Коррозия металлов в диссоциирующих газах

Диссоциирующие газы (N₂O₄, Al₂Cl₆ - димеры)

Газ исходного состояния с молекулярной массой, соответствующей формуле, сжимается в компрессоре, нагревается в регенераторе и реакторе до T_max газотурбинного цикла. При этом происходит диссоциация газа (Т>140°C) с поглощением тепла на протекание химической реакции с уменьшением массы при повышении числа молей. При расширении в турбине газ, охлаждаясь в регенераторе и холодильнике, рекомбинирует с выделением тепла при химической реакции и изменением числа молей. Далее газ поступает в компрессор, сжимается, и цикл повторяется.

При последующем нагреве и охлаждении диссоциирующих веществ происходят обратимые химические реакции, которые сопровождаются повышением числа молей и поглощением теплоты при нагревании и понижением числа молей и выделением теплоты при охлаждении. Перенос теплоты осуществляется посредством:

- молекулярной теплопроводности газа;

- химических реакций.

Отвод теплоты с тепловыделяющих поверхностей происходит благодаря её поглощению при реакции диссоциации. Охлаждаясь в теплообменнике, газ ассоциирует с выделением поглощённой теплоты.

Протекают низкотемпературная (1) и высокотемпературная (2) коррозии.

(1) В интервале температур 20-200°С в первой стадии процесса происходит химическое взаимодействие тетраксида (N₂O₄) и примесей с металлом. В результате коррозии образуются малоустойчивые соли и нитратокомплексы типов

(NO⁺) [Fe₂(NO₃)₄]

(NO⁺) [Cr(NO₃)₄⁻ N₂O₄]

Возможно избирательное взаимодействие с составляющими сталей, имеющими меньшую термодинамическую устойчивость. Продукты низкотемпературной коррозии в виде нитратокомплексов обычно слабо связаны с подложкой.

Введение в сталь 28% Cr уменьшает скорость коррозии примерно в 100 раз.

Ni оказывает отрицательное влияние.

(2) При Т>158°С тетраксид существует только в виде газа, представляет смесь оксидов:

N₂O₄ NO₂

2NO₂ 2NO + O₂ (1000−1200)°С

Коррозия в газовой фазе сводится к окислению основы и легирующих элементов. Скорость окисления зависит от качества и толщины образующейся плёнки, т.е. от хим. Состава материала.

Примеси в тетраксидах: N₂O, HNO₃, H₂O, N₂, O₂, HNO₂, продукты коррозии.

Присутствие N₂O, N₂ и O₂ связано с термическим необратимым разложением оксидов азота. Наличие HNO₃, HNO₂ связано с высокой гигроскопичностью N₂O₄ и приводит к сильному увеличению скорости коррозии материалов.

Снижение коррозионной активности тетраксида достигают введением от 1 до 3 % NO, смещающаего равновесие реакции.

2N₂O₄ + H₂O HNO₃ + N₂O₃ 2HNO₃ + NO + NO₂

в сторону снижения коррозионно активной HNO₃.

Модифицированный диссоциирующий теплоноситель называется нитрин, который по теплофизическим свойствам аналогичен тетраксиду N₂O₄.

Дата добавления: 2014-01-05