Kimyoviy korroziya

Kimyoviy korroziya.

REJA:

1. 
   Gazli muhitdagi korroziya.
   
2. 
   Gaz-vodorod korroziyasi.
   
3. 
   Oltingugurt birikmalari muhitidagi korroziya.
   
4. 
   Korroziyaning ayrim xollari.
   

4.1. Gazli muhitdagi korroziya

Kimyoviy korroziyada metall sirti tarkibida kislorod bo‘lgan gazli muhitlarda oksidlanadi. Tashqi muhitlar quruq-havo, quruq suv bo‘g‘lari va toza kislorod bo‘lishi mumkin.

Gazli muhitdan metall sirtiga adsorbsiyalangan kislorod molekulasi, adsorbsiya natijasida ajralgan issiqlik ta’sirida atomlarga ajraladi va elektronlarning qayta taqsimlanishi bilan atomlar ionlar holatiga o‘tadi. Metall sirtidagi atom oksidlanadi - eletronini yo‘qotadi, kislorod atomi tiklanadi - elektronlarni qabul qiladi; ya’ni qo‘yidagicha jarayon sodir bo‘ladi:
Me Me ²⁺ + 2e; O+2e  O^2- ; Me²⁺+O^2-  MeO
Ionlarning kimyoviy œzaro ta’sirida sirtda kristall kimyoviy reaksiya maxsuloti hosil bœlishi bilan oksidlanish jarayoni tugaydi.
O‘z-o‘zidan oksidlanish extimoli sodir bo‘ladigan kimyoviy reaksiya standart termodinamik potensiali ishorasi o‘zgarishi bilan aniqlanadi. G O da oksidlanish extimoli kuzatiladi.
Oksidlanish tezligi sirtda hosil bo‘luvchi oksidlarning himoyalash xossalariga bog‘liq. Zich oksid qatlamlar yaxshi himoyalash xususiyatiga ega.
Oksid qatlamlarining hosil bo‘lishi oksid va metall hajmlari nisbati - hajmiy koefitsent  = V _m0 / V_m ga bog‘liq.
 = 1,0 .... 2,5 da oksid qatlam zich va,  1 da oksid qatlam g‘ovak bo‘ladi,   2,5 da oksid qatlam metall sirtidan qo‘porilib tushadi.
Tabiiy sharoitlarda (t=25⁰S) metall sirtida hosil bo‘ladigan oksid qatlamlar yupqa bo‘lsada (3...10 nm) sirtni himoyalash qobiliyatiga ega.
Metall oksidlari ionli turdagi bog‘lanishli oraliq fazalar bo‘lib oksid panjarasida metall yoki kislorod ionlari ko‘p bo‘ladi. Qatlamdagi nuqsonlarning bo‘lishi uning himoyalash xossasini kamaytiradi. CuO va Cr₂O₃ nuqsonlarsiz bo‘lgani uchun juda yaxshi himoyalash xossalariga egadir. Bu holda sirtda yupqa bo‘lsada zich oksid qatlami hosil bo‘ladi.
Oksidlanish tezligi dh/d qo‘yidagi tenglama bilan ifodalanadi.
dh/d = (dh/d)ye^{-Ye / RT} yoki K = Aye^{-Ye / RT}
Bu tenglama Arrenius tenglamasi deyiladi. Haroratning o‘zgarishi va oksidlanish sharoitlari oksid qatlam o‘sishiga va oksidlarining tarkibiy o‘zgarishlariga olib keladi.
Misni havoda t =200 ... 400⁰ da oksidlaganda CuO, t  400⁰ S da esa nuqsonli kristall panjaralarga ega bo‘lgan Cu₂O hosil bo‘ladi.
Temir oddiy atmosfera sharoitida Fe₂O₃ (gematit) bilan qoplangan bo‘ladi. Harorat t570⁰ S da Fe₂O₃ va Fe₃O₄ (magnetit), t  570⁰ S da Fe₂O₃, Fe₃O₄ va FeO (vyustit) murakkab tarkibdagi oksidli qatlam hosil bo‘ladi.
Metallarning yuqori haroratlarda gazli muhitlarda korroziyaga qarshilik ko‘rsatish qobiliyati «issiqbardoshlik» deyiladi. Metall issiqbardoshligi tashqi va ichki omillarga bog‘liq bo‘ladi. Metall kimyoviy tarkibi, strukturasi va sirtiga ishlov berish tozaligi ichki omillar bo‘lsa, tashqi omillar harorat, gazli muhit tarkibi, muhitning xarakat tezligi, oksidlovchi muhitning parsial bosimi kabilardir.
Gazli muhitlarda korroziyadan saqlanish uchun qo‘yidagi asosiy himoya usullari mavjud:
- ishlatilishi sharoitiga qarab yuqori issiqbardosh po‘lat va qotishmalar qo‘llanishi:
- termodifuzion, plazma va elektron-nur usullarida olinadigan himoya qoplamalari:
- ishchi muhitiga ingibitorlar kiritish:
- konstruktiv usullar - detal sirt haroratini pasaytirish, muhit xarakat tezligini kamaytirish:
- texnologik usullarda termik va kimyoviy-termik ishlov berish:
- mikroiqlim va himoyalovchi atmosfera hosil qilish.
4.2. Gaz - vodorod korroziyasi

