2. Химическая коррозия

Химическая коррозия металлов – самопроизвольное взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте.

Первопричина химической коррозии – термодинамическая неустойчивость металлов. Химическая коррозия возникает в результате химического воздействия коррозионной среды (без образования электрического тока) и протекает обычно в неэлектропроводной среде, например, в безводных средах и газах, особенно при повышенных температурах.

Эта коррозия протекает относительно просто, поскольку определяющих факторов мало. Однако если на поверхности металла образуются защитные слои, то скорость коррозии зависит от скорости диффузии газа в металл или от скорости диффузии атомов металла.

При химической коррозии происходит прямой переход валентных электронов из металла в продукт коррозии, т.е. образуются ионные соединения по следующей схеме:

2Ме_т + 0_2г 2МеО_т

Данная химическая реакция окисления будет находиться в равновесии, если парциальное давление кислорода (Р_О2) и упругость диссоциации окисла (Р_МеО) станут, равны. При (Р_О2)  (Р_МеО) реакция будет протекать в сторону образования окисла. Наоборот, при (Р_О2)  (Р_МеО) реакция будет протекать в обратном направлении. Окисел будет диссоциировать с образованием чистого металла и кислорода.

Принципиальная возможность протекания этой реакции определяется изобарно-изотермическим потенциалом G_т.

Если G_т< коррозия возможна;

G_т> коррозия невозможна;

G_т = 0 – в равновесии.

Чтобы определить G_т, нужно произвести расчёт

по формуле

G_т = RT (lg Р_МеО- lg Р_О2)

где Р_МеО – равновесное парциальное давление кислорода или упругость диссоциации оксида;

Р_О2 - фактическое давление О₂.

Т огда G_т<0 когда - Р_О2 > Р_О2 коррозия возможна

G_т >0 когда Р_О2 < Р_О2 коррозия невозможна

2.1 Показатели химической коррозии

Кинетика процессов коррозии существенно изменяется под воздействием внешних (состав, температура, давление, скорость потока, агрегатное состояние среды) и внутренних (химический и фазовый состав, структура, чистота, физико-механические свойства) факторов.

Скорость коррозии – количество металла, ионизированного в единицу времени с поверхности металла.

Истинная скорость коррозии металла в момент времени τ, равна первой производной величины у по времени τ при τ = τ₁ , или графическим дифференцированием по tg угла наклона к кривой у = f (τ)

У df() = dy = tg 

d d

 у₁



Р ис.2.1 Графическое дифференцирование

Скорость коррозии характеризуется основными показателями:

Глубинный – это глубина коррозионного разрушения металла ( П ) в единицу времени ( τ ).

, мм/год ;

Показатель изменения толщины (h) образующейся на металле плёнки продуктов коррозии 

, мм/год;

Показатель изменения массы - изменение массы (m) в результате коррозии, отнесённое к единице поверхности металла ( S ) и к единице времени ( τ ).

, , г/м²ч;

Если известен состав образующихся продуктов коррозии, то тогда эти два показателя можно пересчитать:

,

где А_ме – атомная масса металла;

А_ок - атомная масса окислителя;

n_ме - валентность металла;

n_ок - валентность окислителя;

Глубинный показатель:

К нему можно перейти через отрицательный показатель коррозии.

, где Кm^- в г/м²ч, _ме – в г/см³.

Объёмный показатель:

К_{объёмн.} – это объём поглощённого или выделившегося в процессе коррозии металла газа (V_{объёмн.)}, приведённый к нормальным условиям (Т= 0⁰С; Р = 1 атм) и отнесённый к единице времени.

, см³/ см²ч