|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Б) Влияние внутренних и внешних факторов на скорость коррозииСкорость различных коррозионных процессов по времени характеризуется следующими типичными случаями: 1) коррозионный процесс протекает с постоянной скоростью, что имеет место при отсутствии защитных окисных пленок на поверхности металла; 2) коррозионный процесс характеризуется замедлением коррозии с течением времени в результате появления в ходе коррозионного процесса защитных пленок или усиления ранее существовавших; 3) коррозионный процесс характеризуется ускорением коррозии с течением времени в тех случаях, когда в самом ходе коррозии возникают причины, увеличивающие скорость коррозии (сюда относятся разрушение защитных пленок и увеличение числа микроэлементов). Скорость коррозии выражают весом металла (г), разрушенного за единицу времени (час, год) на единице поверхности его (м2), соприкасающейся с агрессивной средой, либо глубиной проницания коррозионных разрушений (мм) в глубину металлической стенки за единицу времени (год). Допустимой скоростью коррозии следует считать такую, которая не угрожает надежности эксплуатации и не приводит к потере механической прочности оборудования до истечения его нормального срока службы. Допустимая скорость коррозии имеет различные значения в зависимости от того, является ли коррозия равномерной или местной, а также от вида последней (язвенная, межкристаллитная, избирательная). Скорость коррозионного процесса и формы коррозионного поражения металла зависят от внутренних и внешних факторов, находящихся в сложном взаимодействии. К внутренним факторам относятся состав и структура металла, состояние его поверхности, наличие внутренних деформаций и напряжения. К внешним факторам, влияющим на скорость коррозии — среда, окружающая металл (кислород, свободная углекислота, электролиты), температура и т. п. Состав и структура металла. Установлено, что начальные очаги коррозии на отполированной поверхности возникают значительно позже, чем на грубо обработанной. Поверхности стальных листов и труб, подвергнутые воздействию, изменяющему строение поверхностного слоя (например, местное истирание поверхности, удары молотком, действие напильников и т. п.), обнаруживают повышенную склонность к местной коррозии. Аналогичными по природе процесса являются разрушения, происходящие из-за структурной неоднородности материала листа, труб и других деталей парогенератора. Наличие в металле шлаковых, графитовых, серных вкраплений и даже поверхностных отложений окислов металла создает местные токи, обусловленные образованием микро- и макрогальванических элементов. Детали паросилового оборудования подвергаются в эксплуатации сложным напряжениям, причем детали, которые изготовлены из деформированных материалов без последующего отжига, несут значительные внутренние напряжения, ухудшающие коррозионную стойкость металла. В известных условиях металл приобретает состояние высокой химической стойкости, называемой пассивностью. Пассивное состояние металла обусловлено образованием на его поверхности прочной пленки окислов, которая возникает в результате воздействия различных окислителей. Эта защитная пленка обладает высокой плотностью и хорошей адгезией к металлу; она не должна быть пористой и в ней должны отсутствовать напряжения и трещины. Следует иметь в виду, что пассивный металл три изменении внешних условий может снова перейти в активное состояние. Потеря пассивного состояния (депассивация) металла в некоторых средах обусловлена разрушающим действием среды на пленку и наличием в пленке пор. Кислород. Особенностью кислородной коррозии является образование на поверхности металла язвин, т. е. резко выраженный локальный характер коррозии. Продукты коррозии обладают большим объемом, чем железо, из которого они образуются. Поэтому над углублениями при локальной коррозии нередко возникают бугорки, служащие признаком повреждения металла язвенной коррозией. В водном растворе, не содержащем кислорода, железо растворяется с образованием гидрата закиси железа: Fe + 2H2O = Fe(OH)2 При наличии в растворе кислорода происходит окисление гидрата закиси железа в нерастворимый в воде гидрат окиси железа, который выпадает в осадок: 4Fe(OH)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3. Чем выше концентрация кислорода в растворе, тем большая возможность имеется для образования на поверхности металла пассивирующих адсорбционных слоев и увеличения электродного потенциала. Вследствие этого участки металла, которые наиболее энергично снабжаются кислородом, выполняют роль катода по отношению к участкам поверхности металла, которые омываются водой с малой концентрацией кислорода. В результате возникает макрогальваническая пара неравномерной аэрации, под действием которой подвергается разрушению та часть поверхности металла, которая получает меньше кислорода и, следовательно, выполняет роль анода. Этим свойством кислорода следует объяснить значительную локализацию кислородной коррозии: участки металла под ржавчиной получают мало кислорода, а потому являются местом усиленной коррозии, скорость же коррозии определяется площадью металла (катода), не защищенной от доступа кислорода. Важную роль в развитии кислородной коррозии играет температурный фактор. Повышение температуры приводит, с одной стороны, к увеличению скорости диффузии кислорода к поверхности металла, а с другой — к уменьшению растворимости кислорода. На рис. 2-4 изображены кривые, характеризующие зависимость общей скорости коррозии железа в воде от температуры для открытой системы, когда кислород может удаляться, и для замкнутой системы, когда кислород не может быть удален. В открытых системах интенсивность кислородной коррозии достигает максимума при 75—85 °С. Характер такой зависимости определяется одновременным действием в противоположных направлениях двух факторов: с одной стороны, повышение скорости коррозии, а с другой — уменьшение растворимости кислорода с ростом температуры. При нагреве же воды в поверхностных