Химиялық коррозия

№16 колледж МКҚК
Сапа менеджменті жүйесі
Орындаған: Ж-56 топ студенті Әбсеит Қайсар Серғазыұлы

 

Химиялық коррозия - сыртқы ортаның әсерінен жүретін металдардың ыдырау үрдісі, яғни металл ортамен химиялық өзара әрекеттеседі. Мұндай әрекеттесу барысында электрлік тоқ пайда болмайды. Химиялық коррозияға:

а) сұйықтық – бейэлектролиттердегі коррозияны

б) газдық коррозияны жатқызады

Газдық коррозия кезінде металдың беті жоғары температурада құрғақ газдармен жанасады. Мысалы, ішкі жану двигетельдерінің, жану шамаларының , реактивтік соплалардың жанар газ әсерінен коррозияға ұшырады.

Сұйықтар – бейэлектролиттерге, яғни электр тогын өткізбейтін сұйықтықтарға негізінен органикалық ерітінділер жатқызылады. Мысалы, спирттер, бензол, фенол, хлороформ, көміртегінің тетрахлориді, мұнай, керосин, бензин және т.б. Сонымен қатар, бейорганикалық заттар – балқыған күкірт, сұйықталған бром және т.б. Органикалық еріткіштер таза күйінде  (сонымен бірге мұнайдың және сұйық отындардың құрамындағы көмірсутектер) металдармен әрекеттесуі өте төмен, алайда шамалы ғана бөтен қоспалар бұл әрекеттесуді жылдамдатады. Коррозиялық үрдістерді мұнайдағы құрамында күкірті бар қосылыстар үдетеді ( мысалы, Н₂S, меркаптандар, күкірттің өзі). Меркаптандар ( R - S Н ) мыстың, никельдің, күмістің, қорғасынның, қалайының және т.б металдың коррозиясын үдетуге себепті. Нәтижесінде  типтес меркаптандар түзіледі.

Мұнайдың құрамындағы Н₂S пен Ғе-мен, Рb-мен, Сu-пен, Аg-пен

әрекеттесіп, сульфидтерді түзеді:

4 Аg + 2Н₂S + О₂ = 2 Аg S + 2Н₂ О

Судың әсерінен құрамында тиоспирттер және Н₂S бар гелий мұнайдың коррозиялық белсенділігі жоғары болады. Су болмаған жағдайда тура қайнату арқылы алынған бензин қара металдардың балқымаларына коррозиялық әсер көрсетпейді. Крекинг – бензиндер металдармен әректтескенде ( Ғе,  Сu, Мg, Рb, Ζп) шайырланып, ортаның қышқылдығы өседі, нәтижеде коррозия пайда болады.

2. Газдық коррозия – химиялық коррозияның анағұрлым көп таралған түрі. Газдық коррозияда металдардың және балқымалардың құрғақ газдармен химиялық әрекеттесуі жүреді. Газдық коррозия жанасу аппараттарының, қозғалтқыштардың жұмысы кезінде байқалады. Газдық коррозияның жүруінің себебі – металдар газдық ортада ( жоғары Р мен Т, °С ) термодинамикалық тұрақсыз болады.

Газдық коррозияға қарапайым мысал: металдың оттегімен әрекеттесуі:

Ме + ½ О₂ ↔ МеО

Осы реакцияның негізгі заңдылықтарын қарастырып өтейік. Металдың тотығуының химиялық реакциясының бағыты газдық қоспадағы оттегінің порциялдық қысымымен (РО₂)  және осы температурадағы тотықтың диссоциациялану қысымымен (P_MeO)анықталады.

Нәтижесінде металдың беткі қабатында тотыққан қабат пайда болады. Осы қабат металдың ары қарай коррозияға ұшырауынан қорғауы мүмкін. Ол қабат алдымен мономолекулярлық, соңынан полимолекулярлық болып түзілуі мүмкін. Соңвнан бұл қабат біртіндеп қалыңдай бастайды. Қабаттың қалыңдығы артқан сайын оттегінің ( газдың ) металдың жаңа қабаттарына өтуі қиындайды. Кез-келген түзіәлген оксидтік қабат металды коррозиядан қорғай бермейді. Оның қасиеттерін білу керек:

- қабаттың түзілуі және өсуі

- қабаттың температураға және қысымға әсері

- қабаттың рН-ң мәніне қатысы

Түзілген қабаттың қалындығы:

- металдың түріне

- рН-ң мәніне

- температураға және қысымның мәніне әсері

Түзілген оксидтік қабат металды қорғау үшін келесі талаптар орындалуы керек:

Тегіс, қуыссыз металмен жақұсы қабысуы керек;

Термиялық ұлғаю (кеңею) коефициенті ( металдың осы сипаттамасына жақын ) болуы керек;

Хмимялық инертті: қатты және мүжілуге, соққыға төзімді болуы керек. Ол егер бұл талптарға жауап беомесе, онда мұндай қабат қаншама инертті болсада металды коррозиядан қорғай алмайды.

