pobieranie: 03_Korozja gazowa
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA PRZEDMIOT: KOROZJA I OCHRONA PRZED KOROZJĄ ĆWICZENIA LABORATORYJNE Temat ćwiczenia: KOROZJA GAZOWA Cel ćwiczenia Zapoznanie się z mechanizmem korozji gazowej, kinetyką utleniania metali i stopów oraz metodami ochrony przed korozją gazową. Wstęp Korozją nazywa się stopniowe niszczenie tworzywa pod wpływem chemicznego oddziaływania środowiska. Korozja chemiczna jest spowodowana oddziaływaniem suchych gazów lub cieczy nieprzewodzących prądu elektrycznego. Korozyjne działanie suchych gazów jest szczególnie intensywne w podwyższonych temperaturach. Na przykład wodór powoduje „chorobę wodorową miedzi”, gdy wnika do metalu zawierającego zanieczyszczenia tlenowe np. Cu2O. Wytworzona w trakcie redukcji para wodna dąży do wydobycia się z metalu i wywołuje pęknięcia. Dwutlenek siarki i siarkowodór atakują m.in. srebro, miedź i nikiel. Powietrze i gazy spalinowe mogą wywołać odwęglanie stali i jej utlenienie. Tworzący się w wyniku utleniania produkt reakcji może być – w zależności od warunków zewnętrznych i składu tworzyw – lotny, ciekły lub stały. Produkt ten tworzy się z reguły na powierzchni metalu; w pewnych warunkach proces utleniania może zachodzić również w głębi fazy metalicznej w (wyniku rozpuszczania się w niej utleniacza (utlenianie wewnętrzne). Tworzenie się ciekłych i gazowych produktów utleniania metali oraz stopów należy raczej do odosobnionych przypadków. Na ogół na metalach tworzą się w szerokim zakresie temperatur stałe produkty utleniania, które w zależności od szybkości powstawania określa się nazwą zgorzelin lub warstw nalotowych. Jeżeli tworząca się na powierzchni metalu warstwa produktu reakcji przekracza już w pierwszych sekundach powstawania grubość rzędu 102 nm, to określa się ją nazwą zgorzeliny. Jeżeli natomiast przebieg procesu utleniania jest bardzo powolny, tak, że po upływie bardzo długiego czasu – rzędu setek godzin – grubość warstewki produktu nie osiąga tej wartości krytycznej, to określa się ją nazwą warstwy nalotowej. Na ogół warstwy nalotowe są zwarte i jednofazowe na całym przekroju, a zgorzeliny – zarówno na metalach czystych, jak i stopach – wykazują najczęściej budowę wielowarstwową. W podwyższonych i wysokich temperaturach proces utleniania zachodzi dzięki dyfuzji jednego lub obu reagujących substratów przez warstwę produktu. W najprostszym przypadku – utleniania czystego metalu i tworzenia się jednofazowej zwartej zgorzeliny − proces ten przedstawić można schematycznie (rys. 1).
