Влияние различных факторов на скорость химической коррозии

Температура очень сильно влияет на скорость процессов химической, в том числе и газовой коррозии металлов. С повышением температуры процессы окисления металлов протекают значительно быстрее, несмотря на уменьшение их термодинамической возможности. Характер влияния температуры на скорость окисления металлов определяется температурной зависимостью константы скорости химической реакции (при кинетическом контроле процесса окисления металлов) или коэффициента диффузии (при диффузионном контроле процесса), которые выражаются одним и тем же экспоненциальным законом: (2.3.12)

где K- константа скорости химической реакции или коэффициент диффузии; A – постоянная, равная К при 1/Т=0; R– газовая постоянная; Т – абсолютная температура; е – основание натурального логарифма.

Опыты показали, что приведенное соотношение между скоростью газовой коррозии и температурой может быть осложнено или нарушено, если с изменением температуры изменяется структура или другие свойства металла или образующейся на нем пленки.

С повышением парциального давления кислорода скорость окисления ряда металлов при высокой температуре увеличивается, а затем при достижении некоторого критического значения резко уменьшается и остается достаточно низкой в широком диапазоне давлений. Наблюдаемое явление получило название высокотемпературной пассивации. Пассивное состояние металла объясняется образованием на поверхности совершенной по структуре оксидной пленки.

На скорость газовой коррозии влияют и такие факторы, как состав, скорость движения газовой среды, время её контакта, режим нагрева.

Коррозия железа, стали, чугуна в атмосфере, содержащей СО2, Н2O, О2

При нагревании железа и сталей на их поверхности образуется окалина, имеющая сплошное строение. В случае чугуна происходит внутреннее селективное окисление с образованием окалины на границах зерен кристаллитов и на поверхности включений графита. Из-за большего объема образующихся оксидов компонентов чугуна размеры детали увеличиваются, а ее прочность снижается.

В стали и чугуне наряду с окислением железа происходит взаимодействие карбида железа с кислородосодержащими реагентами:

Fe3C + O2 = 3 Fe + CO2,

Fe3C + CO2 = 3 Fe + 2 CO,

Fe3C + H2O = 3 Fe + CO +H2

При этом их поверхностный слой обедняется углеродом (так называемое обезуглероживание), что ухудшает их механические и антикоррозионные свойства. Обезуглероживание может происходить и в атмосфере, содержащей водород:

Fe3C + 2H2 →3 Fe + CH4

Этот вид газовой коррозии называют водородной. Здесь наряду с обезуглероживанием одновременно происходит наводороживание –проникновение атомарного водорода в материал и последующее в нем растворение. Наводороживание металлов резко уменьшает их пластичность.

Коррозии под действием хлора и хлороводорода подвержены практически все металлы. Реакции их взаимодействия имеют экзотермический характер, при этом скорость отвода теплоты бывает ниже скорости реакции, из-за чего металлы «горят» в атмосфере хлора. Наиболее стойки к нему никель, свинец, хромоникелевые стали.

Для защиты от газовой коррозии применяют жаростойкое легирование (например, хромом, алюминием, кремнием), защитные покрытия (главным образом, металлические термодиффузионные покрытия алюминием, хромом, кремнием и жаростойкие эмали), а также различные защитные атмосферы (Ar, N2, N2 – CO2, N2 – H2).

3 Раздел: Электрохимическая коррозия металлов

Дата добавления: 2015-07-07