Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

добное действие оказывают на металлы серусодержащие соединения, растворенные в фенолах.

Повышение температуры среды, наличие растворенного в жидкости кислорода приводят к усилению процесса коррозии. Присутствие в жидких неэлектролитах влаги обеспечивает интенсивное протекание процесса коррозии по электрохимическому механизму. Например, при содержании в тетрахлориде углерода следов воды скорость коррозии резко возрастает

CCI4 + Н2О CCI3OH + НС1

что связано с образованием агрессивных продуктов при гидролизе.

Жидкий бром уже при обычных температурах энергично реагирует с металлами, вызывая их коррозию. Он заметно разрушает алюминий, углеродистые стали, титан, в меньшей степени - никель и незначительно - железо. Наиболее устойчивы к брому серебро, платина, свинец, тантал. Сера в расплавленном состоянии реагирует практически со всеми металлами, заметно разрушая олово, свинец, медь, меньше - углеродистые стали и титан и незначительно - алюминий.

Защиту металлических конструкций, работающих в среде жидкостей-неэлектролитов, ведут либо подбором устойчивых в данной среде металлических конструкционных материалов (например, применение высокохромистых сталей для оформления процессов каталитического и термического крекинга нефти), либо нанесением спе-циальных защитных покрытий (в частности, покрытия алюминием для работы в среде неэлектролитов, содержащих соединения серы).

2. Газовая коррозия

Газовая коррозия -наиболее распространенный в практических условиях вид химической коррозии. Это процесс разрушения металлов и сплавов в результате химического взаимодействия с газами при высоких температурах. Газовая коррозия наблюдается при работе металличес1их конструкций, контактных и других аппаратов, арматуры обжиговых и нагревательных печей, деталей двигателей внутреннего сгорания, при термической обработке, горячей прокатке, ковке и др. Причина газовой коррозии металлов - их термодинамическая неустой-

чивость в данной газовой среде при определенных внешних условиях (температуре и давлении).

Самый распространенный случай газовой коррозии - это процесс взаимодействия .металла с кислородом, поэтому рассмотрим основные закономерности этого варианта на примере реакции:

Ме + 1/202:;!: МеО

Направление химической реакции окисления металлов определяется парциальным давлением кислорода в газовой смеси (ро,) и давлением диссоциации паров оксида при данной температуре (рмео). Рассмотрим возможные пути протекания этой химической реакции:

а) ро, =Рмео, т. е. парциальное давление кислорода /?0а и давление диссоциации оксида рмеО равны; реакция находится в равновесии;

б) poj >РмеО, реакция сдвинута в сторону образования оксида;

в) Ро. <рмео, реакция протекает в обратном направлении; оксид будет диссоциировать на чистый металл и кислород.

Если процесс окисления происходит на воздухе, то poi можно считать постоянной (при атмосферном давлении ро, лг0,02 МН/м). Таким образом, зная давление диссоциации оксида металла и парциальное давление кислорода в газовой смеси, можно определить температурные границы термодинамической вероятности данного процесса.

Скорость процесса газовой коррозии зависит от ряда факторов: природы металла (состава сплава), характера газовой среды, температуры среды, от свойств образующихся продуктов коррозии, времени контакта газовой среды с объектом воздействия.

От свойств и характера образовавшейся на поверхности металла оксидной пленки (пленки из продуктов коррозии) зависит процесс коррозии. Механизм образования подобной пленки можно представить следующим образом:

1. Адсорбция молекул кислорода поверхностью металла, соприкасающейся с атмосферой.

2. Химическое взаимодействие металла и газа с образованием химического соединения.

В результате такого взаимодействия образуется сначала мономолекулярный, а затем полимолекулярный

слой оксидов, в дальнейшем атомы кислорода диффундируют через образовавшийся слой оксида, одновременно с этим в противоположном направлении в него диффундируют ионы металла. Реагируя с кислородом, ионы металла образуют оксид, что приводит к появлению новых слоев пленки, т. е. к ее утолщению. По мере утолщения пленки процесс диффузии будет затрудняться. Возникающая пленка будет тормозить дальнейшее развитие коррозионного процесса только в том случае, когда она будет обладать защитными свойствами. В связи с этим важно знать свойства образующихся пленок, механизм и законы их роста, отношение пленок к влиянию различных внешних факторов (температуре, рН среды, давлению и др.). Толщина образовавшихся пленок обусловливается видом металла, параметрами среды и рядом других факторов. Различают три группы пленок, образующихся на металле, в зависимости от их толщины:

1) тонкие (невидимые), толщина которых менее 400 А;

2) средние (дающие цвета побежалости), толщина которых от 400 до 5 ООО А;

3) толстые (видимые), толщина их более 5 000 А.

Чтобы оксидная пленка обладала защитными свойствами, она должна удовлетворять следующим требованиям: быть сплошной, беспористой; иметь хорошее сцепление с металлом; иметь коэффициент термического расширения, близкий к величине этой характеристики для металла; быть химически инертной по отношению к данной- агрессивной среде; обладать твердостью и износостойкостью. Если образующаяся оксидная пленка пористая, рыхлая и обладает плохим сцеплением с металлом, то даже при условии ее инертности к данной агрессивной среде она не будет выполнять роль защитной.

Основным требованием к образующейся оксидной пленке является условие сплошности, которое определяется соотношением между объемом образованного оксида (Vmco) и окисляемого металла (1ме) и формулируется так: молекулярный объем оксидной пленки должен быть больше атомного объема металла. В этом случае можно ожидать образования сплошных пленок. Соотношение объемов оксида и металла, на котором образуется пленка, легко подсчитать. Объем 1 г-атома металла равен: Vmc= A/due, где А - атомная масса металла; ме - плотность металла.