Газовая коррозия

Газовая коррозия - разрушение металлов и сплавов в результате химического взаимодействия с газами при высоких температурах. Газовая коррозия наблюдается у арматуры обжиговых и нагревательных печей, двигателей внутреннего сгорания, при термической обработке, горячей прокатке, ковке и др. Значительная химическая газовая коррозия наблюдается при температуре 500-600°С на лопатках паровых турбин, газотурбинных двигателей, причем одновременно имеет место и механический износ. Поведение металлов при высоких температурах имеет большое практическое значение и характеризуется двумя факторами: жаропрочностью и жаростойкостью.

Жаростойкость - способность металла сопротивляться коррозионному воздействию газов при высоких температурах.

Жаропрочность - способность металла сохранять хорошие механические свойства при высоких температурах, V газовой коррозии зависит от природы металла, состава сплава, химической активности газовой среды, свойств продуктов коррозии, температуры среды.

При взаимодействии металла с О2 появляются оксидные пленки различной толщины от свойств которых зависит дальнейший процесс коррозии. Самый распространенный случай газовой коррозии - это процесс взаимодействия металла с кислородом:

Ме+1/2О₂ МеО

Железо, углеродистые стали подвергаются окислению при температурах 300°С, покрываясь окалиной. С ростом температуры скорость окисления остается постоянной (до ~ 600°С), а затем увеличивается. Окалина на сталях имеет сложное строение и состоит из FеО, Fе₃О₄ и Fе₂О₃.

Основным требованием к образующейся оксидной пленке является условие сплошности, которое определяется соотношением между объемом образовавшегося оксида (V Мео) и окисляемого металла (VМе).

Ориентировочно считают, что если соблюдается условие 1,0 < V меО/V ме < 2,5 - пленка сплошная защитная, а при V меО/V ме > 2,5 пленка может быть незащитной, так как в процессе роста ее могут возникнуть напряжения разрушающие пленку. Могут быть и другие причины разрушения пленки: летучесть оксида, недостаточная пластичность пленки. Т.е. защитные пленки должны быть сплошными, беспористыми, твердыми, износостойкими и инертными к агрессивным средам, иметь хорошее сцепление с металлом.

Применение цветных и редких металлов в судостроении резко ограниченно из-за подверженности их газовой коррозии. Наибольшей устойчивостью обладают хромистые стали. Важнейший для судостроения металл - Тi и его сплавы, которые жаростойки до температуры 400°С.

Частные случаи газовой коррозии:

Газовая коррозия Fе, стали, чугуна и других металлов и сплавов. При нагревании железо и углеродистая сталь покрываются пленкой, окалиной.

Наиболее близкий к железу слой оксида Fe обладает лучшими защитными свойствами. Остальные слои могут иметь поры, трещины и легко отслаиваются. В стали, происходит еще взаимодействие карбида железа с кислородом воздуха и кислородсодержащими веществами:

Fe₃C + O₂ 3Fe + CO₂

Fe₃C+CO₂ 3Fe+CO

Fe₃C+H₂O 3Fe+CO+H₂

В результате поверхностный слой обедняется углеродом, что приводит к изменению структуры сплава и ухудшает его механические и антикоррозионные свойства. Содержание примесей Мn, S, Р не оказывает заметного влияния на коррозию стали.

Сталь и чугун обезуглераживаются так же в среде водорода с образованием метана: Fe₃С + 2Н₂ 3 Fе + СН₄

Этот вид газовой коррозии называется водородной хрупкостью. Для предупреждения обезуглероживания стали применяют легированные стали.

Карбонильная коррозия - процесс разрушения металлов при взаимодействии их с оксидом углерода (II), который при высоких давлениях и температурах образует карбонилы.

Ме + nСО Ме(СО)n

Для железа реакция идет с образованием пентакарбонила:

Fе + 5СО Fе(СО)₅

Не подвергаются карбонильной коррозии хромистые стали с содержанием 30% Сr, хромоникелевые стали (23% Сr и 20% Ni).

Дата добавления: 2014-01-04