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne 1
W układzie fazowym metal – tlenek powierzchnia graniczna działa jako anoda (reakcja Me → Me2+ + 2e), a zewnętrzna część warstwy tlenkowej – jako katoda (reakcja ½O2 + 2e- → O2-), natomiast cała warstwa tlenkowa będąc półprzewodnikiem, Rys. 1. Schemat powstawania zgorzeliny na spełnia jednocześnie rolę obwodu zewnętrznego i roztworu elektrolitu w metalu [1]. tym ogniwie. Reakcja utleniania metalu jest – mimo formalnej prostoty – bardzo złożona, gdyż składa się na nią wiele elementarnych procesów cząstkowych, wzajemnie sprzężonych. Szybkości tych procesów różnią się znacznie oraz zależą w zasadniczo odmienny sposób od parametrów zewnętrznych – temperatury i ciśnienia. Stadia procesu utleniania: 1. Początkowe stadia procesu utleniania: − adsorpcja cząsteczek gazu, − chemisorpcja tego gazu z wytworzeniem jonów utleniacza, − tworzenie się zarodków fazy produktu utleniania, − rozrost zarodków – przy stałej lub nawet malejącej w czasie liczbie zarodków – prowadzący do utworzenia się ciągłej warstwy produktu reakcji. 2. Procesy transportu materii przez zgorzelinę: − dyfuzja jonów metalu wraz z równoważną liczbą elektronów od granicy faz metal – zgorzelina do powierzchni warstwy przez defekty sieci krystalicznej produktu utleniania (dyfuzja odrdzeniowa), − dyfuzja jonów utleniacza od granicy faz zgorzelina – gaz do powierzchni metalu oraz równocześnie dyfuzja elektronów w kierunku przeciwnym (dyfuzja dordzeniowa), − równoczesna i przeciwnie skierowana dyfuzja sieciowa obu reagentów – jonów i elektronów, − dyfuzja po granicach ziarn jednego lub obu reagentów – zjonizowanych lub atomowych, a nawet cząsteczek. W zależności od czasu reakcji, temperatury i ciśnienia środowiska utleniającego oraz natury produktu reakcji jeden z procesów cząstkowych decydować może o szybkości i charakterze przebiegu tworzenia się zgorzeliny. Dlatego też istnieje wiele zależności, opisujących w pewnych granicach temperatur i przedziałach czasowych przebiegi utleniania określonych metali i stopów. Zależność grubości warstwy tlenkowej tworzącej się na metalu w czasie t opisują równania przedstawione w formie wykresu na rysunku 2.
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne
2
O tym, według jakiego przebiegu zachodzi wzrost warstwy, decyduje względna grubość warstwy i częściowo wartość stosunku Vp/Vm, gdzie Vp jest objętością produktu reakcji, a Vm objętością metalu. Jeżeli wartość stosunku Vp/Vm > 1 tworzą się warstwy o charakterze ochronnym (objętość produktu reakcji jest większa niż objętość metalu). Jeśli natomiast Rys. 2. Zależności przedstawiające Vp/Vm < 1 powstające warstwy nie przebieg utleniania metali (∆m – przyrost mają charakteru ochronnego (objętość masy związanego utleniacza, S – produktu reakcji jest mniejsza niż powierzchnia próbki metalu, t - czas) [1]. objętość metalu). W pierwszym przypadku wzrostowi warstwy towarzyszą naprężenia ściskające sprzyjające utrzymaniu własności ochronnych, natomiast w drugim przypadku występują naprężenia rozciągające sprzyjające pękaniu. Skład fazowy zgorzeliny zależy przede wszystkim od warunków reakcji. Jeżeli proces utleniania przebiega pod ciśnieniem nie przekraczającym prężności rozkładowej związku o wyższym stopniu utleniania metalu, to zgorzelina jest jednofazowa. W tej samej jednak temperaturze, lecz przy ciśnieniu odpowiednio wyższym, tworzyć się może zgorzelina dwufazowa lub nawet trójfazowa. Tak np. podczas utleniania żelaza w temperaturze 1000°C w mieszaninie CO– CO2 o tak dobranym składzie, że cząstkowe ciśnienie tlenu nie przekracza prężności rozkładowej Fe3O4 tworzy się homogeniczna zgorzelina, zbudowana wyłącznie z wistytu (Fe1-yO). W atmosferze pary wodnej natomiast powstaje w tej samej temperaturze zgorzelina dwufazowa, zbudowana z wistytu i magnetytu. Prężność