Химическая коррозия

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева

Кафедра Инновационных материалов и защиты от коррозии

Реферат

на тему: «Химическая коррозия»

Москва

2015



Введение

Металлы и металлические сплавы - основные конструкционные материалы для большинства отраслей хозяйства. Их широкое внедрение в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII-XIX. В это время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Начало практического использования человеком железа относят к IX веку до нашей эры. Именно в этот период человечество перешло из бронзового века в век железный. В XXI веке высокие темпы развития промышленности, интенсификация производственных процессов, повышение основных технологических параметров (температура, давление, концентрация реагирующих средств и др.) предъявляют высокие требования к надежной эксплуатации технологического оборудования и строительных конструкций. Особое место в комплексе мероприятий по обеспечению бесперебойной эксплуатации оборудования отводится надежной защите его от коррозии и применению в связи с этим высококачественных химически стойких материалов.

Коррозия металлов - процесс самопроизвольный, всегда негативный с точки зрения промышленной практики. Однако можно привести примеры, когда коррозия играет положительную роль и преднамеренно провоцируется - например, при кислотной очистке поверхности металлов. Иногда под термином «коррозия металлов» понимают не только сам процесс, но и его результат - разрушение.

Коррозия - физико-химическое взаимодействие между металлом и средой, в результате которого изменяются свойства металла, среды или включающей их технической системы. Среда, вызывающая коррозию, называется коррозионной или агрессивной. В результате взаимодействия металла и коррозионной среды образуется химическое соединение, называемое продуктом коррозии.[1], [2]

1. Виды коррозионных разрушений

коррозия металл кинетика

Разрушение металлов и сплавов может происходить в результате химического (химическая коррозия, неэлектрохимическая), электрохимического (электрохимичекая коррозия), биологического (микробиологическая или микробная коррозия), и радиационного (радиационная коррозия) воздействия внешней среды. Способность металлов противостоять коррозионному воздействию внешней среды называют коррозионной стойкостью. [2]

По характеру коррозионных разрушений различают сплошную, или общую, коррозию (рис. 1, а, б) и местную, или локальную (рис. 1, в, г, д, е, ж). Сплошная коррозия бывает равномерной (рис. 1, а) и неравномерной (рис. 1,б). Равномерное разрушение может быть в том случае, когда поверхность металла и свойства агрессивной среды, воздействующей на эту поверхность, однородны. В реальных условиях чаще встречаются коррозионные процессы на неоднородной (гетерогенной) металлической поверхности в неоднородной коррозионно-активной среде. Поэтому на практике обычно имеют дело с неравномерной коррозией и с различными видами местной коррозии.

Коррозия называется равномерной, если фронт коррозионного разрушения распространяется параллельно плоскости металла (рис. 1, а), и неравномерной, если скорость коррозии на различных участках неодинакова (рис. 1,б). Примером равномерной коррозии может быть избирательная коррозия, которая характерна для сплавов - твердых растворов. Она заключается в разрушении одного из компонентов сплава.

Так, при коррозии латуни равномерно может разрушаться цинк, ионизируясь и переходя в раствор, а поверхностный слой в результате обогащается медью (рис. 1, в).



Рис. 1 - Виды коррозионного разрушения: а -- сплошная равномерная коррозия; б -- сплошная неравномерная коррозия; в -- избирательная коррозия; г -- неравномерная коррозия пятнами; д -- неравномерная точечная коррозия; е -- межкристаллитная коррозия; ж -- внутрикристаллитная коррозия при коррозионном растрескивании

Местная коррозия имеет ряд разновидностей, среди которых наиболее распространены следующие:

-- коррозия пятнами, в виде отдельных раковин, наименее неравномерная (рис. 1, г);

-- точечная, или питтинговая коррозия -- разрушение в глубину металла с образованием пор, вплоть до сквозных (рис. 1, д);

-- межкристаллитная коррозия -- разрушение металла по границам кристаллов. При этом внешних проявлений процесса может не наблюдаться (рис. 1, е);

-- внутрикристаллитная коррозия -- разрушение металла по зернам кристаллитов. Этот вид коррозии наблюдается при растрескивании, протекающем под влиянием внешних механических или внутренних напряжений (рис. 1, ж).

