Процессы, обусловленные наличием неметаллических компонентов.

O, C, N – примеси внедрения, растворенные в жидком Ме, участвуют в процессе переноса масс. Особенности:

- наличие в одной системе сплавов, содержащих более или менее карбидообразующие вещества, напр., в сплавах системы Fe-Ni-Cr Fe и Cr – карбидообразующие элементы, способствующие переносу массы

- примеси в жидких Ме могут переходить в конструкционный материал, образуя оксиды, карбиды и др., тем самым оказывая влияние на механические свойства материалов

- наблюдается повышенное растворение Ме и повышенный перенос массы

- взаимодействие жидкого Ме с примесями, присутствующих в твердом Ме, приводит к проникновению жидкого Ме в конструкционные материалы.

Один из способов очистки основан на уменьшении растворимости примесей в жидком Ме при уменьшении Т. Он заключается в том, что часть теплоносителя непрерывно пропускают через линию, параллельную основному тракту (by pass - линия), в которой находится холодная ловушка, т.е. сосуд с более низкой Т, несколько превышающей Т_пл теплоносителя. О кислы или другие неМе примеси осаждаются на стальной стружке, которой заполнена холодная ловушка, и теплоноситель очищается от примесей до концентрации, равной её предельной растворимости в жидком Ме при Т холодной ловушки.

Концентрацию О₂ можно уменьшить до 0,005 %.

Для более полной очистки жидкого Ме от О₂ в by-pass линию включают горячую ловушку с геттерами (Ti, Cr, Y, V). В ловушке поддерживается высокая Т, чтобы поглощение шло с достаточной скоростью.

Введение в расплав ингибиторов, связывающих О₂ или образующих защитные пленки, уменьшает коррозию и перенос массы.

Например, 1 % Ba, введенного в жидкий Na при Т=550 ºС, уменьшает перенос массы в контуре из нержавеющей стали примерно в 100 раз. При введении Zr или Ti в жидкий Bi или Pb (до 0,05 % по массе) образуется защитная пленка нитридов и карбидов Zr и Ti, что мешает выходу твердого Ме в раствор и замедляется кристаллизация.

23. Способы снижения коррозии конструкционных материалов в жидкометаллических теплоносителях.

1. Предварительное растворение в жидком Ме компонентов, значительно уменьшающих концентрацию насыщения твердого Ме, уменьшающих скорость его коррозии в изотермических условиях.

2. Если жидкий Ме не восстанавливает окислы твердого Ме, то создание на его поверхности оксидного слоя замедляет растворение Ме. Оксидные пленки уменьшают и перенос массы. В щелочных Ме, восстанавливающих оксиды большинства Ме, такой способ защиты не пригоден.

3. Покрытие Ме, малорастворяющимся в расплаве, уменьшает скорость коррозии защищаемого Ме. Например, Mo покрывают высоконикелевые сплавы, находящиеся в Li.

4. Очистку щелочных Ме от О₂ и N₂ осуществляют в холодных и горячих ловушках.

5. Введение в расплав ингибиторов.

6. Создание защитной атмосферы. Например, He и Ag с содержанием до 0,002 % О₂ и 0,003 % С.

Все применяемые методы защиты можно разделить на 4 группы:

- рациональность конструкции

- защитные покрытия

- обработка коррозионной среды

- электро-химические методы

Специальное легирование предусматривает повышение коррозионной стойкости металлов за счет введения в них элементов, обеспечивающих повышение термодинамической устойчивости металла или образование на поверхности защитной (оксидной) пленки. Во многих случаях применение коррозионностойких металлов является единственным способом предотвращения коррозии. Однако этот перспективный способ пока еще не нашел широкого распространения. Во-первых весьма сложно одновременно обеспечить необходимые прочностные свойства металла и высокую коррозионную стойкость; во-вторых, легирование не может полностью предотвратить коррозию, при местном разрушении защитной пленки возможно язвенное разрушение металла; в-третьих, из-за несовершенства защитной пленки не исключается необходимость применения дополнительных методов защиты; в-четвертых, не для всех сред возможно создание пассивирующихся металлов; в-пятых, применение высоколегированных металлов не всегда экономически оправдано.

К устранению причин, вызывающих коррозию, относятся: рациональное проектирование конструкций – правильный выбор материалов, формы и расположения элементов, исключение опасных контактов между разнородными металлами; предотвращение утечки тока через поверхность раздела металлическая поверхность конструкции – агрессивная среда; защита от блуждающих токов. Этот способ не требует специальных затрат и является обязательным при создании и эксплуатации конструкций. Следует отметить, что устранение причин коррозии не исключает необходимости применения средств защиты, но упрощает (облегчает) их осуществление.

Электрохимическая (катодная и анодная) защита, переводящая металл в нереакционноспособное состояние путем поляризации, применяется в основном в достаточно электропроводных электролитах. Защита с помощью катодной поляризации используется в сочетании с лакокрасочными и другими изоляционными покрытиями. При этом обеспечивается сдвиг потенциала металла в отрицательную сторону на величину, предотвращающую процесс коррозии. Анодная защита является, как правило, самостоятельным способом, обеспечивающим предотвращение коррозии путем формирования и поддержания на поверхности склонного к пассивации металла защитной плёнки. Рассматриваемые способы относятся к наиболее простым и получили широкое распространение для защиты от коррозии крупногабаритных и часто труднодоступных конструкций (например, корпусов морских судов, нефтегазопроводов, различных подземных и подводных коммуникаций).

Уменьшение агрессивности среды достигается деаэрацией (удалением растворенных газов-окислителей) и изменением рН электролитов, замещением агрессивной газовой среды инертными газами; введением в газовую или жидкую среду ингибиторов, обеспечивающих подавление коррозии в результате их адсорбции на поверхности и ее изоляции или изменения механизма и кинетики коррозионных процессов. Рассматриваемый способ имеет несомненный интерес и получает распространение. Однако он также не является универсальным и может быть рекомендован прежде всего для защиты внутренних поверхностей ограниченных объемов (цистерн, резервуаров), некоторых трубопроводов и систем.

Изоляция конструкций от коррозионной среды с помощью лакокрасочных и других неметаллических (полимерных) покрытий – самый древний и наиболее универсальный способ защиты металлов. Однако имеется много случаев, когда применение изоляционных покрытий тесно связано с рядом неудобств и трудностей или они не могут быть рекомендованы. При работе металлов с изоляционными покрытиями в электорлитах (например, в морской воде или почве) не исключено их местное разрушение даже в период гарантированного срока службы покрытий. Оголенные от покрытий участки становятся активными анодами по отношению к поверхности с неразрушенным покрытием и подвержены интенсивной язвенной коррозии, скорость которой