cząstkowa tlenu w tym środowisku, wynikająca z równowagi H2O (g) ↔ H2 + ½ O2 jest większa od prężności rozkładowej Fe3O4, jednakże równocześnie mniejsza od prężności rozkładowej Fe2O3. W powietrzu wreszcie tworzy się zgorzelina trójfazowa, prężność cząstkowa tlenu w tej temperaturze przewyższa prężność rozkładową Fe2O3 – trzeciego tlenku żelaza, w którym średni stopień utlenienia metalu jest największy. Zgorzelina składa się wówczas z trzech równolegle do podłoża ułożonych warstw, przy czym z powierzchnią metalu graniczy zawsze warstwa zbudowana ze związku, w którym metal występuje na najniższym stopniu utlenienia, podczas gdy z atmosferą utleniającą – warstwa o najwyższym stopniu utlenienia metalu. Stosunek grubości warstw zgorzeliny wielofazowej jest z reguły niezależny od czasu reakcji, a nie zmienia się w miarę wzrostu grubości całej zgorzeliny. Wynika to stąd, że proces narastania każdej warstwy zgorzeliny zwartej determinowany jest w zakresie wysokich temperatur dyfuzją, a wiec przebiega wg tego samego prawa kinetycznego. Względna grubość warstw jest natomiast funkcją temperatury. Występuje przy tym pewna prawidłowość polegająca na tym, że w miarę podwyższania temperatury
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne 3
względna grubość wewnętrznej warstwy, w której metal występuje na najniższym stopniu utlenienia, szybko rośnie, obejmując swym zasięgiem niemal całą zgorzelinę (rys. 3). Jak wynika z tego wykresu, w temperaturze 600°C jedynie połowa całej zgorzeliny zbudowana jest z wistytu, podczas gdy w temperaturze zaledwie o 100°C wyższej faza ta stanowi już główną część produktów utleniania żelaza. Taki skład fazowy zgorzelin heterogenicznych na metalach wynika z faktu, iż w zakresie wysokich temperatur stężenie defektów sieciowych w związkach, w których metal występuje na najniższym stopniu utlenienia, jest z reguły znacznie większe od stężenia tych defektów w sieci krystalicznej innych związków tego metalu z utleniaczem. Rys. 3. Wpływ temperatury na fazowy skład zgorzeliny tlenkowej Szybkość narastania warstwy zgorzeliny, graniczącej z powierzchnią metalu, jest na żelazie [1]. wielokrotnie większa od szybkości tworzenia się pozostałych warstw. Utlenianie metali i stopów w atmosferach wieloskładnikowych jest nieporównanie bardziej interesujące niż w środowiskach zawierających jeden tylko składnik agresywny. Środowiska przemysłowe, a w szczególności gazy spalinowe w przemyśle energetycznym, środowiska gazowe w silnikach turbinowych, odrzutowych i rakietowych oraz gazy i pary we wszystkich w zasadzie technologiach chemicznych zawierają z reguły co najmniej dwa, a często więcej składników agresywnych (tlen, siarka, chlorowce, siarczany, tlenki itp.). Korozja materiałów metalicznych w takich środowiskach przebiega znacznie szybciej niż w atmosferze tlenu, a nawet siarki lub chloru, przy czym jest często nierównomierna, co powoduje gwałtowne zniszczenia lub uszkodzenia części konstrukcyjnej. Specyfika tego typu korozji gazowej jest tak wyraźna, że w międzynarodowej literaturze fachowej wprowadzono dla niej specjalne określenie – hot corrosion w odróżnieniu od high temperature corrosion lub gas corrosion, stosowanych w odniesieniu do wysokotemperaturowej korozji metali i stopów w atmosferach zawierających jeden tylko składnik agresywny. Hot corrosion – korozja w gorących gazach wieloskładnikowych – jest niezwykle złożona zarówno z termodynamicznego i kinetycznego punktu widzenia, jak i ze względu na skomplikowaną budowę morfologiczną i fazową zgorzeliny oraz strefy wewnętrznego utleniania. Przebieg ćwiczenia: 1. Próbki ze stali węglowej i stali H17 oczyścić papierem ściernym o gradacji 200, 400 i 600. Po każdorazowej zmianie papieru powierzchnię próbki przepłukać bieżącą wodą. Po przepłukaniu wodą należy przepłukać złącze acetonem i wysuszyć suszarką.