Местную коррозию можно определить как коррозию, происходящую на некотором участке поверхности металла со значительно большей скоростью, чем на остальной части поверхности. В частности, питтинговая (точечная) коррозия связана с разрушением оксидной пленки и часто возникает на совершенно гладкой поверхности, там, где защитная оксидная пленка на металле подвержена только местному разрушению, а в остальной части устойчива к раствору, который воздействует на металл. Точечные поражения (питтинги) зарождаются в несплошностях оксидной пленки при наиболее подходящих для этого локальных условиях внешней среды.

Питтинг может возникать на поверхности всех металлов. На практике он чаще обнаруживается на пассивных сплавах, у которых благодаря весьма стойкой пленке разъедание приобретает местный характер. Одной из причин образования питтингов может служить наличие в агрессивной среде ионов-активаторов, таких как Сl- , Вг- , CN- -ионов и др. Питтинговая коррозия опасна тем, что при малых коррозионных потерях конструкция может быть выведена из строя за довольно небольшой промежуток времени. Наиболее часто этот вид коррозионного поражения имеет место при эксплуатации изделий из алюминия, нержавеющей стали и сплавов, содержащих никель, хром и другие металлы, склонные к пассивации.

Межкристаллитная коррозия (МКК) обусловлена тем, что границы зерен даже в чистом металле более склонны к разъеданию, чем само зерно. Атомы металла на границах зерен имеют плотную и менее упорядоченную упаковку; на границах зерен концентрируются примеси, что еще более снижает их устойчивость к действию агрессивных сред. Разрушение границ зерен наиболее опасно при эксплуатации металлических изделий под напряжением. В этих условиях наблюдается так называемое межкристаллитное растрескивание. Этому виду поражения в большей степени подвержены алюминиевые и аустенитные нержавеющие стали. Для уменьшения склонности к МКК в стали вводят элементы-стабилизаторы Ti, Nb, что предотвращает образование карбидов хрома, однако в сварных конструкциях возможно появление ножевой коррозии -- быстрого разрушения в узкой зоне вдоль сварных швов в окислительных средах.

Когда металл подвергается переменным напряжениям, в нем возникают и постепенно развиваются трещины. Такое разрушение называется усталостным изломом. В присутствии коррозионной среды этот процесс ускоряется. Указанный эффект обнаруживается даже в слабоагрессивных средах. Например, усталостная долговечность алюминия сильно сокращается в присутствии влаги. От этого вида коррозионного разрушения очень трудно защищать металлы. Рекомендуемые методы защиты (металлические покрытия, анодирование, окраска и т.д.) следует применять осторожно, с учетом физико-механических свойств защитного слоя.[3]

2. Химическая коррозия

Химическая коррозия - это вид коррозионного разрушения металла, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды. Химическая коррозия не связана с образованием, а также воздействием электрического тока.

Движущей силой (первопричиной) химической коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов. Они могут самопроизвольно переходить в более устойчивое состояние в результате процесса:

Металл + Окислительный компонент среды = Продукт реакции

При этом термодинамический потенциал системы уменьшается.

По знаку изменения термодинамического потенциала можно определить возможность самопроизвольного протекания химической коррозии. Критерием обычно служит изобарно-изотермический потенциал G. При самопроизвольном протекании химического процесса наблюдается убыль изобарно-изотермического потенциала. Поэтому, если:

Д GТ < 0, то процесс химической коррозии возможен;

Д GТ > 0, то процесс химической коррозии невозможен;

Д GТ = 0, то система находится в равновесии. [1]

К химической коррозии относят:

Коррозию в жидкостях-неэлектролитах;