Oddiy sharoitlarda (normal bosim va xaroratda) vodorod temir va uning qotishmalari korrozion bardoshligiga ta’sir kursatmaydi. Yuqori xaroratda va bosimda po‘lat sirtida vodorod diffuziyasi natijasida vodorod korroziyasi sodir bo‘ladi. Vodorod po‘lat sirti bilan ta’sirlanishi natijasida undagi uglerod bilan birikadi:

2 N₂ + Fe₂S  3 Fe + SN₄
Metan SN₄ ning, xamda vodorod diffuziyasi natijasida gidrid va qattiq eritmalarning hosil bulishi po‘lat xossalarini keskin kamaytiradi. Korrozion jarayon oshishi bilan birgalikda mustahkamlik va plastik xossalar pasayadi. Ayniksa bu xodisa t  250⁰ C , P  5 MPa sezilarli bo‘ladi.
Vodorod korroziyasining tezligi bosim va xaroratga boglik bo‘lganligi uchun po‘latlarning vodorodli muhitlarda kullash maksadida uglerodsizlanish chukurligi urganiladi. Chuzuvchi kuchlanishlar xam vodorod korroziyasi tezligini oshiradi.
Po‘latlarni kuchli karbid hosil kiluvchi elementlar: (Cr, V, Ti, Mo, Nb) bilan legirlash uglerodsizlanishga tuskinlik kiladi va vodorod korroziyasiga qarshi bardoshlilikni oshiradi.
Vodorodli muhitlarda po‘lat 20, 30 XMA lar t 300⁰ S da , yuqori xromli po‘latlar esa t = 300⁰ .... 600⁰ S oraliqlarda qo‘llaniladi.
Misning mustaxamligiga xam vodorod sezilarli darajada ta’sir kursatadi. Misni xavoda kizdirganda uning sirtida Su₂O hosil bo‘ladi. Xarorat 400 ⁰ S dan oshganda vodorod qotishma ichiga kiradi va Su₂O bilan ta’sirlashadi:
N₂+ Su₂O  2 Su+ N₂O
Suv bugining hosil bulishi natijasida donalar chegarasi buyicha korroziya belgilanadi, korrozion darzlar paydo bo‘ladi. Xuddi shunday xodisa Ag ni t  500⁰S da xavoda va vodorodda kizdirilganda kuzatiladi.

4.3. Oltingugurt birikmalari muhitidagi korroziya

Gaz va neft maxsulotlarini kayta ishlash korxonalardagi jixozlar detallari xar xil po‘latlardan tayyorlanganligi uchun oltingugurt muhitdagi korroziya kup uchraydi.

Korrozion faol bo‘lgan H₂S, SO₂, elementar S va boshka tarkibida S moddalar ta’sirida t  300⁰S da po‘lat juda tez korroziyaga uchraydi. Oltingugurt ta’siridagi korroziyaning oldini olish uchun javobgar detallar yuqori xromli po‘latlardan (25... 30 % Cr) tayyorlanadi. Ularning yanada korroziyaga bardoshliligi Si va Al bilan legirlash (3..5%) orqali erishilish mumkin.
Oltingugurtli birikmalar Su va uning qotishmalariga oddiy xaroratlarda kuchli ta’sir kursatadi, Su bilan ta’sirlashib sulfid va oksid birikmalar hosil kiladi:
4Su + O₂ + 2N₂S  2 Su₂S + 2H₂O
6Su + SO₂  Su₂S + 2Su₂O
Bir tekisda hosil bo‘lgan Su₂S parda korroziyani ozrok sekinlashtiradi.
Mis va uning qotishmalarini oltingugurtli muhitlarda yuqori xaroratlarda kullash tavsiya etilmaydi.
Oltingugurtning Ni bilan uzaro ta’sirida erish xarorati 625 ⁰S bo‘lgan yengil eruvchi evtektika Ni - Ni₂ S₂ hosil bulishi kristalitlararo yemirilishiga olib keladi. Bundan tashkari SO₂ ni nikelni oksidlash mumkin:
2 Ni + SO₂ = Ni S + 2 NiO
Muhitda SO₄ ning bulishi tekis bir maromdagi korroziyani donador korroziyaga aylanishiga sabab bo‘ladi.
4.4. Korroziyaning ayrim xollari