Влияние давления и состава газа

Если парциальное давление окислителя ниже давления диссо­циации образующего соединения, то окисление металла прекращается.

Если окисление металла лимитируется химической реакцией, то скорость коррозии увеличивается пропорционально корню квадрат­ному от величины давления кислорода.

Me+ 1/2O₂ = MeO

Если скорость реакции определяется процессом диффузии в за­щитной пленке, то четкой зависимости от давления газа не наблю­дается.

Существенное увеличение скорости окисления металла с повы­шением содержания и концентрации кислорода в газовой среде на­блюдается только при невысокой концентрации кислорода в какой-либо нейтральной атмосфере.

Дальнейшее увеличение парциально­го давления кислорода в газовой смеси не сопровождается пропорци­ональным увеличением скорости газовой коррозии. Например, ско­рость окисления железа и меди при 800-1000 °С в чистом кислороде примерно вдвое больше, чем на воздухе, хотя парциальное давле­ние кислорода меняется в пять раз. Скорость окисления металлов в рассматриваемых случаях контролируется диффузией катионов в защитной пленке. На лимитирующую стадию парциальное давление кислорода непосредственного влияния не оказывает.

Большое влияние оказывают примеси. Загрязнение воздуха СО₂, SO₂, парами воды вызывает повышение скорости газовой коррозии низкоуглеродистой стали в 1,3-2,0 раза. При увеличении содержания оксида углерода (II) — СО — скорость окисления стали понижает­ся. Это явление связывают с тем, что при большом содержании СО на границе сталь-газ устанавливается равновесие: 2СО ↔ С + СО₂. Образующийся при этом атомарный углерод диффундирует в сталь с образованием карбида железа — цементита. Происходит наугле­роживание стали. Аналогичный процесс при высоких температурах может иметь место и в атмосфере углеводородов. Например, в среде метана устанавливается равновесие

и также отмечается науглероживание стали.

В процессе горения топлива возможно образование оксида ва­надия. Зола с V₂O₅ попадает на поверхность стальных деталей и способствует повышению скорости окисления стали. Явление полу­чило название ванадиевой коррозии. Причина ванадиевой коррозии заключается в легкоплавкости V₂O₅ и способности растворять желе­зо и оксидные пленки на железе с образованием соединений ванадия:

Образующиеся V₂O3 и FeVO₄ принимают участие в последую­щих реакциях:

Аналогичным образом оксид пятивалентного ванадия V₂O₅ реа­гирует с оксидами никеля и хрома. При этом защитная пленка раз­рушается, в ней образуются поры и скорость коррозии металла уве­личивается.

В технике аппаратура, изготовленная из стали и чугуна, часто подвергается воздействию температуры и других газов: СО₂, SO₂, паров воды. Проведенные исследования показали, что при 900° С скорость окисления железа изменяется в ряду:

Дата добавления: 2014-01-03