
- •Коррозия и защита металлов от коррозии Содержание
- •Раздел 1 Химическая коррозия металлов 5
- •2.13.Электрохимическая защита от коррозии 37
- •Раздел 3. Методы защиты..............................................................54
- •3.4.2. Методы нанесения металлических покрытий 65
- •Раздел 4. Коррозионная стойкость сплавов................................77
- •Коррозия и защита металлов от коррозии Введение
- •1. Что такое коррозия?
- •2. Коррозионная проблема _ Значение коррозионных исследований определяется 4 аспектами.
- •3. Структура металлов и ее влияние на коррозионные процессы
- •Раздел 1 Химическая коррозия металлов
- •1.1.Термодинамика химической коррозии металлов
- •1.2. Механизм газовой коррозии
- •1.3. Свойства пленок
- •Условие сплошности
- •1.4. Законы роста оксидных пленок во времени
- •1.5. Влияние внешних и внутренних факторов на скорость коррозии
- •1.5.1. Влияние температуры на скорость газовой коррозии
- •1.5.2. Состав газовой среды
- •1.5.3.. Давление газов
- •1.5.4. Режим нагрева
- •1.5.5. Состав сплава и пленки
- •1.6. Показатели коррозии
- •1.7.Оксидные пленки на поверхности железа
- •1.8.Газовая коррозия железа, стали, чугуна
- •1.8.1. Рост чугунов. Водородная коррозия. Карбонильная коррозия. Коррозия в среде хлора и хлороводорода.
- •1.8.2.Коррозия под действием продуктов сгорания топлива
- •При этом ухудшается пластичность стали
- •1.9.Методы защиты от газовой коррозии.
- •1.10.Классификация пленок на металлах по толщине
- •1.11.Теория жаростойкого легирования
- •Раздел 2 Электрохимическая коррозия металлов
- •2.1. Определение электрохим. Коррозии
- •2.2 Механизм электрохимической коррозии
- •2.3.Вычисление электродного потенциала e
- •2.4.Составление гальванического элемента и
- •2.5. Кинетика электрохимической коррозии
- •2.6.Диаграмма Пурбе.
- •2 .7. Условия возникновения коррозионного процесса
- •2.8.Поляризация. Деполяризация .
- •Анодная поляризация
- •Катодная поляризация
- •Катодная деполяризация.
- •А) Водородная деполяризация (перенапряжение водорода)
- •Б) Кислородная деполяризация (перенапряжение кислорода)
- •2.9. Поляризационные кривые
- •2.10. Пассивное состояние металлов и сплавов
- •2.11. Коррозионные диаграммы
- •2.12. Влияние внутренних и внешних факторов на скорость коррозии
- •2.12. 1 Влияние рН среды
- •2.12.2. Влияние температуры на скорость коррозии.
- •2.13.Электрохимическая защита от коррозии
- •2.14. Локальные виды коррозии и коррозионно-механические разрушения металлов.
- •2.14. 1. Локальные виды коррозии
- •2.15. Коррозия металлов в природных и технологических средах
- •2.15. 1. Атмосферная коррозия металлов
- •2.15. .2 Почвенная коррозия металлов
- •2.15. 3. Морская коррозия металлов
- •2.16. Влияние конструктивных факторов на развитие коррозионных разрушений машин и аппаратов
- •Раздел 3. Методы защиты
- •3.2. Замедлители ( ингибиторы) электрохимической
- •3.4. Металлические и неорганические покрытия
- •3.4.1. Защитные металлические покрытия
- •Классификация покрытий
- •Взаимосвязь покрытие - основа
- •Пористость покрытий
- •Электронанесение красок
- •Автофорез
- •3.6. Тонкослойные химические покрытия. Фосфатные и оксидные защитные пленки
- •3.6.1. Фосфатирование
- •3.6.2. Оксидирование
- •3.6.3. Пассивирование
- •3.6.4. Анодирование
- •Раздел 4. Коррозионная стойкость сплавов
- •4.1. Коррозия сплавов на основе железа
- •4.1.1. Коррозия углеродистых сталей
- •4.2.2. Медь и ее сплавы
- •Лабораторна робота №1 кінетика окиснення металів на повітрі
- •Оформлення результатів
- •Розділ іі. Електрохімічна корозія
- •Гравіметричний метод визначення швидкості корозії
- •Оформлення результатів
- •Розділ III. Засоби захисту металів від корозії Лабораторна робота № 6 захист металів від корозії за допомогою інгібіторів
1.5. Влияние внешних и внутренних факторов на скорость коррозии
1.5.1. Влияние температуры на скорость газовой коррозии
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 меньше нуля) с увеличением температуры скорость коррозии возрастает .