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne 4
2. Wyznaczyć pole powierzchni poszczególnych próbek. 3. Próbki zważyć na wadze analitycznej z dokładnością do 0,0001 g. 4. Umieścić próbki na 30 minut w piecach nagrzanych do temperatur 800, 900 i 1000°C. 5. Po wyjęciu próbek z pieca opisać wygląd powierzchni próbek (np. jakość powstałej zgorzeliny, kolor warstwy nalotowej). 6. Zważyć próbki, dane umieścić w tabeli:
Pole Oznacze- powierzchni L.p. próbki S nie próbki [mm2] 1 2 3 4 5 6 Czas wygrzewania t [s] Temperatura wygrzewania T [°C] Waga próbki przed włożeniem do pieca m1 [g] Waga próbki po wyjęciu z pieca m2 [g] Różnica mas ∆m [g]
7. Sporządzić dla każdej próbki wykres zależności ∆m/S od temperatury T. Zagadnienia do przygotowania 1. Mechanizm chemiczny korozji. 2. Walory ochronne produktu korozji gazowej. Reguła Pillinga – Bedwortha. 3. Przebieg reakcji utleniania w czasie. 4. Sposoby ochrony metali przed korozją gazową. Literatura: 1. S. Mrowec: „Korozja gazowa” 2. H. Uhlig: „Korozja i jej zapobieganie”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 1976, 3. G. Wranglen: „Podstawy korozji i ochrony metali”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 1975, 4. L. A. Dobrzański: „Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 2002, 5. J. Baszkiewicz, M. Kamiński: „Podstawy korozji materiałów”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1997. 6. J. Głuszek, M. Danielewski: Ćwiczenia rachunkowe z korozji i ochrony przed korozją, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1990.
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne
5
03_Korozja gazowa
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA PRZEDMIOT: KOROZJA I OCHRONA PRZED KOROZJĄ ĆWICZENIA LABORATORYJNE Temat ćwiczenia: KOROZJA GAZOWA Cel ćwiczenia Zapoznanie się z mechanizmem korozji gazowej, kinetyką utleniania metali i stopów oraz metodami ochrony przed korozją gazową. Wstęp Korozją nazywa się stopniowe niszczenie tworzywa pod wpływem chemicznego oddziaływania środowiska. Korozja chemiczna jest spowodowana oddziaływaniem suchych gazów lub cieczy nieprzewodzących prądu elektrycznego. Korozyjne działanie suchych gazów jest szczególnie intensywne w podwyższonych temperaturach. Na przykład wodór powoduje „chorobę wodorową miedzi”, gdy wnika do metalu zawierającego zanieczyszczenia tlenowe np. Cu2O. Wytworzona w trakcie redukcji para wodna dąży do wydobycia się z metalu i wywołuje pęknięcia. Dwutlenek siarki i siarkowodór atakują m.in. srebro, miedź i nikiel. Powietrze i gazy spalinowe mogą wywołać odwęglanie stali i jej utlenienie. Tworzący się w wyniku utleniania produkt reakcji może być – w zależności od warunków zewnętrznych i składu tworzyw – lotny, ciekły lub stały. Produkt ten tworzy się z reguły na powierzchni metalu; w pewnych warunkach proces utleniania może zachodzić również w głębi fazy metalicznej w (wyniku rozpuszczania się w niej utleniacza (utlenianie wewnętrzne). Tworzenie się ciekłych i gazowych produktów utleniania metali oraz stopów należy raczej do odosobnionych przypadków. Na ogół na metalach tworzą się w szerokim zakresie temperatur stałe produkty utleniania, które w zależności od szybkości powstawania określa się nazwą zgorzelin lub warstw nalotowych. Jeżeli tworząca się na powierzchni metalu warstwa produktu reakcji przekracza już w pierwszych sekundach powstawania grubość rzędu 102 nm, to określa się ją nazwą zgorzeliny. Jeżeli natomiast przebieg procesu utleniania jest bardzo powolny, tak, że po upływie bardzo długiego czasu – rzędu setek godzin – grubość warstewki produktu nie osiąga tej wartości krytycznej, to określa się ją nazwą warstwy nalotowej. Na ogół warstwy nalotowe są zwarte i jednofazowe na całym przekroju, a zgorzeliny – zarówno na metalach czystych, jak i stopach – wykazują najczęściej budowę wielowarstwową. W podwyższonych i wysokich temperaturach proces utleniania zachodzi dzięki dyfuzji jednego lub obu reagujących substratów przez warstwę produktu. W najprostszym przypadku – utleniania czystego metalu i tworzenia się jednofazowej zwartej zgorzeliny − proces ten przedstawić można schematycznie (rys. 1).
