق عند الوصلات المزودة بحشوات وفي ظروف الترسبات.

ما هو رقم UNS الخاص بالتيتانيوم من الدرجة 7؟ 

الرمز الخاص بنظام الترقيم الموحد (UNS) لتيتانيوم الدرجة 7 هو 52400 راند. يُصنف المستوى 11 (النوع ذو الخلايا البينية المنخفضة) R52250.