6. Коррозионностойкие и жаростойкие конструкционныематериалы

На химическую промышленность приходятся самые большие потериот коррозии. Это объясняется высокой агрессивностью сред, жесткими усло-виями проведения процессов, применением аппаратов сложной конструкции.

Многообразие физических и химических процессов требует расширен- ного ассортимента конструкционных материалов в химическом машино- строении. В настоящее время для –изготовления химических аппаратов при- меняются различные металлы и сплавы. Наибольшее применение нашли ста- ли: углеродистые, хромистые, хромоникелевые, хромомарганцевые, хромо- никельмолибденовые, высоколегированные аустенитные, корозионностой- кие сплавы на никелевой основе, сплавы титана с молибденом, палладием, сплавы на основе свинца и меди и др. В последние годы разработан метод получения хромистых сталей с пониженным содержанием углерода, хромо- марганцовистых сталей с пониженным содержанием никеля (до 4%) или со- всем не содержащих никеля.

Также в химическом машиностроении нашли применение неметалли- ческие материалы на органической основе (пластмассы, углеграфитовые ма- териалы, каучуки, резины и др.), и неорганической основе (природные ки- слотоупорные, искусственные плавленные силикатные, керамические и др.).

1. Характеристика коррозионной стойкостиметаллов

Под понятием коррозионностойкие металлы и сплавы понимают кон- струкционные материалы, которые в агрессивных коррозионных средах об- ладают достаточной коррозионной стойкостью и жаростойкостью и могут быть использованы без специальных средств противокоррозионной защиты. При этом коррозионная стойкость конструкционного материала заключается не только в сохранении его основной массы, но и выполнении функциональ- ных нагрузок самой металлической конструкцией.

Химическая стойкость металлов в газах при высоких температурах за- висит от природы и свойств оксидных пленок, прочности их сцепления с ме- таллом. Стойкость металлов в электролитах определяется величинами их термодинамических потенциалов и способностью к пассивации. Переход ме-

талла в пассивное состояние сопровождается скачкообразным изменением значения потенциала. Характеристика коррозионного поведения металла яв- ляется относительной, действительной лишь для определенных условий.

Наличие у металлов в данной агрессивной среде заметной коррозион- ной устойчивости по отношению к электрохимической коррозии обусловле- но следующими причинами. Металл устойчив к коррозии вследствие своей термодинамической стабильности. Термодинамическую возможность проте- кания электрохимической коррозии определяем по изменению энергии Гиб- бса.

Характеристика степени термодинамической стабильности различных металлов приближенно может быть сделана по величине стандартных элек- тродных потенциалов: чем более электроотрицателен потенциал металла, тем он активнее (таблица).

Е0, В	Характеристика термодина- мической устойчивости ме- таллов	Вероятные коррозионные процессы
Отрица-тельнее - 0,414	Пониженная термодинамиче- ская устойчивость – неблаго- родные металлы Zn, Mn, Fe и др.	Коррозия в нейтральных средах, не содержащих ки- слорода и окислителей
-0,414……...0, 0	Недостаточная термодинами- ческая устойчивость – метал- лы Cd, Ni, Sn	Коррозия в нейтральных средах только при наличии кислорода и окислителей
0,0…...0,815	Промежуточная термодина- мическая стабильность – по- лублагородные металлы Cu, Bi,Ag	Коррозионноустойчивы в отсутствии кислорода и окислителей в кислых и нейтральных средах
Положитель-нее + 0,815	Высокая термодинамическая устойчивостьблагородные металлы Au, Pt, Pd	Устойчивость в нейтраль- ных средах при наличии ки- слорода, окислителей или комплексообразователей

Примечание. Величины электродных потенциалов0,414 В и +0,815 В представляют собой значе- ния равновесных потенциалов водородного и кислородного электродов в нейтральной среде.

Некоторые металлы, например железо, алюминий, титан, хром, никель относительно устойчивы благодаря наступлению пассивного состояния. Пассивное состояние поверхности металла нарушается при наличии в рас- творе некоторых активных ионов (ионы хлора, брома, фтора) и, наоборот,

усиливается при наличии окислителей. Часть металлов устойчива вследствие возникновения малорастворимых и достаточно плотных пленок на поверх- ности из продуктов коррозии. Некоторые металлы коррозионностойки из-за отсутствия примесей, образующих эффективные катоды, так как наличие за- грязнений может привести к образованию коррозионных микрогальваниче- ских элементов.