Газовую коррозию - коррозию при контакте металла с сухими газами при высоких температурах (например, коррозия металлов двигателей внутреннего сгорания, камер сгорания, реактивных сопл под действием газовых продуктов горения топлива). [2]

Химическая коррозия в жидкостях-неэлектролитах

Жидкости-неэлектролиты - это жидкие среды, которые не являются проводниками электричества. К ним относятся: органические (бензол, фенол, хлороформ, спирты, керосин, нефть, бензин); неорганического происхождения (жидкий бром, расплавленная сера и т.д.). Чистые неэлектролиты не реагируют с металлами, но с добавлением даже незначительного количества примесей процесс взаимодействия резко ускоряется. [2]

Коррозия в жидкостных неэлектролитах сводится к химической реакции с веществом:

Me + Вr2 (жидк) > МеВr2; (1)

Me + S (расплав) > MeS. (2)

Коррозионным веществом при химической коррозии в жидких топливах является сера. Сера в расплавленном состоянии реагирует практически со всеми металлами, заметно разрушаю олово, свинец, медь, меньше - углеродистые стали и титан и незначительно - алюминий. Чем тяжелее фракция перегонки в ряду бензин--керосин--мазут, тем выше содержание серы. Различные сернистые соединения взаимодействуют неодинаково. Сероводород со многими металлами образует нерастворимые соединения -- сульфиды.

4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O (3)

Элементарная сера при взаимодействии с металлами также образует сульфиды. Органические соединения, содержащие серу (меркаптаны R-SH), взаимодействуют с металлами, образуя металлорганические производные -- меркаптиды. [3]

Присутствие воды увеличивает коррозионную активность сырой нефти, содержащей тиоспирты и сероводород. Бензин прямой перегонки при отсутствии воды практически не оказывает коррозионного воздействия на сплавы черных металлов. Крекинг-бензины при взаимодействии с металлами осмоляются, кислотность среды возрастает, что и способствует коррозии.

Если вдобавок увеличится температура, в жидкости окажется растворенный кислород - химическая коррозия усилится. Присутствие в жидкостях-неэлектролитах влаги обеспечивает интенсивное протекание коррозии уже по электрохимическому механизму. Например, при содержании в тетрахлориде углерода следов воды скорость коррозии стали резко возрастает:

CCl4 + H2O = CCl3OH + HCl (4)

что связано с образование агрессивных продуктов при гидролизе. Алюминий разрушает даже безводные хлорсодержащие органические растворители. [2]

Химическая коррозия в жидкостях-неэлектролитах подразделяется на несколько стадий:

подход окислителя к поверхности металла;

хемосорбция реагента на поверхности;

реакция окислителя с металлом (образование оксидной пленки);

десорбция оксидов с металлом (может отсутствовать);

диффузия оксидов в неэлектролит (может отсутствовать).

Для защиты конструкций от химической коррозии в жидкостях-неэлектролитах на ее поверхность наносят покрытия, устойчивые в данной среде. [1]

3. Газовая коррозия

Наиболее распространенным случаем химической коррозии является окисление металлов различными газами. Она происходит при повышенных температурах, когда конденсация влаги на поверхности металла невозможна. Газовой коррозии подвергаются сопла ракетных двигателей, арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин. Газовой коррозии подвергаются металлы при их термической обработке.

К газовым агрессивным агентам относятся O2, CO2, SO2, H2O, H2S, Cl2. Для реакции окисления металла кислородом

2Метв + О2(г) = 2МеОтв. (5)

Они имеют не одинаковую агрессивность по отношению к металлам. Скорость окисления возрастает в ряду H2O > CO2 > O2 > SO2 (при температуре 900 0С для железа, кобальта, никеля). Причем в атмосфере этих газов скорость коррозии убывает в ряду Fe > Co > Ni. Уравнения для этих процессов окисления имеют вид:

Fe + H2O > FeO + H2 (6)

Fe + CO2 > FeO + CO (7)

Fe + H2O + SO2 > FeSO3 + H2 (8)

2Fe + O2 > 2FeO (9)

