3. 1.7 Карбонильная коррозия
Карбонильной коррозией называют разрушение металла при действии на него оксида углерода в особых условиях. При нормальных условиях оксид углерода по отношению к металлу инертен. С повышением температуры и давления оксид углерода может соединиться с металлами, образуя карбонилы металла:
Me + nCO → Me (CO)n
Скорость образования карбонилов металла зависит от температуры и давления. При взаимодействии оксида углерода с углеродистой сталыо образуется пентакарбонил железа Fе(СО)5. Это соединение представляет собой жидкость, кипящую при 102°С и нормальном давлении. При нагреве выше 140°С пентакарбонил железа полностью распадается на железо и оксид углерода, что сопровождается увеличением его объема в 5 раз. Образование карбонила железа с последующим его распадом приводит к разрушению поверхностного слоя металла на глубине до 5 мм.
На рисунке 12 показан характер изменения скорости карбонильной коррозии в зависимости от температуры и состава стали. Из графика видно,
1-сталь 20X13; 2 — сталь 20
Рисунок 12 — Зависимость скорости карбонильной коррозии
от температуры и состава стали
что максимальное количество карбонила образуется при температуре около 200 °С. С повышением температуры вследствие высокого давления паров разложившегося карбонила действие СО на железо понижается и может полностью прекратиться. Хромистые стали обладают достаточно высокой устойчивостью против карбонильной коррозии. Скорость коррозии хромистой стали 20X13 значительно ниже углеродистой. Не подвержены карбонильной коррозии хромистые стали с содержанием хрома до 30%.
3.1.8 Коррозия, вызываемая сернистыми соединениями
Сернистая коррозия наблюдается в нефтехимической и химической промышленности. Наиболее агрессивными соединениями, вызывающими коррозию металлов, являются сероводород Н2S и сернистый газ SО2. Скорость газовой коррозии в средах, содержащих сероводород и сернистый газ, как правило, выше, чем в воздухе. Даже малые количества сероводорода в воздушной атмосфере вызывают потускнение меди и серебра. Сульфиды меди и серебра придают изделиям темный цвет. Окислителем при этом является кислород, находящийся в воздухе:
4Ag+2H2S+O2 = 2Ag2S+2H2O;
3Cu+2H2S+O2 = Cu2S+CuS+2H2O;
6Cu+SO2 = Cu2S+2Cu2O
Сульфиды и оксиды меди обнаруживают некоторые защитные свойства, и скорость коррозии протекает по параболическому закону. На меди в промышленной атмосфере образуется защитная пленка зеленого цвета следующего состава: СuSО4·ЗСu(ОН)2.
Особенно чувствительны к сернистой коррозии никель и его сплавы. При температуре выше 600°С сернистой коррозии подвержены хромоникелевые стали. Никель и сернистый никель образуют легкоплавкую эвтектику Ni-Ni3S2, плавящуюся при температуре 625°С. Образование этой эвтектики в сталях, содержащих никель, происходит по границам зерен, вызывая разрушение металла. Такая коррозия относится к межкристаллитной. Кроме образования эвтектики, под действием сернистого газа при высоких температурах никель окисляется с образованием окалины: ЗNi + SO2 = NiS+2NiO. Высокую стойкость против сернистой коррозии проявляет алюминий, магний, кремний. Алюминий устойчив в средах, содержащих сернистый газ и сероводород. При добавке в сталь 4% А1 сталь становится устойчивой в атмосфере сероводорода до 800°С.