21. Термический перенос массы в жидкометаллическом теплоносителе. Механизм и основные этапы переноса. Селективная коррозия металлов.

Приминительно к жидким металлам под термином коррозия следует понимать разрушение твердых металлов в результате химического и физического воздействие, внешней среды.

Среди процессов , из которых из которых формируется результирующий процесс коррозии в жидких металлах, выделяют следующие.

1.растворение твердого металла в жидком.

2.термический перенос массы.

3.Изотермический перенос массы.

4.межкристаллитные разрушения

5.образование твердых растворов и соединений.

6.взимодействие с примесями в жидком металле.

Термический перенос массы

Механизм процесса

Термический перенос массы наиболее часто встречаемый на практике в теплообменных установках и наиболее опасен. Он происходит при наличии в системе градиента температуры.(T1<T2)

В горячей зоне контура с нагретых участков металл переходит в жидкометаллический раствор, насыщая его до концентрации С2

жидкометаллический раствор , перемещаясь в холодную зону с температурой Т1 , оказывается пересыщенным, из него выделяютсятвердые кристаллы ,до тех пор ,пока в жидком растворе не установиться концентрация С1 соотв. Т1, часть выпавших кристаллов осядет на поверхности контура стенок в холодной зоне, другая часть вместе с потоком переместиться в горячую зону, где и раствориться. поток жидкого Ме попадает в горячую зону с Т2 но с пониженной концентрацией, металла контура, где снова насыщается.

основные этапы растворения:

1.растворение твердого металла в жидком(переход атомов через межфазную границуи диффузия через пограничный слой)

2.перенос растворенного Ме с раствором из горячей в холодную зону.

3.кристаллизация растворенного Ме на стенках контураи в виде разобщенный кристаллов в потоке жидкого Ме.

4.Переход раствора пониженной концетрации и находящихся в нем кристаллов в горячую зону.

первая стадия самая медленная , т . е. она контролирует скорость коррозии. Незатухающий характер термического переноса массы с постоянной скоростью коррозии представляет главную его опасность, термический перенос массы возрастает с увеличением температуры.

Селективная коррозия сплавов

Если коррозии подвергается сплав , возможно преимущественное (селективное ), растворение одного из его компонентов, что приводит к образованию зоны , состав которой отличается от состава исходного материала. это сопровождается фазовыми превращениями , например при коррозии хром никелевых сталей в литие в поверхностом слое наблюдается превращение аустенита в феррит , вызванное преимущественным растворением никеля и хрома. Медленной стадией определяющей скорость избирательного растворения является диффузия атомов растворяющегося металла из глубины сплава к его поверхности.

22. Влияние примесей в жидком металле на растворение и перенос массы компонентов твердого металла. Горячие и холодные ловушки.

Присутствие в жидком щелочном Ме О₂ и N₂ способствует растворению и переносу массы конструкционных материалов. Они образуют сложные соединения типа (Na₂O)₂FeO, NaNiO₂, K₂MaO₄, которые могут появляться как в объеме жидкого Ме, так и на поверхности твердого Ме. В случае отслаивания поверхностной пленки происходит более интенсивная убыль массы исходного Ме. В неизотермических условиях образование комплексов способствует переносу массы. Например, окисел (Na₂O)₂FeO более устойчив при высоких Т, образуется в горячей зоне в виде рыхлой плёнки на поверхности Fe. Эта плёнка разрушается потоком Na и переносится в холодную зону, где и разлагается. Fe кристаллизуется на холодной поверхности, а О₂ с потоком жидкого Ме вновь поступает в горячую зону, непрерывно участвуя в переносе Fe.

Загрязнение Na O₂ увеличивает изотермический переносв нем С. N увеличивает растворимость Fe и Ni в Li и термический перенос массы, адотирует поверхностный слой нерж. сталей. O в жидком сплаве Na+K вызывает охрупчивание Nb. С в жидком Na науглероживает поверхность нержавеющих сталей.