СОСТАВ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

Влияние состава газовой среды на скорость коррозии металлов велико, специфично для разных металлов и изменяется с темпера­турой.

Никель, от­носительно устойчивый в среде О ₂, H₂O, CO₂, очень сильно корроди­рует в атмосфере SO₂.

Медь наиболее быстро корродирует в атмосфере кислорода, но устой­чива в атмосфере SO₂. Хром же обладает высокой жаростойкостью во всех четырех атмосферах.

Состав газовой среды оказывает большое влия­ние на скорость окисления железа и стали. Особенно сильно влияют кислород, соединения серы и водяные пары,. о чем свидетельст­вуют приведенные ниже данные о зависимости от­носительной скорости кор­розии (%) стали с 0,17% С от состава газовой среды при 900° С (по Гатфилду).

Чистый воздух…… 100

Чистый воздух+ 2% SO₂ . . 118

Чистый воздух+5% H₂O . .134

Кислород… ………200

Воздух + 5% SO₂ + 5% H₂O… 276

Насыщение воздуха па­рами воды увеличивает скорость коррозии стали в два-три раза. При нали­чии в газовой среде соеди­нений серы железо и сталь часто подвергаются межкристаллитной коррозии.

Если газовой средой являются продукты горения топлива, та газовая коррозия углеродистых и низколегированных сталей тем сильнее, чем выше коэффициент расхода воздуха, с которым сжи­гается топливо. Присутствие в газовой среде SO₂ значи­тельно увеличивает коррозию углеродистых сталей .

Значительное влияние на коррозию сталей и сплавов оказы­вают продукты горения топлива, содержащие ванадий. При сжигании дешевого загрязненного ванадием жидкого топлива (мазута, погонов нефти) образуется большое количество золы, содержащей V₂O₈.

Зола, налипая на металл, увеличивает скорость его окисления (в несколько раз или даже в десятки раз) и вызывает межкристаллитную коррозию при температуре выше температуры плавления золы. Причинами ванадиевой коррозиисталей и сплавов являются легкоплавкость V₂Q₅ (особенно при наличии в золе на­трия и других щелочных металлов), ее способность флюсовать (переводить в жидкое состояние) химические соединения золы и окалины, что снижает защитные свойства последней, и активное участие V₂O₅ в процессе окисления по реакциям

4Fe + 3V₂O₅ = 2Fe₂O₃ + 3V₂O₃;

V₂O₃ + O₂ = V₂O₅;

Fe₃O₃ + V₂O₅ = 2FeVO₄;

6FeVO₄ + 4Fe = 5Fe₂O₃ + 3V₂O₃.

Таким образом, V₂O₅, участвуя в про­цессе окисления металлов, на образо­вание их окислов почти не расходует­ся. Взаимодействуя с различными окис­лами железа, никеля и хрома, V₂O₅ разрушает защитную пленку, образуя в ней поры, по которым относительно легко проникают кислород газовой фазы и жидкая V₂O₅, окисляющие металл.

Повышение содержания в газовой среде окиси углерода СО сильно понижает скорость коррозии углеродистых и низколегиро­ванных сталей (рис. 89), однако при большом количестве СО в га­зовой фазе может произойти науглероживание поверхности стали.

Есть основание полагать, что различия в скорости коррозии металлов в разных газовых средах в значительной степени опре­деляются защитными свойствами образующихся на металлах пле­нок продуктов коррозии.

1.5.3.. ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ

При снижении парциального давления окисляющего компо­нента ниже давления диссоциации образующегося соедине­ния металл становится термодинамически устойчивым и его окисление прекращается.

Если скорость окисления металла определяется скоро­стью поверхностной реакции (например, взаимодействие Ni с газообразной серой S₂ по реакции Ni + V₂S₂ = NiS), то скорость окисления про­порциональна корню квад­ратному из величины давле­ния газа. Такая закономер­ность наблюдается, если газ воздействует на обнаженную поверхность металла, т. е. в от­сутствие защитной пленки.

Если скорость общей реакции взаимодействия металла с газо­вой фазой определяется скоростью процесса диффузии в слое обра­зующего продукта коррозии, то зависимость скорости окисления от давления окисляющего газа может быть совершенно иной и раз­ной для разных поверхностных соединений.

РЕЖИМ НАГРЕВА

Как указывалось выше, колебания температуры при нагреве или эксплуатации металлов при высоких температурах, особенно переменные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисле­ния металлов, например железа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических на­пряжений образуются трещины и она может отслаиваться от ме­талла, т. е. нарушается сохранность защитной пленки в связи с низкой ее термостойкостью. В ряде случаев термостойкость может быть повышена за счет внутреннего окисления сплава, спо­собствующего врастанию образующейся окалины в металл.