4.1.3. Влияние внутренних и внешних факторов на скорость газовой коррозии

На скорость газовой коррозии металлов и сплавов оказывают влияние внешние факторы – состав и давление газовой среды, ее скорость движения, температура, режим нагрева, а также внутренние факторы – природа, химический и фазовый состав сплава и механические напряжения и деформации.

Влияние состава пленки

Защитные свойства поверхностных пленок зависят от природы и состава сплава.

При высоких температурах (выше 800 ^оС) скорость окисления стали уменьшается по мере повышения содержания в ней углерода. Сера, фосфор, никель и марганец, присутствующие в сплаве, не влияют на высокотемпературное окисление железа, а титан, медь, кобальт и бериллий незначительно снижают скорость газовой коррозии. Хром, алюминий и кремний сильно замедляют окисление железа из-за образования прочных защитных оксидных пленок.

Рис.4.1.3.1. Влияние легирующих элементов на относительную скорость газовой коррозии стали

Эти элементы широко применяют для легирования стали с целью повышения ее жаростойкости. Стали с высоким содержанием алюминия и кремния обладают повышенной хрупкостью и твердостью, что затрудняет их обработку.

Деформация металлов в процессе нагрева может вызвать нарушение сплошности пленок и связанное с этим увеличение скорости окисления.

Влияние температуры

Температура оказывает значительное влияние на процессы газовой коррозии. Термодинамическая вероятность осуществления большинства реакций, которые приводят к образованию защитных пленок, с повышением температуры падает. В то же время рост температуры способствует увеличению скорости реакции. Поэтому с увеличением температуры скорость коррозии возрастает.

Рис. 4.1.3.2. Скорость окисления некоторых металлов в атмосфере кислорода

Колебания температуры при нагреве металла, попеременные нагрев и охлаждение увеличивают скорость окисления металлов. В оксидной пленке возникают термические напряжения, образуются трещины и она начинает отслаиваться от металла.

Влияние давления и состава газа

Если парциальное давление окислителя ниже давления диссоциации образующего соединения, то окисление металла прекращается.

Если окисление металла лимитируется химической реакцией, то скорость коррозии увеличивается пропорционально корню квадратному от величины давления кислорода.

Если скорость реакции определяется процессов диффузии в защитной пленке, то четкой зависимости от давления газа не наблюдается.

Явление уменьшения скорости газовой коррозии при повышении парциального давления кислорода называется высокотемпературной пассивацией. Пассивное состояние металла связывают с образованием на его поверхности совершенной пленки.

Высокотемпературную пассивацию обнаруживают хромистые стали, медь, титан, цирконий и др.

Температура оказывает большое влияние на термодинамическую возможность протекания реакции взаимодействия металла с компонентами окружающей среды и скорость газовой коррозии.

Большое влияние на скорость окисления металлов оказывает режим нагрева. Колебания температуры при нагреве и особенно попеременный нагрев и охлаждение вызывают разрушение пленок вследствие возникновения больших внутренних напряжений, в результате чего скорость окисления металла увеличивается.[2]