3Fe + SO2 > 2FeO + FeS (10)

Механизм газовой коррозии обусловлен протеканием на поверхности раздела твердой и газовой фаз двух сопряженных реакций. Одна из них это окисление металла, другая - восстановление газообразного окислителя, причем в пространстве данные процессы не разделены. В этом же месте накапливаются продукты реакции окисления. В процессе образования продуктов коррозии атомы и ионы металла, с одной стороны, и атомы или ионы кислорода с другой, диффундируют сквозь постепенно утолщающуюся пленку продуктов коррозии. В результате этого на поверхности металла образуются соответствующие соединения, например, оксиды, сульфиды.

Газовой коррозии подвергаются, стали, чугуны, железо, которые взаимодействуют с кислородом. Они теряют прочность и твердость, особенно при температурах выше 300 0С. При этом образуются продукты в соответствии с реакцией:

Fe + O2 > FeO + Fe3O4 + Fe2O3 (11)

Образующаяся смесь продуктов называется окалиной. Одновременно с этим происходит обезуглероживание металлов:

Fe3C + O2 > Fe + CO2 (12)

Обезуглероживание происходит и в атмосфере водорода:

Fe3C + 2H2 > 3Fe + CH4^ [4] (13)



4. Термодинамика химической коррозии металлов

Как было сказано выше, первопричиной химической коррозии металлов является их термодинамическая неустойчивость в различных средах при данных внешних условиях, в результате чего металлы самопроизвольно переходят в более устойчивое окисленное (ионное) состояние. Этот процесс сопровождается уменьшением термодинамического потенциала. В качестве критерия равновесия и самопроизвольности процессов коррозии металлов, протекающих при постоянных температурах и давлении, можно использовать свободную энергию Гиббса ДG. При данных условиях процесс химической коррозии возможен, если ДG < 0; коррозионный процесс невозможен, если ДG > 0; система находится в равновесии, если ДG = 0.

Суждение о термодинамической возможности или невозможности процесса может быть сделано непосредственно на основании сравнения парциального давления кислорода в коррозионной газовой среде и давления диссоциации образующегося оксида РМеО. Для реакции окисления металла (5) изменение свободной энергии Гиббса можно определить по уравнению изотермы:

ДG = RT(lnР0О2-lnРО2), (14)

где Р0О2, РО2 -- соответственно равновесное и неравновесное давление кислорода. В обычных атмосферных условиях РО2 является парциальным давлением кислорода и составляет ~ 0,21 атм. Равновесное давление кислорода Р0О2 равно давлению (упругости) диссоциации образующегося оксида РМеО. Так как для большинства технически важных металлов упругость диссоциации их оксидов Р0О2 вплоть до температур плавления на несколько порядков меньше 0,21 атм, то значение ДG отрицательное и реакция окисления металла протекает самопроизвольно. Лишь благородные металлы -- золото, платина, палладий, ирридий -- в нормальных атмосферных условиях имеют Р0О2 > 0,21 атм. и являются устойчивыми к окислению. Все остальные металлы неустойчивы. [3]

5. Кинетика химической коррозии

Кинетика химической коррозии изучает законы роста пленок на металлах. Эти законы выражаются математическими зависимостями вида

h = f(ф),

где h -- толщина пленки продукта коррозии; ф -- время. Истинная скорость коррозии металла будет определяться производной dh/dф.

Процессы газовой коррозии - многостадийные гетерогенные процессы, протекающие на границе раздела фаз металл - газовая среда. При взаимодействии металла с газообразными веществами, которое сопровождается образованием пористой оксидной пленки на поверхности металла, можно выделить следующие последовательно протекающие стадии:

транспортировка газов к поверхности раздела фаз;

адсорбция газа на поверхности металла;

химическое взаимодействие;

отвод продуктов коррозии.

