钛在“湿”氯气中非常耐腐蚀,这是众所周知的事实,并且在这方面已经进行了广泛的工业应用。但是钛在“干”氯气中却会发生剧烈的腐蚀,甚至着火和自燃引发爆炸。“干”与“湿”的界限是非常重要的,这个界限与环境温度和合金成分等因素都有关系。根据国外报道的数据,工业纯钛在约200℃的氯气中维持钝态的最低水含量可能是1.5%,而在常温下的最低水含量只要保持为0.3%~0.4%就不至于自燃着火,由于气压、流速、温度、冲击和摩擦等多种因素的存在,氯气中水含量规范的下限应该定得稍高一些,以保证安全。钛钯合金和钛镍钼合金可以在更低的水含量下维持金属的钝态,不致发生燃烧。这种钛特有的现象非常值得重视和注意,不能有丝毫的麻痹大意,以避免灾难性事故的发生。
钛与干氯气反应生成四氯化钛,四氯化钛的沸点为136℃,也就是说,这是一种具有强烈挥发性的液体。钛与氯气的反应是一个放热反应,如果介质中水含量很低,那么反应释放的热量可以促使钛燃烧,直到干氯气或钛燃烧耗尽。如果氯气中含有水,则生成的四氯化钛发生水解反应,生成白色的氢氧化钛,而氢氧化钛是一种稳定的固体化合物,因此不会由于放热而自燃。
钛在红烟硝酸中的燃烧爆炸也有许多报道,我国早期实验室试验并没有观察到着火,因此低估了红烟硝酸中钛自燃的危险。1979年,国内某厂一个输送红烟硝酸的截止阀操作工人在拧动阀门时突然发生爆炸。事故分析证明,在正常生产条件下,硝酸质量分数约为99%。水质量分数在1%左右,在爆炸前操作参数极不稳定,估计已经发生了腐蚀,一旦拧动阀门时就触发了灾难性的爆炸。国外对于红烟硝酸爆炸事故的分析认为,着火燃烧之前总是以钛表面的剧烈腐蚀开始,而腐蚀反应常常从晶间开始,反应结果是在钛表面残留金属钛的粉末,此时如果有强氧化剂存在,一旦有撞击、摩擦等机械因素的引发,就很容易触发着火爆炸的恶性事故。
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