3.4.1. Влияние внешних факторов

Температура

Температура - это мощный внешний фактор. Характер влияния температуры на скорость окисления металла определяется зависимостью константы скорости реакции окисления (К) и коэффициента диффузии (D) от температуры –  и  описываются одним и тем же уравнением (уравнение Аррениуса):

,                                                        (3.33)

где К0 - константа; Е - энергия активации химической реакции.

 ,                                                     (3.34)

где D0 – константа;
 Е - энергия активации диффузии.

Таким образом, вне зависимости от типа контролирующей стадии процесса окисления, с повышением температуры скорость окисления резко возрастает.

Колебания температуры, особенно переменный нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металла, так как в защитной пленке образуются трещины.

 Состав газовой фазы

Влияние состава газовой фазы на скорость коррозии металла велико, специфично и изменяется с температурой. В частности, на скорость окисления железа и стали, особенно сильно влияют кислород,  соединения  серы, водяные пары.

Приведенные ниже данные свидетельствуют о зависимости относительной скорости  коррозии стали с 0,17% С от состава газовой фазы при 900 оС:

чистый воздух--------------------------100%;

чистый воздух + 2%SO2--------------118%;

чистый воздух + 5%H2O -------------134%;

кислород --------------------------------200%;

чистый воздух + 5%SO2 +
5%H2O--276%.

Значительное влияние на коррозию сталей и сплавов оказывают продукты горения топлива, содержащие ванадий (например, V2O5).

Это соединение  находится в золе от сжигания дешевого топлива − мазута, нефтепродуктов. Зола, налипая на металл, увеличивает скорость его коррозии в десятки раз. Причина этому − “ванадиевая коррозия”, обусловленная легкоплавкостью V2O5 , и его  способностью офлюсовывать (переводить в жидкое состояние) химические соединения золы и окалины, что снижает защитные свойства последней, а также участвовать в процессе окисления:

4Fe+3V2O5 =2Fe2O3 + 3V2O3,                                      (3.35)

V2O3+O2  = V2O5,                                                              (3.36)

V2O5+Fe2O3=2FeVO4.                                                     (3.37)

Повышение содержания СО
в газовой фазе понижет скорость коррозии углеродистых и низколегированных сталей, но при больших количествах СО в газовой фазе может произойти науглероживание поверхности стали. При этом возможны следующие химические реакции:

2CO+O2=2CO2,                                                                (3.38)

2CO=Cсаж+CO2.                                                               (3.39)

Давление окислителя

Если бы поверхность металла не была бы покрыта оксидной пленкой, то скорость окисления была бы пропорциональна парциальному давлению окислителя (для двухатомных газов ~).

Но так как  поверхность металла покрыта слоем оксида, то зависимость скорости окисления от величины парциального давления окисляющей газа может быть различной в зависимости от строения защитной пленки.

Например, при окислении железа при 700 - 950оС скорость окисления не зависит от Po2.

Скорость движения газовой фазы

Окисление, как гетерогенный процесс, определяется скоростью подвода и отвода реагентов в зону реакции. Поэтому, чем больше скорость движения потока газа, тем больше и скорость окисления металла.

Режим нагрева металла

Влияние режима нагрева металла может быть рассмотрено в контексте влияния колебаний температуры. То есть переменные нагрев и охлаждение увеличивают скорость окисления ввиду нарушения сохранности защитной пленки.