Факторы, влияющие на скорость газовой коррозии

В первую очередь скорость газовой коррозии определяется свойствами оксидной пленки. Она препятствует окислению металла, если полностью, без разрывов, покрывает поверхность металла. Защитные свойства будут тем лучше, чем меньше коэффициент диффузии через нее реагирующих частиц. При этом пленка должна сохраняться на поверхности металла при механических воздействиях и при циклическом изменении температур. Следовательно, она должна обладать хорошими адгезионными свойствами (сцеплением с поверхностью металла), механической прочностью, иметь близкое с металлом значение величины температурного коэффициента линейного расширения.

Защитные свойства оксидных пленок в значительной степени зависят от природы металла и наличия в нем легирующих добавок. В случае сплавов на основе железа такие добавки, как хром, алюминий, кремний, углерод, сильно замедляют коррозию вследствие образования на поверхности металла соответствующих оксидов. И наоборот, элементы, образующие летучие или легкоплавкие оксиды, например ванадий и молибден, могут ускорять высокотемпературную газовую коррозию стали. Устойчивость меди к газовой коррозии увеличивают олово, цинк, алюминий и бериллий.

Скорость газовой коррозии возрастает с ростом температуры вследствие увеличения константы скорости химической реакции и увеличения коэффициента диффузии. В обоих случаях это увеличение пропорционально ~ , где Е_ак – энергия активации процесса химической коррозии,поэтому зависимость скорости коррозии от температуры близка к экспоненциальной.

При увеличении температуры может изменяться кинетический закон роста оксидной пленки. Например, если при относительно низких температурах процесс окисления лимитируется скоростью химической реакции – линейный закон роста оксидной пленки, то при увеличении температуры медленной стадией становится диффузия, а закон роста – параболическим. Это связано с тем, что при увеличении температуры скорость химической реакции возрастает быстрее, чем скорость диффузии (энергия активации химической реакции много больше энергии активации диффузии).

Циклический нагрев и охлаждение металла (колебание температур) увеличивают скорость коррозии. Это связано с тем, что защитные свойства оксидной пленки снижаются вследствие возникновения термических напряжений, приводящих к образованию в ней трещин и отслаиванию ее от металла.

Скорость газовой коррозии увеличивается с ростом парциального давления кислорода, поскольку при этом возрастают и скорость химической реакции и диффузия. Соответственно снижение концентрации кислорода уменьшает скорость окисления металла. Для предотвращения высокотемпературной коррозии используют защитные среды, например, эксплуатируют металлические изделия в инертных газах или вакууме.

Наличие в воздухе примесей таких как, например, диоксид серы (SO₂), диоксид углерода (СО₂), пары воды приводит к значительному увеличению скорости коррозии. Это связано с различием в химическом составе продуктов коррозии и, соответственно, защитных свойств образующихся на металле пленок.

Все разнообразные методы, используемые при защите металлов от газовой коррозии, условно можно разделить на три группы: нанесение высокотемпературных защитных покрытий, легирование, применение защитных сред.