Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с высокотемпературной коррозии )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Высокотемпературная серная коррозия патрубка из 12 CrMo 19 5

Высокотемпературная коррозия - это механизм коррозии, который имеет место в газовых турбинах , дизельных двигателях , печах или другом оборудовании, контактирующем с горячим газом, содержащим определенные загрязнители. Топливо иногда содержит соединения или сульфаты ванадия, которые при сгорании могут образовывать соединения с низкой температурой плавления. Эти жидкие расплавленные соли оказывают сильное коррозионное воздействие на нержавеющую сталь и другие сплавы, обычно инертные против коррозии и высоких температур. Другие высокотемпературные коррозии включают высокотемпературное окисление , [1]сульфидирование и карбонизация. Высокотемпературное окисление и другие типы коррозии обычно моделируются с использованием модели Дил-Гроув для учета процессов диффузии и реакции.

Сульфаты [ править ]

Два типа сульфата индуцированного горячая коррозия , как правило , отличается: Тип I проходит выше точки плавления из сульфата натрия и типа II происходит ниже точки плавления сульфата натрия , но в присутствии небольших количеств SO 3 . [2] [3]

В типе I защитная окалина растворяется расплавом соли. Сера высвобождается из соли и диффундирует в металлическую основу, образуя дискретные серо-синие сульфиды алюминия или хрома, так что после удаления солевого слоя сталь не может восстановить новый защитный оксидный слой. Сульфаты щелочных металлов образуются из триоксида серы и натрийсодержащих соединений. Поскольку образование ванадатов предпочтительно, сульфаты образуются только в том случае, если количество щелочных металлов превышает соответствующее количество ванадия. [3]

Такое же нападение наблюдается у сульфата калия и магния .

Ванадий [ править ]

Ванадий присутствует в нефти , особенно из Канады , западной части США , Венесуэлы и Карибского региона, в форме порфириновых комплексов. [4] Эти комплексы концентрируются на высококипящих фракциях, которые составляют основу тяжелых мазутов . Также присутствуют остатки натрия, в основном от хлорида натрия и химикатов для обработки отработанного масла. Более 100 ppm натрия и ванадия образуют золу, способную вызвать коррозию золы топлива . [4]

Большинство видов топлива содержат небольшие количества ванадия . Ванадий окисляется до различных ванадатов . Расплавленные ванадаты представить в виде отложений на металле может поток оксида весов и пассивации слоев . Кроме того, присутствие ванадия ускоряет диффузию кислорода через слой плавленой соли к металлической подложке; ванадаты могут присутствовать в полупроводниковой или ионной форме, где полупроводниковая форма имеет значительно более высокую коррозионную активность, поскольку кислород транспортируется через кислородные вакансии.. Ионная форма, напротив, переносит кислород за счет диффузии ванадатов, которая происходит значительно медленнее. Полупроводниковая форма богата пятиокиси ванадия. [3] [5]

При высоких температурах или более низкой доступности кислорода, тугоплавкие оксиды - диоксид ванадия и ванадий триоксид - форма. Они не вызывают коррозии. Однако в наиболее обычных для горения условиях образуется пятиокись ванадия . Вместе с оксидом натрия образуются ванадаты различного состава. Ванадаты состава, близкого к Na 2 O, 6 V 2 O 5, имеют самые высокие скорости коррозии при температурах от 593 ° C до 816 ° C; при более низких температурах ванадат находится в твердом состоянии, при более высоких температурах ванадаты с более высокой долей ванадия обеспечивают более высокую скорость коррозии. [5] [3]

Растворимость оксидов пассивирующего слоя в расплавленных ванадатах зависит от состава оксидного слоя. Оксид железа (III) легко растворяется в ванадатах между Na 2 O, 6 V 2 O 5 и 6 Na 2 O.V 2 O 5 при температурах ниже 705 ° C в количествах, равных массе ванадата. Такой состав золы обычен, что усугубляет проблему. Оксид хрома (III) , оксид никеля (II) , и оксид кобальта (II) ,менее растворимы в ванадатах; они превращают ванадаты в менее агрессивную ионную форму, а их ванадаты прочно прилипают, тугоплавкие и действуют как кислородные барьеры. [5] [3]

Скорость коррозии из-за ванадатов можно снизить за счет уменьшения количества избыточного воздуха для горения (таким образом, образуя преимущественно тугоплавкие оксиды), огнеупорных покрытий открытых поверхностей или использования сплавов с высоким содержанием хрома, например 50% Ni / 50% Cr или 40% Ni / 60% Cr.[6]

Наличие натрия в соотношении 1: 3 дает самую низкую температуру плавления, и этого следует избегать. Эта точка плавления 535 ° C может вызвать проблемы в горячих точках двигателя, таких как головки поршней , седла клапанов и турбокомпрессоры . [5] [3]

Свинец [ править ]

Свинец может образовывать легкоплавкий шлак, способный флюсовать защитные окалины. Свинец чаще известен тем, что вызывает коррозионное растрескивание под напряжением в обычных материалах при контакте с расплавленным свинцом. Склонность свинца к растрескиванию известна уже некоторое время, поскольку большинство сплавов на основе железа, включая стальные емкости и емкости для ванн с расплавленным свинцом, обычно разрушаются из-за растрескивания. [7]

См. Также [ править ]

  • Внутреннее окисление
  • Модель Дил-Гроув
  • Термическое окисление
  • Коррозионная инженерия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Биркс, N .; Мейер, Джеральд Х .; Петтит, Ф.С. (2006). Введение в высокотемпературное окисление металлов (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-511-16162-X. OCLC  77562951 .
  2. ^ Янг, Дэвид Джон (2008). Высокотемпературное окисление и коррозия металлов . ISBN 978-0-08-044587-8.
  3. ^ Б с д е е Lai, G. Y (январь 2007). Высокотемпературная коррозия и применение материалов . п. 321. ISBN. 978-0-87170-853-3.
  4. ^ a b Бранан, Карл (16 августа 2005 г.). Эмпирические правила для инженеров-химиков: руководство по быстрым и точным решениям повседневных технологических проблем . п. 293. ISBN 978-0-7506-7856-8. Архивировано 18 апреля 2018 года . Проверено 8 февраля 2021 .
  5. ^ a b c d Чилингар, Георг V; Йен Дэ Фу (1978-01-01). Битумы, асфальты и битуминозные пески . п. 232. ISBN. 978-0-444-41619-3.
  6. ^ Карл Бранан Эмпирические правила для инженеров-химиков: руководство по быстрым и точным решениям повседневных технологических проблем. Архивировано 18 апреля 2018 г. в Wayback Machine Gulf Professional Publishing, 2005, ISBN 0-7506-7856-9 стр. 294 
  7. ^ Фонтана, Марс Г. (1987). Коррозионная техника (3-е международное изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-100360-6. OCLC  77545140 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Информация о горячей коррозии