Х і м і ч н а к о р о з і я

Корозія металів

Руйнування, роз’їдання металів та сплавів, зміна їхніх фізичних та хімічних властивостей під впливом зовнішнього середовища називається корозією металів. Причиною, яка викликає корозію, є протікання на поверхні металів і сплавів хімічних та електрохімічних реакцій з компонентами навколишнього середовища. В залежності від характеру цих реакцій розрізняють хімічну та електрохімічну корозію /12,15,16/.

До хімічної корозії відносять процеси, що протікають при безпосередній хімічній взаємодії металу з агресивним середовищем і не супроводжуються виникненням електричного струму. Цей вид корозії є хімічною гетерогенною реакцією газоподібного або рідкого середовища з поверхнею металу /12/.

По хімічному механізму на металеву поверхню діють:

· сухі гази і пара;

· рідкі неелектроліти (спирти, нафтопродукти та інші хімічні сполуки).

Хімічна корозія є вибірковою, тобто метал вибірково взаємодіє з конкретним газом при взаємодії із сумішшю газів (наприклад, повітрям).

Приклади корозійної взаємодії поверхні металу з агресивним середовищем:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ (оксид алюмінію, білого кольору);

2Zn + O₂ = 2ZnO (оксид цинку, білого кольору);

2Ag + 2H₂S + O₂ = Ag₂S + 2H₂O (сульфід срібла, чорного кольору),

де H₂S – сірководень.

2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = Cu(OH)₂ + CuCO₃ (сполука типу малахіту, зеленого кольору);

2Fe + O₂ = 2FeO (оксид заліза ІІ, синього кольору);

4FeO + O₂ = 2Fe₂O₃ (оксид заліза ІІІ, бурого кольору, іржа).

У деяких випадках утворення хімічних сполук на поверхні металів являє собою захисну плівку, що запобігає подальшу корозію металу, наприклад Al₂O₃, ZnO.

Захисні властивості оксидна плівка проявляє у тому випадку, коли вона є:

· щільною, не пропускаючою гази;

· негігроскопічною, що запобігає перетворенню хімічної корозії в електро-хімічну, у випадку наявності на поверхні металу вологи;

· такою, що має величину коефіцієнта термічного розширення близькою до величини цього коефіцієнта для металу. Тоді при нагріванні або охолод-женні плівка не розтріскується і не відлущується.

FeO, і Fe₂O₃ утворюють рихлі і гігроскопічні плівки, які сприяють подальшій корозії (іржаве залізо ржавіє скоріше).

Підвищення температури прискорює хімічні реакції, в тому числі й корозію.

При t ˃ 700°С відбувається зневуглецьовування вуглецевих сталей, чавуна:

t,̊ С

Fe₃C + O₂ 3Fe + CO₂;

t,̊ С

Fe₃C + CO₂ 3Fe + 2CO;

3Fe + CO +H₂ Fe₃C + H₂O,

де Fe₃C – карбід заліза, або цементит у сталях та чавунах.

Зневуглецьовування викликає зменшення механічної міцності металу, зниження його границі втомленості.

Під час газової корозії чавуна іноді спостерігається збільшення його об’єму – «ріст чавуна». Гази проникають в чавун через включення цементиту і окислюють залізо. Окисли і гідроксиди займають більший об’єм, з’являються багато численні тріщини, міцність чавуна різко знижується.

Швидкість газової корозії можна змінити змінюючи склад атмосфери. Наприклад, змінюючи умови згоряння палива, щоб було безпечне співвідношення чадного газу СО і вуглекислого газу СО₂. Найбільш небезпечним є чадний газ СО.

Утворені в процесі переробки сірчистих нафт, сірчисті сполуки є досить активними корозійними речовинами:

4Cu + O₂ + 2H₂S = 2Cu₂S + 2H₂O;

6Cu + SO₂ = Cu₂S + 2Cu₂O;

3Ni + SO₂ = NiS + 2NiO,

де H₂S – сірководень, SO₂ – сірчистий газ.

Дата добавления: 2014-12-26