подогревателях, где отсутствует отвод из воды агрессивных газов, скорость кислородной коррозии непрерывно возрастает почти но закону прямой линии. При значениях рН меньше 7 образующаяся рыхлая пленка окислов не имеет защитных свойств, вследствие чего диффузия кислорода к поверхности металла не тормозится и скорость кислородной коррозии железа не замедляется с течением времени. По мере повышения рН, т. е. роста концентрации гидроксильных ионов, защитная окисная пленка на железе становится более стойкой, что препятствует доступу растворенного кислорода к корродирующему металлу и способствует замедлению коррозии. При pH = 9,5-l0,0 коррозионный процесс в присутствии кислорода практически прекращается. Однако такое ослабление общего коррозионного процесса опасно. Наряду с уменьшением общих потерь металла коррозия последнего приобретает ярко выраженный местный характер вплоть до образования язвин. Таким образом, повышение рН воды, содержащей кислород, постепенно превращает равномерную коррозию стали в местную, и лишь при очень высоком значении рН коррозия прекращается. Чем выше температура воды, тем больше возрастает значение рН при котором металл пассивируется и коррозия прекращается. Угольная кислота понижает рН воды вследствие ее диссоциации: СО2 + Н2О → Н2СО3 → Н+ + НСО3- В конденсате турбин и дистилляте концентрация СО2 в количестве всего 0,3 мг/кг вызывает понижение рН до 5,5—6,0. Повышение в растворе концентрации ионов водорода создает возможность выделения его на катоде, что способствует активизации коррозионного процесса. С ростом температуры увеличивается степень диссоциации угольной кислоты, что обусловливает повышение кислотности воды и резкое возрастание ее коррозионной агрессивности при одновременном снижении стойкости защитной пленки. Недопустимые размеры коррозии железа под действием воды, содержащей свободную углекислоту в отсутствие кислорода, наблюдаются при температуре выше 60—70 °С и значительной концентрации СО2. Подобная коррозия может иметь место в системе регенеративного подогрева питательной воды, особенно при плохом удалении неконденсирующихся газов. Присутствие в воде свободной углекислоты может явиться причиной коррозии медных и латунных труб. Эта коррозия сопровождается обесцинкованием последних и обогащением конденсата турбин ионами меди и цинка. Характерной особенностью углекислотной коррозии стали является слабая связь продуктов коррозии с корродирующим металлом. Вследствие этого образующиеся окислы железа и меда уносятся потоком воды из тракта питательной воды в парогенераторы и образуют на поверхности нагрева опасные отложения. Причиной непрочного сцепления окислов с корродирующей поверхностью металла является восстанавливающее и отслаивающее действие на защитные окисные пленки атомарного и молекулярного водорода, образующегося на катодных участках. Этим свойством свободной угольной кислоты объясняется тот факт, что в ее присутствии кислородная коррозия котельного металла протекает практически без замедления процесса. Из-за нестойкости окисных пленок поступление кислорода к поверхности металла с течением времени не уменьшается и коррозия под действием его продолжается с неизменной скоростью. Наличие в воде угольной кислоты и растворенного кислорода обусловливает коррозию железа, протекающую одновременно с кислородной и водородной деполяризацией. Вода, содержащая угольную кислоту, при комнатной температуре растворяет медь и латунь, но довольно медленно, в присутствии же кислорода процесс коррозии идет значительно быстрее. Вода, имеющая температуру выше 40—50 СС и содержащая угольную кислоту, способна и при отсутствии кислорода вызывать обесцинкование латуни. При полном отсутствии кислорода аммиак, содержащийся в паре или конденсате, практически не вызывает коррозии латуни даже при высоких его концентрациях. В присутствии кислорода даже небольшое количество аммиака (порядка 2—3 мг/кг) обусловливает избирательную коррозию латуни и других медных сплавов. При этом образуются хорошо растворимые и весьма стойкие медно-аммиачные комплексы [Cu(NH3)2] и [Cu(NH3)4(OH)2].
Электролиты. В растворах солей коррозия носит ясно выраженный электрохимический характер и сводится к работе микроэлементов, причем с ростом концентрации солей скорость коррозии возрастает. Наиболее опасным является С1 - , депассивирующий металлы и увеличивающий скорость коррозии почти всех металлов в результате ухудшения свойств защитных окисных пленок. В сочетании с кислородом С1 - даже в ничтожных концентрациях оказывает специфическое воздействие на напряженную аустенитную сталь, стимулируя так называемое хлоридное растрескивание, сопровождаемое межкристаллитной коррозией. Сульфаты практически не оказывают влияния на коррозию стали. Едкий натр при сравнительно невысоких концентрациях защищает углеродистые стали от коррозии, повышая рН; при концентрациях 3—5% он может вызвать щелочную коррозию этих сталей либо коррозионное растрескивание аустенитных сталей. Коррозионные повреждения котельного металла, возникающие под действием нитритов и нитратов, имеют значительное сходство с кислородной коррозией.
Тепловые нагрузки. Установлено, что интенсивность коррозии поверхностей металла на обогреваемых участках в несколько раз больше, чем на необогреваемых. Влияние обогрева на усиление коррозии особенно сильно сказывается в условиях действия коррозионно-агрессивной среды (повышение концентрации щелочи, присутствие кислорода, наличие окислов железа, внесенных питательной водой, и т. п.). Причина неблагоприятного влияния теплового напряжения на поведение стали заключается прежде всего в разрушающем действии этого фактора на защитные плёнки корродируемого металла. Главными причинами разрушения защитных пленок в этом случае, по-видимому, являются термические напряжения в пленках механическое воздействие на них пузырьков пара, интенсивно образующихся на поверхности металла при больших тепловых нагрузках, и восстанавливающее действие на пленку атомарного водорода.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.) |