Скорость коррозионных процессов зависит от многих факторов, действующих одновременно. В разнообразных условиях протекания процессов коррозии временная динамика их развития подчиняется различным типам зависимостей.
Газовая коррозия металлов и сплавов зависит от внешних и внутренних факторов.
Внешние факторы: состав и давление газовой среды, скорость её движения, температура, режимы нагрева и охлаждения.
Внутренние факторы: фазовый состав и структура сплава, механическое напряжение, состояние поверхности, особенности оксидных плёнок, образующихся на поверхности металлов.
Оксидная плёнка, обладающая защитными свойствами, должна быть сплошной, непористой, иметь хорошую адгезию к металлу, обладать достаточной твёрдостью и износостойкостью, быть химически инертной по отношению к коррозионной среде.
Скорость газовой коррозии υ принято выражать через кинетику роста оксидных плёнок.
u = dh/dt,
где h - толщина плёнки, t – время.
Закономерность роста оксидных плёнок на поверхности металла выражается уравнениями трёх типов: линейное, параболическое, логарифмическое.
Линейный закон роста оксидных плёнок характерен для щелочных и щелочноземельных металлов и при высоких температурах для V, Mo, W, образующих летучие оксиды. В случае линейной закономерности скорость окисления металла постоянна.
dh/dt = k: h = kt + A, где А – константа интегрирования.
Для металлов с не oкисленной поверхностью А = 0 при t = 0 . Если в начале окислении металл уже покрыт тонкой оксидной плёнкой, то h= -A при t = 0. Зависимость выражается прямой линией в координатах h = f(t).
Параболическая зависимость наблюдается, если плёнка
обладает хорошими защитными свойствами(
).
dh/dt = k'/h: h2 = 2k'×t + В, где В – константа интегрирования.
В = h2 при t = 0. Параболическое уравнение описывает рост плёнок при высокотемпературном окислении металлов: Cu, Ni, Fe, Cr, Ca. Зависимость выражается прямой линией в координатах h2 = f(t)
Логарифмическая зависимость характерна для тонких плёнок, образующихся в начальной стадии окисления металла, или в результате окисления при низких температурах:
dh/dt = k''/t: h = k'' + ln t + С, где С – константа интегрирования при t = 1.
Логарифмическому уравнению соответствуют начальные стадии окисления Cu, Fe, Zn, Ni, Pb, Cd, Sn, Mn, Al, Ti, Ta. Зависимость выражается прямой линией в координатах h = f(ln t)
Металлы при различных температурах могут окисляться по разным законам. Окисление железа при температурах до 400°С, подчиняется логарифмическому закону, а в интервале температур 500÷1000°С – параболическому.
Эта характеристика процесса зависит в основном от скорости более медленной из двух сопряженно-протекающих гетерогенных реакций: анодного окисления металла и катодного восстановления окислителя, которые являются многостадийными. Они включают, по крайней мере, по три стадии:
1. доставка к поверхности металла активных частиц;
2. электрохимическая реакция;
3. отвод продуктов реакции от поверхности металла.
Скорость коррозии зависит от скорости наиболее медленной из стадий катодного процесса (катодный контроль), или анодного процесса (анодный контроль).
Для борьбы с электрохимической коррозией, протекающей с кислородной деполяризацией, в случае катодного контроля необходимо уменьшить концентрацию кислорода путем введения в раствор восстановителя, или уменьшая давление кислорода над раствором. Состав катодных участков практически не влияет на коррозию с кислородной деполяризацией.
При катодном контроле в случае коррозии с водородной деполяризацией (на катоде выделяется водород) скорость коррозии замедляется при снижении температуры, уменьшении концентрации ионов водорода (увеличении pH среды), удалении из металлов примесей, снижающих перенапряжение. Перемешивание в этом случае не влияет на скорость коррозии.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.