Рост пористой пленки. Пористые, рыхлые пленки не защищают металл от коррозии, так как окисляющий газ легко проникает через поры к его поверхности и вступает в химическое взаимодействие. Скорость реакции в этом случае не зависит от толщины образующейся пленки:

(15)



где К -- константа скорости химической реакции; с -- концентрация газа- окислителя на поверхности металла, является постоянной во времени.

(16)

Уравнение прямой (16) носит название линейного закона роста пленок. В нем а = h при ф = 0. По этому закону окисляются щелочные и щелочноземельные металлы.

Рис. 2 - Схематическое изображение пористой оксидной пленки

Рост сплошной пленки. Сплошные, плотные пленки продуктов коррозии на металлах являются защитными и затрудняют проникание реагентов -- металла и окислителя -- навстречу друг другу. При образовании на поверхности металла сплошной (защитной) пленки процесс можно разбить на следующие отдельные стадии:

переход металла в форме ионов и электронов из металлической фазы в оксид;

перемещение ионов металла и электронов в слое оксида;

транспортировка кислорода на поверхность оксидной пленки;

ионизация адсорбированного кислорода;

перемещение ионов кислорода в слое оксида;

химическое взаимодействие с образованием оксида.

Рост таких пленок сопровождается самоторможением процесса, уменьшением скорости коррозии по мере утолщения пленки. Рост тонких оксидных пленок при низких температурах и на первых стадиях окисления металла при высоких температурах сопровождается большим самоторможением. Этому случаю соответствует логарифмический закон:

(17)

где К, а и b -- постоянные. В области более высоких температур кинетика окисления большинства металлов описывается параболическим законом:

(18)

Вышеприведенные математические зависимости можно представить графически (рис. 3).

Рис. 3 - Объединенный график законов роста пленок: 1 - линейный; 2 - параболический; 3 - логарифмический

Защитные свойства пленки определяются рядом факторов, из которых сплошность является необходимым, но недостаточным условием. Оксидная пленка должна иметь хорошее сцепление с основой, с металлом и быть достаточно эластичной, прочной. Коэффициенты термического расширения металла и оксидной пленки должны быть близки по величине, чтобы не происходило растрескивание пленок. Оксидная пленка должна обладать высокой коррозионной стойкостью. Для характеристики сплошности оксидных пленок используют соотношение Пиллинга--Бедвортса. Если VOKC/VMe 1, то пленка может быть сплошной. В этом отношении V0KC -- объем соединения металла с кислородом (или другим окислителем); VMe-- объем металла, израсходованного на образование V0KC. Это отношение можно рассчитать по формуле:

(19)

где Мокс -- молекулярная масса оксида; АМе -- атомная масса металла; сокс -- плотность оксида; сМе -- плотность металла; m -- число атомов металла в оксиде. Достаточно хорошими свойствами могут обладать пленки, удовлетворяющие условию 2,5 > VOKC/VMe 1. Значения указанного соотношения для некоторых оксидов таковы: К2O -- 0,48; А12O3 -- 1,31; Сr2O3 -- 2,02; FeO -- 1,71; Fe2O3 -- 2,14; Fe3O4 -- 2,14; MoO3 -- 3,45; WO3 - 3,36.[2], [3],[5]

6. Механизм химической коррозии

В механизме процесса значительную роль играют природа реагентов, их физическое состояние, в том числе степень дисперсности и степень дефектности твердых фаз, давление газообразной среды и температура. При окислении чистой поверхности металла в атмосфере воздуха первопричиной всех явлений в граничном слое следует считать адсорбцию кислорода. Так как кислород сильный окислитель, то эта адсорбция даже при низких температурах носит химический характер, т.е. сопровождается разрывом связи в молекуле кислорода и ионизацией образовавшихся атомов: О2(г) = О2(адс);

О2(адс) = 2О(адс);

О(адс) + з(Ме) = О- (адс) .

В результате этого на поверхности металла появляется слой отрицательно заряженных ионов, прилегающий к катионному слою. В пределах граничного слоя возникает градиент электронного потенциала, достигающий 107 В/Ом.

