2.2.3. Методы защиты от газовой коррозии

Основной метод защиты от газовой коррозии сводится к применению легированных сплавов, обладающих так назы­ваемой жаростойкостью. Для снижения скорости окисления железа при 900 °С вдвое достаточно ввести 3,5% алюминия, а вчетверо - около 5,5% алюминия. Концентрация легирующего компо­нента может быть ничтожной. Так, расплавленный магний настолько энергично окисляется на воздухе, что способен самовозгораться. Однако при введении всего лишь 0,001% бе­риллия скорость окисления магния резко снижается.

Действие легирующих элементов объясняется образовани­ем на поверхности металла защитных пленок. Они образу­ются либо только из легирующего компонента, либо состоят из смешанных оксидов легирующего компонента и основного ме­талла. Наилучшими защитными свойствами обладают оксиды типа шпинелей. Шпинельная структура оксида характеризу­ется высокой степенью компактности ионов в решетке и прак­тическим отсутствием вакантных узлов; это и обусловливает их высокую термодинамическую стабильность. Примером шпинелей являются двойные оксиды FeO·Cr₂O₃ на поверхности хромистой стали или NiO·Cr₂O₃ на поверхности хромо-никелевой стали.

Второй метод борьбы с газовой коррозией - применение защитной атмосферы. В зависимости от природы металла га­зовая среда не должна содержать окислителей (для стали) или, наоборот, восстановителей (для меди). В ряде случаев применяются инертные газы - азот, аргон. На практике этот метод встречается только в специальных случаях: при термо­обработке и сварке. Так, отжиг стали проводят в атмосфере, содержащей смесь азота, водорода и окиси углерода. Сварка алюминиево-магниевых и титановых деталей протекает ус­пешно в атмосфере аргона.

Третий метод снижения скорости газовой коррозии - за­щита поверхности металла специальными жаростойкими по­крытиями. В одних случаях поверхность стальной детали покрывают термодиффузионным способом сплавом железо - алюминий или железо - хром. Оба сплава об­ладают высокими защитными свойствами, а сам процесс на­зывается соответственно термоалитированием и термохромированием. В других случаях поверхность защищают слоем кермета-смесью металла с оксидами. Керамико-металлические покры­тия (керметы) интересны тем, что сочетают тугоплавкость, твердость и жаростойкость керамики с пластичностью и про­водимостью металла. В качестве неметаллической составляю- щей используют тугоплавкие оксиды Al₂O₃, MgO и соединения типа карбидов и нитридов. Металлическим компонентом слу­жат металлы группы железа, а также хром, вольфрам, молиб­ден.

2.2.4. Коррозия в неэлектролитах

Коррозия металлов в неэлектролитах представляет собой разновидность химической коррозии. Органические жидкости, не обладающие электропроводностью, исключают возмож­ность протекания электрохимических реакций. К ним относят­ся широко распространенные органические растворители, та­кие как бензол, толуол, четыреххлористый углерод и жидкие топлива (мазут, керосин, бензин). Диэлектриком являются и некоторые неорганические вещества: жидкий бром, расплав­ленная сера, жидкий фтористый водород. Коррозия в непрово­дящих средах независимо от их природы сводится к химиче­ской реакции между металлом и веществом.

Наиболее практически важной областью изучения являет­ся коррозия металлов в среде жидкого топлива - нефти и продуктов ее перегонки. Коррозионно активными компонента­ми нефти являются сера и сернистые соединения - сероводо­род, сероуглерод, тиофены, меркаптаны и др. Нефть различ­ных месторождений содержит эти соединения в пересчете на серу от 0,01 до 5%. В продуктах перегонки нефти сера распре­деляется в еще более широком интервале. Чем тяжелее фрак­ция перегонки в ряду бензин - керосин - мазут, тем выше содержание серы. Поэтому мазут представляет собой более аг­рессивную среду, чем исходная сырая нефть.

Различные сернистые соединения влияют на металлы не­одинаково. Сероводород образует сульфиды с железом, свин­цом и сплавами свинца, медью и сплавами меди. Меркаптаны действуют на медь и сплавы меди, свинец и сплавы свинца, никель, серебро. При этом образуются металлические произ­водные меркаптанов — меркаптиды. Элементарная сера реа­гирует с медью, ртутью, серебром, образуя сульфиды.

Повышение температуры увеличивает скорость коррозии металлов в сернистой нефти, как и в других коррозионно-активных органических жидкостях - в фенолах, кре­кинг-бензине. Заметно активизирует процесс даже небольшое количество воды. Механизм влияния воды на скорость корро­зии сводится к появлению электрохимической коррозии. Изве­стны случаи, когда металл стоек в чистых органических соеди­нениях вплоть до температуры их кипения, но начинает замет­но корродировать даже при комнатной температуре при появлении малых количеств влаги (углеродистая сталь в четыреххлористом углероде).

Основная мера борьбы с коррозией в неэлектролитах — применение коррозионностойких материалов, прежде всего не­ржавеющей стали, а также алитированной стали. Что касает­ся нефти и нефтепродуктов, то в большинстве случаев факти­чески приходится иметь дело не столько с химической, сколько с электрохимической коррозией. Поэтому наряду с примене­нием коррозионностойких материалов в этой области техники широко используются всевозможные ингибиторы, а также про­текторная защита. Эти и другие методы электрохимической защиты будут рассмотрены далее.