Авдеенко А.П., Поляков А.Е., Юсина А.Л., Гончарова С.А. Коррозия и защита металлов

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 1.3 – Классификация коррозии по условиям протекания

Жидкост-

ная

В водной среде

В растворах солей

В растворах кислот

В растворах щелочей

Морская

Речная

При полном погружении

При неполном погружении

При переменном погружении

В неводной среде

В органических электропро-

водных средах

В органических неэлектро-

проводных средах

В расплавах солей

В жидких металлах

При облу-

чении

Радиационная

В космосе

Подземная

Почвенная (грунтовая)

В зоне блуждающих то-

ков

С наложением элек-

трического тока

Продолжение таблицы 1.3

Атмо-

сферная

По характеру хранения

и эксплуатации

В искусственных средах

На открытых площадках

Под навесом

При разряжении или под

давлением

В замкнутых пространствах

В ограниченном объеме

По виду загрязнений

В сельской местности

В промышленной атмосфере

В приморской атмосфере

В специфических средах

Контактная

Щелевая

В застой-

ных зонах

Механо-

коррозия

Коррозия при трении

Коррозионная эррозия

Коррозионная кавита-

ция

Коррозионная уста-

лость

Коррозионное рас-

трескивание

Коррозия под статиче-

ским напряжением

Коррозия под знакопе-

ременными нагрузка-

ми

Коррозионная хруп-

кость

Биокорро-

зия

Ферментативная

Бактериальная

Грибная (микроми-

цельная)

Органогенная

Таблица 1.4 Классификация коррозии по характеру разрушений

Сплошная

коррозия

Равномерная

Неравномерная

Местная

коррозия

Нитевидная

Точечная (питтинг)

Пятнами, язвенная

Ножевая

Сквозная

Избирательная

Обесцинкование

Графитизация чугуна

Компонентоизбирательная

Структуроизбирательная

Межкристаллитная

Подповерхностная

Послойная

Таблица 1.5 Факторы коррозии

Группа факторов

Название

По состоянию ме-

талла

Термодинамическая устойчивость металла

Положение металла в периодической системе

Соотношение компонентов в сплаве

Структура металла

Гетерогенность (неоднородность) поверхности

Шероховатость поверхности

Внутренние напряжения

По конструктив-

ному исполнению

изделия

Контакт разнородных металлов

Контакт металлов и полимера

Характер соединения элементов конструкции

Слитность сечения, обтекаемость формы и т. д.

Общая компоновка, размещение элементов

Концентрация напряжений

Доступность восстановления покрытий

Возможность дополнительной защиты

Продолжение таблицы 1.5

Технологические

Химический состав металла

Химический состав сплава

В состоянии поставки

Технологические особенности полуфабрикатов

Технологические особенности обработки

Технологические особенности защитных покры-

тий

Особенности дополнительной обработки

Технологические особенности соединения

Экплуатационные

Продолжительность эксплуатации

Температура и ее изменения

Толщина и равномерность водной среды

рН раствора

Характер загрязнений

Наличие стимуляторов или ингибиторов коррозии

Давление среды

Солнечная радиация

Движение среды

Внешние нагрузки

Характер контакта с агрессивной средой

Воздухообмен

2 ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

2.1 Реферат

Химическая коррозия металлов. Термодинамическая возможность

химической коррозии металлов. Жаропрочность и жаростойкость. Газо-

вая коррозия металлов, химический механизм коррозии и окисления ме-

таллов. Хозяйственное значение борьбы с образованием окалины при

производстве черных металлов. Термодинамика высокотемпературной

коррозии металлов. Адсорбция кислорода на металлах. Образование

пленок продуктов коррозии на металлах. Классификация пленок и их за-

щитные свойства. Условия сплошности пленок, напряжение в пленках и

разрушение последних. Кинетика газовой коррозии. Законы роста пленок

на металлах. Механизм высокотемпературного окисления.

Внутренние факторы газовой коррозии. Внешние факторы газовой

коррозии. Защита от газовой коррозии. Жаростойкое легирование. Тео-

рия жаростойкого легирования. Защитные покрытия. Защитные атмо-

сферы. Методы уменьшения окисления металлов. Прокатка под вакуу-

мом в инертной атмосфере.

Коррозия металлов в неэлектролитах. Разрушение металлов в

жидких металлах-теплоносителях. Взаимодействие твердых металлов с

примесями в жидком металле. Кавитационно-эрозионная коррозия для

жидких металлов.

Термодинамика газовой коррозии. Кинетика газовой коррозии.

Условие сплошности пленки, критерий Бэдфордта. Кинетические урав-

нения скорости газовой коррозии. Внутренние и внешние факторы газо-

вой коррозии. Защита от газовой коррозии. Легирование. Создание за-

щитных атмосфер. Защитные покрытия.

2.2 Основные понятия и определения

Внешние факторы газовой коррозии – факторы, связанные с со-

ставом коррозионной среды и условиями коррозии (температура, давле-

ние, скорость движения среды и др.).

Внутренние факторы газовой коррозии – факторы, связанные с

составом и структурой сплава, внутренними напряжениями в металле,

характером обработки поверхности и другими свойствами металлическо-

го материала.

Высокотемпературная пассивация – явление уменьшения ско-

рости газовой коррозии при повышении парциального давления кисло-

рода.

Газовая коррозия – коррозия металлов в газах при высоких тем-

пературах.

Диффузно-кинетический режим роста пленки (смешанный кон-

троль) – режим роста пленки при приблизительно равных скоростях

дифузионного и окислительного процессов.

Диффузный контроль газовой коррозии – высокотемпературная

коррозия при условии, что пленка сплошная и сильно тормозит коррозию

(диффузия кислорода через пленку протекает значительно медленнее,

чем химическое взаимодействие металла с кислородом).

Жаропрочность – способность металла сохранять при высоких

температурах достаточно высокие механические свойства: длительную

прочность и сопротивление ползучести.

Жаростойкость – способность металла сопротивляться коррози-

онному воздействию при высоких температурах.

Защитные атмосферы – вакуум или искусственные защитные ат-

мосферы из инертных газов (азот, аргон и др.).

Защитные покрытия для газовой коррозии – покрытия, искус-

ственно создаваемые на поверхности металлов с целью защиты от газо-

вой коррозии, например металлические покрытия, эмали.

Кинетический контроль газовой коррозии – высокотемператур-

ная коррозия при условии, что пленка несплошная и незначительно тор-

мозит коррозию (диффузия кислорода через пленку значительно быст-

рее, чем химическое взаимодействие металла с кислородом).

Коррозионные пленки – пленки, состоящие из продуктов коррозии

металла.

Критерий Бэдфордта – эмпирический критерий, отражающий эф-

фективность защитного действия коррозионной пленки :

5,2

мет

окс



Легирование – введение в состав сплава компонентов (чаще всего

металлических), улучшающих одно или несколько полезных качеств

сплава.

Легирующие элементы – металлы, добавление которых в состав

сплава улучшает одно или несколько полезных качеств металла.

Линейный закон роста пленки – закон роста пористой (незащи-

щающей) пленки, когда скорость коррозии контролируется скоростью хи-

мической реакции окисления металла (кинетический контроль процесса)

и протекает по линейному закону.

Логарифмический закон роста пленки – логарифмическая зави-

симость скорости роста коррозионной пленки.

Обезуглероживание – снижение содержания углерода в сплаве

вследствие окислительных или экстракционных процессов.

Параболический закон роста пленки – параболическая зависи-

мость скорости роста коррозионной пленки. Наблюдается в случае диф-

фузного контроля процесса газовой коррозии.

Скорость роста пленки – первая производная от толщины (или

массы) коррозионной пленки по времени; прирост толщины пленки за

единицу времени.

Стадии газовой коррозии – три последовательных этапа гетеро-

генного коррозионного процесса: подвод молекул окислителя к поверх-

ности металла; химическое взаимодействие метала с окислителем; от-

вод продуктов коррозии от поверхности металла.

Термодиффузионные покрытия – металлические защитные по-

крытия (чаще всего алюминиевые, хромовые, кремниевые), наносимые

термодиффузионным способом.

Упругость диссоциации оксида – равновесное давление кисло-

рода над оксидом в условиях эксплуатации металлического изделия.

Факторы коррозии – факторы, влияющие на вид и распределение

коррозии.

Химическая коррозия – коррозия, не сопровождающаяся возник-

новением электрического тока в теле металла. При химической коррозии

окислительно-восстановительный процесс протекает в одном акте.

2.3 Иллюстративный материал

1 – перенос кислорода к поверхности металла; 2 – реакция кислорода с металлом; 3 –

отвод продуктов реакции

Рисунок 2.1  Последовательные стадии газовой коррозии

а – последовательные процессы; б – параллельные процессы

Рисунок 2.2  Схема протекания коррозионного процесса, состоящего из трех

стадий

Ме

Оксид

Таблица 2.1  Примеры пленок

Металл

Условия коррозии

Толщина пленки,

нм

Сухой воздух, несколько дней (или

60 минут в концентрированной HNO

)

1,5-4,0

Сухой воздух, несколько дней

10-30

400

С, 2-2,5 ч

60-65

600

С, 60 ч

200

900

С, 7 дней

600

Анодирование

3…300

Таблица 2.2  Газовая коррозия стали в различных атмосферах

при температуре 900

Состав газовой среды

относит., %

Чистый воздух

100

Чистый воздух + 2 % SO

118

Чистый воздух + 5 % H

O(пар)

134

Чистый воздух + 5 % CO

139

Чистый воздух + 5 % SO

+ 5 % H

O(пар)

276

Чистый кислород

200

Таблица 2.3  Скорость газовой коррозии некоторых металлов

г/(м

∙сут), при 700 и 900С (по Гатфильду)

Металл

О (пары)

СО

SО

700

900

700

900

700

900

700

900

Хром

4,7

22,0

0,5

12,0

2,7

13,0

1,6

32,0

Железо

511

1243

622

575

587

1133

354

5000

Кобальт

37,0

931,0

8,0

259

27,0

443

598

1633

Никель

9,6

28,0

0,3

14,0

3,9

36,0

923

837

Медь

120

439

33,0

153

65,0

123

1,3

2,0

Вольфрам

412

3762

21,0

1792

139,0

139

470

290

Таблица 2.4  Отношение объемов оксида и металла для некото-

рых металлов

Ме-

талл

Оксид

мет

окс

Ме-

талл

Оксид

мет

окс

Ме-

талл

Оксид

мет

окс

0,57

CdO

1,27

MoO

2,18

0,59

1,96

MoO

3,45

0,48

3,12

1,86

MgO

0,79

1,31

3,36

CaO

0,63

TiO

1,76

FeO

1,77

SrO

066

ZrO

1,60

2,09

BaO

0,73

SnO

1,33

Fe2O3

2,14

Cu2O

1,67

PbO

1,15

CoO

1,75

CuO

1,74

NbO

1,57

2,00

1,58

2,81

2,42

BeO

1,67

2,32

NiO

1,52

Zno

1,58

2,02

PtO

1,56

Таблица 2.5  Влияние температуры на состав и закон роста окси-

дной пленки для железа

Температура,

Состав пленки

Закон роста

Менее 400

Логарифмический

400-575

+ Fe

Степенной, n>2

575-730

FeO + Fe

+ Fe

Степенной, n>2

Таблица 2.6  Удельная электропроводность некоторых оксидов

при температуре 1000

Оксид

SiO

NiO

FeO

χ,Ом

-1

∙см

-1

7

6

2

1