Действием сильного электрического поля Мотт и Кабрера впервые объяснили появление на металлах оксидных пленок при низких температурах, когда диффузия практически отсутствует. Утолщение пленки до нескольких десятков нанометров приводит к резкому снижению градиента электрического потенциала, и энергия поля оказывается недостаточной для роста оксидного слоя. Процесс окисления прекращается. Дальнейшее окисление возможно только при более высоких температурах, когда определяющей становится термодиффузия.

Первоначально возникающая на поверхности металла оксидная пленка имеет ту особенность, что ее структура испытывает определенное ориентирующие действие поверхностных атомов подложки, Явление ориентационного и размерного соответствия вновь образующейся кристаллической фазы на поверхности старой получило название эпитаксии. Так, П. Д. Данков с сотрудниками установили, что при окислении железа ориентационное соответствие выполняется при образовании FeO, Fe3О4 и г - Fe2О3 на б - Fe; Fe3О4 на FеО, г - Fe2О3 нa Fe3О4. Эпитаксиальное соответствие определяет легкость образования новых кристаллических структур не только с чисто геометрической стороны, но и с энергетической, т.е. отвечает принципу наименьшей затраты энергии при образовании новой решетки. По мере утолщения оксидного слоя действие ориентационных сил ослабевает и оксид стремится принять стабильную для данных условий структуру. Как правило, в атомных слоях окалины наблюдается неоднородность по химическому составу: содержание металла в направлении к наружной поверхности падает, а кислорода -- растет. Так, на железе и стали при длительном окислении выше 850°К обнаруживаются макроскопические слои различного фазового состава в последовательности: Fe>FeO> Fe3О4>г- Fe2О3> б- Fe2О3. С ростом температуры определяющим процессом формирования оксидных слоев является диффузия. Диффузия в твердых телах, в которых существует дальний порядок в расположении частиц, имеет некоторые отличительные особенности. Она может протекать по следующим механизмам (рис. 4):

Рис. 4 - Три механизма диффузии в кристаллической решетке: 1 - обменный; 2- междоузельный; 3 - вакансионный

1) обмен ионов или атомов местами;

2) перемещение по междоузлиям;

3) движение по вакансиям.

Первый механизм связан с большими энергетическими затруднениями и поэтому маловероятен. Второй и третий механизмы более вероятны, так как обусловлены наличием реальных дефектов в кристаллах (дефекты по Френкелю и Шоттки).

7. Влияние внешних и внутренних факторов на скорость химической коррозии

Внешними называют факторы, связанные с составом коррозионной среды и условиями протекания коррозии (температура, давление, скорость движения среды и др.). Внутренними называют факторы, связанные с природой металла, составом и структурой сплава, характером обработки поверхности и др. Температура сильно влияет на скорость химической (газовой) коррозии металлов. С повышением температуры процессы окисления протекают значительно быстрее. Количественно температурная зависимость скорости коррозии выражается уравнением Аррениуса:

(20)

где К -- константа скорости химической реакции при кинетическом контроле процессов или коэффициент диффузии при диффузном контроле; А -- предэкспоненциальный множитель; Е -- энергия активации химической реакции или диффузии; R -- универсальная газовая постоянная; Т -- температура по шкале Кельвина. Колебания температуры, особенно попеременные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металла, так как в защитной оксидной пленке из-за термических напряжений образуются трещины и она может отслаиваться. Состав газовой среды. Газовая среда оказывает значительное влияние на скорость коррозии, причем это влияние специфично. Например, никель относительно устойчив в средах О2, Н2О, СО2, сильно коррозирует в среде SO2. Медь активно окисляется кислородом воздуха, но устойчива в атмосфере SO2, хром же обладает высокой жароустойчивостью во всех перечисленных выше средах. Состав газовой среды оказывает большое влияние на скорость окисления железа и стали. Особенно сильно влияют O2, соединения серы и водяные пары.