Түзілетін оксидтік қабатқа қойылатын талаптыңнегізгісі- қабаттығ тегістігі. Ол келесі қатынаспен анықталады:

V_MeO/ V_Me

Мұндағы V_MeO- түзілген оксидтің көлемі;

V_Me- тотығатын металдың көлемі;

Отынның жану өнімдеріндегікүкірттің және ванадийдің қосылыстарының әсерінен газдық коррозияның жылдамдығы артады. Мысал ретінде көміртекті жәнелегирлену дәрежесі төмен болаттардың коррозиялық жылдамдығы отынның жануынажұмсалатын оттегінің жұмсалу коэфициентіне тура пропорционал түрде тәуелді. Күкірттің ортада болуы темір көміртек балқымаларын кристал аралық коррозияға соқтырады. Оның себебі- сульфидтердің кристалдық торшаларда саңылаулардың (дефент) санынан болады, ал тотыққанда аз. Ал енді ванадийдің қосылыстарына тоқталсақ, онда оның механизмі келесідей: ванадиймен ластанған арзан сұйық отынды ( мазут, мұнай қалдықтары) жаққанда құрамында V₂O₅ бар күл қалады. Күл металдың бетіне жабысып, оның тотығу жылдамдығын жоғарылатады жәнебалқу температурасы шоғырында кристал аралық коррозияның пайда болуына себебін тигізеді. Ванадийлік коррозияның себептері:

А) V₂O₅ жеңіл балқуы және күлдің немесе қақтың химиялық қосылыстарын сұйық қалыпқа өткізуге қабілеттілігі; нәтижесінде металдың беті ашық қалады;

Б) V₂O₅-нің металдың тотығуына белсенді қатысуы;

Fe₂O₃ +   V₂O₅  =2FeVO₄

6FeVO₄ +   4Fe = 5Fe₂O₃ + 3V₂O₃ V₂O₅

4Fe +    3V₂O₅  = 3Fe₂O₃ + 3V₂O₃

V₂O₃ +  O₂  =  V₂O₅

Реакция теңдеулерінен ванадийдің пентаоксидінің іс жүзінде темір тотығып жатқанда шығындалмайтынын көреміз. V₂O₅ темірдің,хромның, никельдің әр түрлі тотықтарымен әрекеттесе отырып тотық түріндегі қабатты бұзады. ОсыҚорғаушы бетте поралар пайда болады. Осы поралар арқылы металды тотықтырушысы газдық фазаның оттегісі және V₂O₅ (сұйық) белсенді металдың бетіне оңай өтеді.

Отынның жау өнімдерінде СО-нің мөлшері артқанда көміртектік және легирлену дәрежесі төмен болаттардың газдық коррозиясының жылдамдығы айтарлықтай төмендейді, Алайда газда СО-нің концентрациясы жоғары болғанда болаттың беті көміртектене бастайды . Реакция теңдеуі:

           3Fe + СО    =    3Fe ₃С +СО₂

Бұл жағдайда болаттың майысу қабілеті нашарлайды

Электрохимиялық коррозия

1. Электрохимиялық коррозия металл  электролитпен жанасқанда пайда болады. Электрохимиялық   реакцияның қарапайым мысалы қол шамы үшін қолданылатын батарейканың элементі жұмысы барысында жүретін үрдістер, суретте. Мұндай элемент 2 электродтан құралады: көмір - катод және мырыш – анод. Олар электролитпен бөлектенген. Электролиттік энергия әрбір электродта жүретін химиялық реакцияның есесінен түзіледі. Катодта химиялық тотықсыздану, ал анодта – тотығу, бұл жерде мырыш Zn²⁺-   иондарына айналады. Мұндай үрдістер жүруі үшін, және гальваникалық элемент жұмыс істеуі үшін тізбекті тұйықтау керек. Алайда, Zn - тың еруі тізбек толық толмаған жағдайда да жүре алады. Бұл жағдайда катодтың қызыметін мырыштың құрамындағы қоспалар атқарады. Мұндай элементтерді микро коррозиялық элементтер деп аталады. Олар электрохимиялық үрдістерді орындауда маңызды қызымет атқарады.

2. Металды элементтің ерітіндісіне батырғанда металдың беті мен электродтың арасында потенциалдың белгілі-бір шамадағы айырмасы пайда болады. Ол қос электрлік қабаттың түзілуімен байланысты. Мысал ретінде металл-электролит шекарасындағы жағдайды қарастырайық.

Егер иондардың гидратация энергиясы металдың ион-атомдары және электродтары арасындағы байланысты үзуге жеткілікті болса, онда ион-атом ерітіндіге өтсе, онда металдың бетінде электрондардың эквиваленттік саны қалады, нәтижесінде металдың бетінде – заряд пайда болады. Ары қарай, осы теріс заряд ерітіндіден металдың катиондарын тартады. Нәтижесінде шекарада қосарланған электр қабат пайда болады, яғни металмен элементтің арасында потенциалдың айырмасы пайда болады.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: