![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретическое введение. Примером газовой коррозии металлов может служить окисление последних при высоких температурах
Примером газовой коррозии металлов может служить окисление последних при высоких температурах. При комнатной температуре окисление металлов чаще всего ограничивается потускнением или образованием тонких пленок. Вследствие малой диффузии кислорода к поверхности металла при таких температурах толщина этих пленок практически не увеличивается. Особое положение в условиях химических производств имеет газовая коррозия при высоких температурах. Такая коррозия является равномерной, т. к. распространяется вглубь металла почти одинаково по всей поверхности, а образующиеся пленки из продуктов коррозии имеют одинаковую толщину по всей площади, подвергающейся коррозии. Скорость газовой коррозии оценивается по привесу с квадратного метра поверхности в единицу времени или по глубине коррозии. При повышении температуры скорость коррозии взрастает, т. к. увеличивается скорость диффузии и химических процессов. Вследствие этого пленки продуктов коррозии утолщаются. Увеличение толщины пленки на разных металлах протекает по различным законам: прямолинейному, параболическому и логарифмическому. Данное обстоятельство обусловливается главным образом природой образующихся оксидов, а также целостностью покрытия. У металлов, на которых при окислении не образуется защитная пленка, скорость роста остается постоянной. Толщину ее рассчитывают на основании формулы
т. е.
где Константа интегрирования определяет толщину пленки в начальный момент окисления, т. е. τ = 0. Если окисление начинается на чистой поверхности, то А = 0. Ряд металлов, применяемых в химической технологии, окисляется по параболическому закону, например, металлы, на которых в результате химической коррозии получаются сплошные пленки. В этом случае процесс тормозится диффузией агентов через пленку и по мере ее роста коррозия замедляется.
где G – количество диффундирующего вещества, τ – время, D – коэффициент диффузии, Если принять, что в процессе окисления устанавливается стационарный режим диффузии, т. е. не происходит накопления диффундирующего вещества в каком–либо сечении пленки, то производная
для единичной поверхности пропорциональна разности концентраций кислорода и обратно пропорциональна толщине слоя. Примем, что на корродируемом металле уже имеется защитная пленка, а процесс идет в диффузионной области, и весь кислород, диффундируя через пленку, не накапливается, т. е. немедленно вступает в реакцию. Для такого случая скорость роста пленки (Uкор) может быть равна скорости диффузии кислорода (UD)
При постоянных условиях окисления (парциальное давление кислорода и температура процесса равны const, например, при воздействии воздуха, нагретого до определенной температуры).
или после интегрирования
В некоторых случаях, например при наличии в растущей пленке трещин (из-за нагревания или охлаждения), а также при сравнительно невысоких температурах, коррозия металлов протекает по логарифмическому закону
или
При увеличении температуры скорость окисления возрастает. Это происходит потому, что с ростом температуры увеличивается скорость диффузии кислорода и константа скорости окисления в соответствии с уравнением Аррениуса
Процесс переноса через слой окалины является лимитирующей стадией процесса окисления: переход ионов или электронов через поверхность раздела фаз протекает без затруднений, поэтому на межфазных границах существует термодинамическое равновесие.
|