Скорость движения газовой среды оказывает заметное влияние на газовую коррозию только в самых начальных стадиях окисления. Это эквивалентно повышению парциального давления окислителя. Очень большие скорости могут привести к эрозионному воздействию на защитные пленки и ускорению газовой коррозии.

Состав сплава. Оказывая непосредственное влияние на защитные свойства пленок продуктов, одни составляющие сплавов приводят к уменьшению скорости окисления, другие -- наоборот, к ускорению окисления, третьи практически не влияют на скорость окисления.

Применительно к наиболее важному и распространенному конструкционному материалу -- сплавам на основе железа -- можно отметить следующее: S, Р, Мn - практически не влияют на скорость химической коррозии; Be, Ti, Co, Ni - значительно замедляют окисление железа, что связано с повышением защитных свойств образующейся окалины; Cr, A1 и Si - сильно замедляют окисление стали из-за образования высокозащитных оксидных пленок, их широко применяют для легирования стали в целях повышения ее жаростойкости; V, Mo, W - могут ускорить окисление стали при высоких температурах, что обусловлено легкоплавкостью и летучестью образующихся оксидов. Структура металла. Увеличение дефектности структуры металла приводит к ускорению окисления.

Деформация металла несколько ускоряет окисление на начальных стадиях вследствие повышенной энергии металла и влияния на структуру первичной оксидной пленки.

Характер обработки поверхности металла сказывается главным образом на скорости начальных стадий окисления. Чем тщательнее обработка поверхности металла, тем меньше скорость его окисления.



8. Защита металлов от химической (газовой) коррозии

Основными способами снижения скорости газовой коррозии металлов являются жаростойкое легирование и нанесение защитных покрытий. Жаростойкое легирование. В теории жаростойкого легирования два механизма образования защитных пленок:

а) образование защитного слоя из легирующего элемента. Согласно данной теории на поверхности сплава образуется защитный оксид легирующего элемента, замедляющий диффузию реагентов и окисление основного металла. Эта теория находится в хорошем соответствии с целым рядом случаев окисления сплавов и позволяет на основании знания некоторых свойств элементов и их оксидов качественно оценить возможность повышения жаростойкости при легировании;

б) образование высокозащитных двойных оксидов. Согласно этой теории наиболее полно сформулированной В.И. Архаровым, легирующий элемент может образовывать с основным металлом двойные оксиды -- типа шпинели, например МеМе2O4, обладающие повышенными защитными свойствами. Основными легирующими элементами для железа являются Сr, Ni, Si, A1. Они способствуют образованию двойных оксидов шпинельной структуры, обладающей плотной упаковкой и малыми параметрами решетки, например: Fe2Cr2O4, FeAl2O4, NiFe2O, NiCr2O4. Рассмотренные теории жаростойкого легирования не исключают, а дополняют друг друга, и дают возможность более рационально подойти к разработке рецептуры новых жаростойких сплавов.



Заключение

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и решение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых лакокрасочных материа-лов и способом их нанесения.



Список литературы

2. Все о коррозии. Химическая коррозия. [Электронный ресурс]: URL: http://www.okorrozii.com Режим доступа: свободный. (Дата обращения 5.03.2015).

3. Жуков А.П., Малахов А.И.. Основы материаловедения и теории коррозии: Учеб. для машиностр. средн. спец. учебн. завед. - 2-е изд.- М.: Высшая школа. - 1991. 168 с.

4. Стекольников Ю.А., Стекольникова Н.М. Физико-химические процессы в технологии машиностроения: Учеб. пособие.-- Елец: Издательство Елецкого государственного университета имени И.А. Бунина. - 2008. 136с.

5. Студопедия. Химическая коррозия металлов. Газовая коррозия. [Электронный ресурс]: URL: http://studopedia.net Режим доступа: свободный. (Дата обращения 11.03.2015).

6. Электронный web-журнал Physics.com.ua. [Электронный ресурс]: URL: http://physics.com.ua Режим доступа: свободный. (Дата обращения 12.03.2015).

Размещено на Allbest.ru