Температура оказывает влияние на константу скорости химической реакции K и на коэффициент массопередачи K m+ в процессе диффузии.
Зависимость скорости коррозии от температуры выражается уравнением Аррениуса: K = Ae -Q/RT , где
K – константа скорости химической реакции (или K m+ ) ; А – константа; е – основание натурального логарифма; Q – эффективная энергия активации процесса; R – газовая постоянная;
T – температура, К. Если прологарифмировать уравнение:
lg K m+ = lgA – Q/(2,3RT), где Q = 2,3RT tg α,
α – угол наклона прямой в координатах lg K m+ = f(1/Т) .
Приведенное соотношение может быть осложнено или нарушено, если с изменением температуры меняется структура или свойства металла или образующейся на его поверхности пленки.
1.5.2. Состав газовой среды
Влияние состава газовой среды на скорость коррозии металлов велико, специфично для разных металлов и изменяется с температурой.
Никель, относительно устойчивый в среде О 2, H2O, CO2, очень сильно корродирует в атмосфере SO2.
Медь наиболее быстро корродирует в атмосфере кислорода, но устойчива в атмосфере SO2. Хром же обладает высокой жаростойкостью во всех четырех атмосферах.
Состав газовой среды оказывает большое влияние на скорость окисления железа и стали. Особенно сильно влияют кислород, соединения серы и водяные пары,. о чем свидетельствуют приведенные ниже данные о зависимости относительной скорости коррозии (%) стали с 0,17% С от состава газовой среды при 900° С (по Гатфилду).
Чистый воздух…… 100
Чистый воздух+ 2% SO2 . . 118
Чистый воздух+5% H2O . .134
Кислород… ………200
Воздух + 5% SO2 + 5% H2O… 276
Насыщение воздуха парами воды увеличивает скорость коррозии стали в два-три раза. При наличии в газовой среде соединений серы железо и сталь часто подвергаются межкристаллитной коррозии.
Если газовой средой являются продукты горения топлива, та газовая коррозия углеродистых и низколегированных сталей тем сильнее, чем выше коэффициент расхода воздуха, с которым сжигается топливо. Присутствие в газовой среде SO2 значительно увеличивает коррозию углеродистых сталей .
Значительное влияние на коррозию сталей и сплавов оказывают продукты горения топлива, содержащие ванадий. При сжигании дешевого загрязненного ванадием жидкого топлива (мазута, погонов нефти) образуется большое количество золы, содержащей V2O8.
Зола, налипая на металл, увеличивает скорость его окисления (в несколько раз или даже в десятки раз) и вызывает межкристаллитную коррозию при температуре выше температуры плавления золы. Причинами ванадиевой коррозии сталей и сплавов являются легкоплавкость V2Q5 (особенно при наличии в золе натрия и других щелочных металлов), ее способность флюсовать (переводить в жидкое состояние) химические соединения золы и окалины, что снижает защитные свойства последней, и активное участие V2O5 в процессе окисления по реакциям
4Fe + 3V2O5 = 2Fe2O3 + 3V2O3;
V2O3 + O2 = V2O5;
Fe3O3 + V2O5 = 2FeVO4;
6FeVO4 + 4Fe = 5Fe2O3 + 3V2O3.
Таким образом, V2O5, участвуя в процессе окисления металлов, на образование их окислов почти не расходуется. Взаимодействуя с различными окислами железа, никеля и хрома, V2O5 разрушает защитную пленку, образуя в ней поры, по которым относительно легко проникают кислород газовой фазы и жидкая V2O5, окисляющие металл.
Повышение содержания в газовой среде окиси углерода СО сильно понижает скорость коррозии углеродистых и низколегированных сталей (рис. 89), однако при большом количестве СО в газовой фазе может произойти науглероживание поверхности стали.
Есть основание полагать, что различия в скорости коррозии металлов в разных газовых средах в значительной степени определяются защитными свойствами образующихся на металлах пленок продуктов коррозии.