Влияние температуры

Температура оказывает значительное влияние на процессы га­зовой коррозии. Как было показано ранее, термодинамическая веро­ятность осуществления большинства реакций, которые приводят к образованию защитных пленок, с повышением температуры падает. В то же время рост температуры способствует увеличению скоро­сти реакции. Поэтому в пределах термодинамической возможности (когда значение энергии Гиббса AG⁰ меньше нуля) с увеличени­ем температуры скорость корро­зии возрастает (рис. 3.16).

Температура оказывает вли­яние на константу скорости хи­мической реакции и на коэффи­циент массопередачи в процессе диффузии.

Для обоих случаев имеет ме­сто экспоненциальная зависи­мость:

K = Ae^E/RT, (3.25)

где K — константа скорости хи­мической реакции или коэффи­циент диффузии; А — посто­янная, формально равная K при экстраполяции на 1/Т = 0; Ε — энергия активации химической реакции или процесса диффузии; R — газовая постоянная, рав­ная 8,32 кДж/моль; Τ — абсолютная температура.

Если прологарифмировать уравнение (3.25), то получим:

Таким образом, температурная зависимость в координатах 1/Т — lg к выражается прямой линией, для которой E/2,3RT равно тан­генсу угла наклона.

При окислении металлов могут наблюдаться случаи, когда при невысоких температурах процесс идет в кинетической области, т.е. лимитируется скоростью химической реакции. При повышении тем­пературы коэффициент скорости химической реакции возрастает в несколько раз быстрее, чем коэффициент диффузии. Это приводит к тому, что при определенной температуре (для многих металлов — 800-900°С) скорость химической реакции уравнивается со скоро­стью диффузии, а потом и превышает ее. Процесс начинает кон­тролироваться стадией диффузии. На зависимости \gk — 1/Т этот эффект будет отмечен изломом, изменением наклона прямой линии.

Температура может оказывать также влияние на состав образу­ющихся пленок. На рис. 3.17 приведена температурная зависимость окисления железа на воздухе, а в табл. 3.5 — состав образующихся пленок.

Как показывают экспериментальные данные (рис. 3.17), в коор­динатах

lg K- 1/Т отмечено четыре участка (ограничены штри­ховой линией) с изменением наклона. Три нижние участка отвечают изменению состава оксидной пленки и кинетическому закону роста. Верхний участок, при температуре более 800 °С может быть связан с изменением лимитирующей стадии процесса.

Колебания температуры при нагреве металла, попеременные на­грев и охлаждение увеличивают скорость окисления металлов. В оксидной пленке возникают термические напряжения, образуются трещины и она начинает отслаиваться от металла.

Дата добавления: 2014-01-03