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.