Коррозионная защита внутренних поверхностей труб тепловых и водопроводных систем вакуумно-диффузионным хромированием
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ости тончайшей (толщина порядка нескольких нанометров) пленки продуктов взаимодействия металлов с окислителями. Чаще всего эта пленка состоит из окислов (например, смешанный окисел Сr2О3 и СrО3 на хроме в кислых средах). Коррозионная стойкость металлов в пассивном состоянии зависит от степени совершенства структуры защитной пленки, числа и размеров пор в ней, коррозионная стойкость металла в пассивном состоянии определяется стойкостью пленки в конкретных условиях.
Адсорбционная теория пассивации металлов предполагает возникновение на корродирующей поверхности мономолекулярных слоев кислорода, какого-либо другого окислителя или веществ, полностью заполняющих поверхность. Фундаментальные исследования в области теории пассивности железохромовых сплавов проведены Н.Д. Томашовым.
Заслуживает внимания гипотеза Л. Коломбье и Н. Тохмана, согласно которой пассивность железохромовых сплавов определяется электронным строением атомов. Пассивное состояние объясняется наличием незаполненных оболочек, в активном состоянии эти оболочки заполнены электронами. Поглощая электроны, адсорбированный кислород или другие окисляющие вещества обусловливают максимальную пассивацию. Водород, образующийся в результате травления или катодной поляризации, или некоторые другие элементы отдают электрон, что способствует переходу сплава в активное состояние.
В железохромовых сплавах хром способствует пассивации железа благодаря стремлению к поглощению электронов. Железо может стать пассивным, теряя, по крайней мере, один электрон на один атом.
Хром с пятью свободными местами в оболочке 3d может получить пять электронов, заимствуя их из оболочки 3d атома железа, т.е. может пассивировать пять атомов этого металла. Это соотношение соответствует массовой доле Сr 15,7%, что достаточно хорошо согласуется с минимальным содержанием хрома (13%), обеспечивающим удовлетворительную химическую стойкость хромистых сплавов. При этой концентрации хрома электродный потенциал и другие свойства сплава изменяются скачкообразно.
Структура и свойства железохромовых сплавов определяются концентрацией углерода и хрома в системе. Повышенное содержание углерода обусловливает хорошую закаливаемость стали и высокие механические свойства. Однако при этом углерод связывает часть хрома в карбиды, основной материал обедняется хромом, и химическая стойкость сплава снижается. Кроме того, труднорастворимые карбиды хрома делают структуру стали неоднородной и увеличивают электрохимическую коррозию стали.
Никель является более устойчивым к окислению элементом по сравнению с железом и передает это свойство железохромовым сплавом. Особенно сильно этот эффект проявляется при легировании высокохромовых сталей.
Например, ферритные стали с 17% Cr при введении 8% Ni-переходят в аустенитные и приобретают значительно более высокую коррозионную стойкость в щелочах, кислотах и других агрессивных средах. Кремний увеличивает химическую стойкость сплавов в воздухе и окисляющих газах. Его используют главным образом в окалиностойких сплавах. Алюминий ведет себя аналогично кремнию. Молибден увеличивает пассивацию и химическую стойкость железохромовых сплавов в восстановительных средах и в присутствии ионов Сl, когда пассивация хрома недостаточна. Добавки меди к коррозионностойким сталям улучшают коррозионную стойкость в некоторых средах. Медь не влияет на структуру стали, но в ее присутствии усиливается гаммаобразующее действие никеля, способствующее образованию у-фазы.
Титан и ниобий в аустенитных сталях соединяются с углеродом, предотвращая этим выделение карбидов хрома при медленном охлаждении и обеднение сплава хромом. Создание хромовых покрытий широко практикуется. Хромовое покрытие стойко против газовой коррозии до 960С. Содержание хрома должно быть большим, чем выше температура эксплуатации.
В хромовых покрытиях наиболее резкое возрастание защитных свойств наблюдается при повышении содержания хрома более 20%, в то время как широко применяемая нержавеющая сталь типа Х18Н10Т имеет меньшую концентрацию хрома в объеме и на поверхности, что приводит к необходимости дополнительного ее поверхностного легирования хромом.
При описании коррозионных процессов, происходящих на поверхности малолегированных сталей с железохромовыми покрытиями, можно пользоваться общими положениями теорий пассивности коррозионно-стойких сталей.
Однако при этом следует учитывать принципиальное отличие металлизированных образцов от обычных сталей, заключающееся в определяющем влиянии работы гальванопары дно поры - покрытие на общий характер коррозии металлизированных в вакууме образцов. Об электрохимическом поведении и коррозионной стойкости железохромовых покрытий и конденсатов в литературе мало данных. Создание общей теории коррозии покрытий этого типа затруднено, поскольку параметры коррозии определяются не только составом покрытий, но и методами и режимами их нанесения. Не менее важной задачей является подбор технологии нанесения покрытия и метода нанесения покрытия. Успешное использование материалов зависит от оптимального выбора покрытия. Разновидность и технология нанесения покрытия в значительной степени определяется физико-химической природой взаимодействия материалов основы и покрытия.
3.3 Расчет и выбор режимов хромирования
Рассмотрим толщину и структуру диффузионных хромовых покрытий на различных материалах (армк?/p>