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne 1
W układzie fazowym metal – tlenek powierzchnia graniczna działa jako anoda (reakcja Me → Me2+ + 2e), a zewnętrzna część warstwy tlenkowej – jako katoda (reakcja ½O2 + 2e- → O2-), natomiast cała warstwa tlenkowa będąc półprzewodnikiem, Rys. 1. Schemat powstawania zgorzeliny na spełnia jednocześnie rolę obwodu zewnętrznego i roztworu elektrolitu w metalu [1]. tym ogniwie. Reakcja utleniania metalu jest – mimo formalnej prostoty – bardzo złożona, gdyż składa się na nią wiele elementarnych procesów cząstkowych, wzajemnie sprzężonych. Szybkości tych procesów różnią się znacznie oraz zależą w zasadniczo odmienny sposób od parametrów zewnętrznych – temperatury i ciśnienia. Stadia procesu utleniania: 1. Początkowe stadia procesu utleniania: − adsorpcja cząsteczek gazu, − chemisorpcja tego gazu z wytworzeniem jonów utleniacza, − tworzenie się zarodków fazy produktu utleniania, − rozrost zarodków – przy stałej lub nawet malejącej w czasie liczbie zarodków – prowadzący do utworzenia się ciągłej warstwy produktu reakcji. 2. Procesy transportu materii przez zgorzelinę: − dyfuzja jonów metalu wraz z równoważną liczbą elektronów od granicy faz metal – zgorzelina do powierzchni warstwy przez defekty sieci krystalicznej produktu utleniania (dyfuzja odrdzeniowa), − dyfuzja jonów utleniacza od granicy faz zgorzelina – gaz do powierzchni metalu oraz równocześnie dyfuzja elektronów w kierunku przeciwnym (dyfuzja dordzeniowa), − równoczesna i przeciwnie skierowana dyfuzja sieciowa obu reagentów – jonów i elektronów, − dyfuzja po granicach ziarn jednego lub obu reagentów – zjonizowanych lub atomowych, a nawet cząsteczek. W zależności od czasu reakcji, temperatury i ciśnienia środowiska utleniającego oraz natury produktu reakcji jeden z procesów cząstkowych decydować może o szybkości i charakterze przebiegu tworzenia się zgorzeliny. Dlatego też istnieje wiele zależności, opisujących w pewnych granicach temperatur i przedziałach czasowych przebiegi utleniania określonych metali i stopów. Zależność grubości warstwy tlenkowej tworzącej się na metalu w czasie t opisują równania przedstawione w formie wykresu na rysunku 2.
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne
2
O tym, według jakiego przebiegu zachodzi wzrost warstwy, decyduje względna grubość warstwy i częściowo wartość stosunku Vp/Vm, gdzie Vp jest objętością produktu reakcji, a Vm objętością metalu. Jeżeli wartość stosunku Vp/Vm > 1 tworzą się warstwy o charakterze ochronnym (objętość produktu reakcji jest większa niż objętość metalu). Jeśli natomiast Rys. 2. Zależności przedstawiające Vp/Vm < 1 powstające warstwy nie przebieg utleniania metali (∆m – przyrost mają charakteru ochronnego (objętość masy związanego utleniacza, S – produktu reakcji jest mniejsza niż powierzchnia próbki metalu, t - czas) [1]. objętość metalu). W pierwszym przypadku wzrostowi warstwy towarzyszą naprężenia ściskające sprzyjające utrzymaniu własności ochronnych, natomiast w drugim przypadku występują naprężenia rozciągające sprzyjające pękaniu. Skład fazowy zgorzeliny zależy przede wszystkim od warunków reakcji. Jeżeli proces utleniania przebiega pod ciśnieniem nie przekraczającym prężności rozkładowej związku o wyższym stopniu utleniania metalu, to zgorzelina jest jednofazowa. W tej samej jednak temperaturze, lecz przy ciśnieniu odpowiednio wyższym, tworzyć się może zgorzelina dwufazowa lub nawet trójfazowa. Tak np. podczas utleniania żelaza w temperaturze 1000°C w mieszaninie CO– CO2 o tak dobranym składzie, że cząstkowe ciśnienie tlenu nie przekracza prężności rozkładowej Fe3O4 tworzy się homogeniczna zgorzelina, zbudowana wyłącznie z wistytu (Fe1-yO). W atmosferze pary wodnej natomiast powstaje w tej samej temperaturze zgorzelina dwufazowa, zbudowana z wistytu i magnetytu. Prężność cząstkowa tlenu w tym środowisku, wynikająca z równowagi H2O (g) ↔ H2 + ½ O2 jest większa od prężności rozkładowej Fe3O4, jednakże równocześnie mniejsza od prężności rozkładowej Fe2O3. W powietrzu wreszcie tworzy się zgorzelina trójfazowa, prężność cząstkowa tlenu w tej temperaturze przewyższa prężność rozkładową Fe2O3 – trzeciego tlenku żelaza, w którym średni stopień utlenienia metalu jest największy. Zgorzelina składa się wówczas z trzech równolegle do podłoża ułożonych warstw, przy czym z powierzchnią metalu graniczy zawsze warstwa zbudowana ze związku, w którym metal występuje na najniższym stopniu utlenienia, podczas gdy z atmosferą utleniającą – warstwa o najwyższym stopniu utlenienia metalu. Stosunek grubości warstw zgorzeliny wielofazowej jest z reguły niezależny od czasu reakcji, a nie zmienia się w miarę wzrostu grubości całej zgorzeliny. Wynika to stąd, że proces narastania każdej warstwy zgorzeliny zwartej determinowany jest w zakresie wysokich temperatur dyfuzją, a wiec przebiega wg tego samego prawa kinetycznego. Względna grubość warstw jest natomiast funkcją temperatury. Występuje przy tym pewna prawidłowość polegająca na tym, że w miarę podwyższania temperatury
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne 3
względna grubość wewnętrznej warstwy, w której metal występuje na najniższym stopniu utlenienia, szybko rośnie, obejmując swym zasięgiem niemal całą zgorzelinę (rys. 3). Jak wynika z tego wykresu, w temperaturze 600°C jedynie połowa całej zgorzeliny zbudowana jest z wistytu, podczas gdy w temperaturze zaledwie o 100°C wyższej faza ta stanowi już główną część produktów utleniania żelaza. Taki skład fazowy zgorzelin heterogenicznych na metalach wynika z faktu, iż w zakresie wysokich temperatur stężenie defektów sieciowych w związkach, w których metal występuje na najniższym stopniu utlenienia, jest z reguły znacznie większe od stężenia tych defektów w sieci krystalicznej innych związków tego metalu z utleniaczem. Rys. 3. Wpływ temperatury na fazowy skład zgorzeliny tlenkowej Szybkość narastania warstwy zgorzeliny, graniczącej z powierzchnią metalu, jest na żelazie [1]. wielokrotnie większa od szybkości tworzenia się pozostałych warstw. Utlenianie metali i stopów w atmosferach wieloskładnikowych jest nieporównanie bardziej interesujące niż w środowiskach zawierających jeden tylko składnik agresywny. Środowiska przemysłowe, a w szczególności gazy spalinowe w przemyśle energetycznym, środowiska gazowe w silnikach turbinowych, odrzutowych i rakietowych oraz gazy i pary we wszystkich w zasadzie technologiach chemicznych zawierają z reguły co najmniej dwa, a często więcej składników agresywnych (tlen, siarka, chlorowce, siarczany, tlenki itp.). Korozja materiałów metalicznych w takich środowiskach przebiega znacznie szybciej niż w atmosferze tlenu, a nawet siarki lub chloru, przy czym jest często nierównomierna, co powoduje gwałtowne zniszczenia lub uszkodzenia części konstrukcyjnej. Specyfika tego typu korozji gazowej jest tak wyraźna, że w międzynarodowej literaturze fachowej wprowadzono dla niej specjalne określenie – hot corrosion w odróżnieniu od high temperature corrosion lub gas corrosion, stosowanych w odniesieniu do wysokotemperaturowej korozji metali i stopów w atmosferach zawierających jeden tylko składnik agresywny. Hot corrosion – korozja w gorących gazach wieloskładnikowych – jest niezwykle złożona zarówno z termodynamicznego i kinetycznego punktu widzenia, jak i ze względu na skomplikowaną budowę morfologiczną i fazową zgorzeliny oraz strefy wewnętrznego utleniania. Przebieg ćwiczenia: 1. Próbki ze stali węglowej i stali H17 oczyścić papierem ściernym o gradacji 200, 400 i 600. Po każdorazowej zmianie papieru powierzchnię próbki przepłukać bieżącą wodą. Po przepłukaniu wodą należy przepłukać złącze acetonem i wysuszyć suszarką.
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne 4
2. Wyznaczyć pole powierzchni poszczególnych próbek. 3. Próbki zważyć na wadze analitycznej z dokładnością do 0,0001 g. 4. Umieścić próbki na 30 minut w piecach nagrzanych do temperatur 800, 900 i 1000°C. 5. Po wyjęciu próbek z pieca opisać wygląd powierzchni próbek (np. jakość powstałej zgorzeliny, kolor warstwy nalotowej). 6. Zważyć próbki, dane umieścić w tabeli:
Pole Oznacze- powierzchni L.p. próbki S nie próbki [mm2] 1 2 3 4 5 6 Czas wygrzewania t [s] Temperatura wygrzewania T [°C] Waga próbki przed włożeniem do pieca m1 [g] Waga próbki po wyjęciu z pieca m2 [g] Różnica mas ∆m [g]
7. Sporządzić dla każdej próbki wykres zależności ∆m/S od temperatury T. Zagadnienia do przygotowania 1. Mechanizm chemiczny korozji. 2. Walory ochronne produktu korozji gazowej. Reguła Pillinga – Bedwortha. 3. Przebieg reakcji utleniania w czasie. 4. Sposoby ochrony metali przed korozją gazową. Literatura: 1. S. Mrowec: „Korozja gazowa” 2. H. Uhlig: „Korozja i jej zapobieganie”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 1976, 3. G. Wranglen: „Podstawy korozji i ochrony metali”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 1975, 4. L. A. Dobrzański: „Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo”, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa, 2002, 5. J. Baszkiewicz, M. Kamiński: „Podstawy korozji materiałów”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1997. 6. J. Głuszek, M. Danielewski: Ćwiczenia rachunkowe z korozji i ochrony przed korozją, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1990.
KOROZJA GAZOWA – ćwiczenia laboratoryjne
5
