Korozja wysokotemperaturowa - High-temperature corrosion
Korozja wysokotemperaturowa to mechanizm korozji, który ma miejsce, gdy turbiny gazowe , silniki Diesla , piece lub inne urządzenia mają kontakt z gorącym gazem zawierającym określone zanieczyszczenia. Paliwo czasami zawiera związki wanadu lub siarczany, które podczas spalania mogą tworzyć związki o niskiej temperaturze topnienia. Te ciekłe stopione sole są silnie korozyjne dla stali nierdzewnej i innych stopów, zwykle obojętnych na korozję i wysokie temperatury. Inne rodzaje korozji wysokotemperaturowej obejmują utlenianie wysokotemperaturowe , siarczkowanie i karbonizację. Utlenianie wysokotemperaturowe i inne rodzaje korozji są powszechnie modelowane przy użyciu modelu Deal-Grove, aby uwzględnić procesy dyfuzji i reakcji.
Siarczany
Dwa rodzaje siarczanem indukowane korozję na gorąco różnią się zasadniczo: Typ I odbywa się powyżej temperatury topnienia z siarczanem sodu i typu II występuje poniżej punktu topnienia siarczanem sodowym, ale także w obecności niewielkich ilości SO 3 .
W typie I ochronna zgorzelina tlenkowa jest rozpuszczana przez stopioną sól. Siarka jest uwalniana z soli i dyfunduje do metalowego podłoża tworząc oddzielne szaro-niebieskie zabarwione siarczki glinu lub chromu, tak że po usunięciu warstwy soli stal nie może odbudować nowej ochronnej warstwy tlenku. Siarczany alkaliczne powstają z trójtlenku siarki i związków zawierających sód. Ponieważ tworzenie wanadanów jest korzystne, siarczany tworzą się tylko wtedy, gdy ilość metali alkalicznych jest wyższa niż odpowiednia ilość wanadu.
Ten sam rodzaj ataku zaobserwowano dla siarczanu potasu i magnezu .
Wanad
Wanad występuje w ropie naftowej , zwłaszcza z Kanady , zachodnich Stanów Zjednoczonych , Wenezueli i regionu Karaibów, w postaci kompleksów porfirynowych . Kompleksy te koncentrują się na wyżej wrzących frakcjach, które są bazą ciężkich pozostałości olejów opałowych . Obecne są również pozostałości sodu, głównie z chlorku sodu i chemikaliów do obróbki zużytego oleju. Ponad 100 ppm sodu i wanadu da popiół zdolny do powodowania korozji popiołu paliwowego .
Większość paliw zawiera niewielkie ślady wanadu . Wanad jest utleniany do różnych wanadów . Stopione wanadany występować jako osady na metalu może Strumień tlenku wagi i warstwy pasywacji . Ponadto obecność wanadu przyspiesza dyfuzję tlenu przez warstwę stopionej soli do metalowego podłoża; wanadany mogą występować w postaci półprzewodnikowej lub jonowej, przy czym postać półprzewodnikowa ma znacznie wyższą korozyjność, ponieważ tlen jest transportowany przez wakancje tlenowe . Natomiast forma jonowa transportuje tlen przez dyfuzję wanadanów, która jest znacznie wolniejsza. Forma półprzewodnikowa jest bogata w pięciotlenek wanadu.
W wysokich temperaturach lub przy mniejszej dostępności tlenu powstają ogniotrwałe tlenki - dwutlenek wanadu i trójtlenek wanadu . Nie sprzyjają korozji. Jednak w warunkach najbardziej typowych dla spalania powstaje pięciotlenek wanadu . Wraz z tlenkiem sodu powstają wanadany o różnych proporcjach składu. Wanadany o składzie zbliżonym do Na 2 O.6 V 2 O 5 wykazują największą szybkość korozji w temperaturach od 593°C do 816°C; w niższych temperaturach wanadan jest w stanie stałym, w wyższych temperaturach wanadan o większej zawartości wanadu zapewnia wyższą szybkość korozji.
Rozpuszczalność tlenków warstwy pasywacyjnej w stopionych wanadanach zależy od składu warstwy tlenkowej. Żelazo (III), tlenek jest łatwo rozpuszczalny w wanadanów pomiędzy Na 2 O.6 V 2 O 5 i 6. Na 2 O.V 2 O 5 , w temperaturze poniżej 705 ° C, w ilości do równa masie wanadanu. Ten zakres składu jest wspólny dla popiołów, co pogłębia problem. Chromu (III), tlenku , niklu (II), tlenek i kobaltu (II), tlenek są mniej rozpuszczalne w wanadanów; przekształcają wanadany w mniej korozyjną formę jonową, a ich wanadany są ściśle przylegające, ogniotrwałe i działają jako bariery dla tlenu.
Szybkość korozji pod wpływem wanadanów można obniżyć poprzez zmniejszenie ilości nadmiaru powietrza do spalania (tworząc w ten sposób preferencyjnie tlenki ogniotrwałe), powłoki ogniotrwałe odsłoniętych powierzchni lub zastosowanie stopów wysokochromowych, np. 50% Ni/50% Cr lub 40% Ni/60% Cr.
Obecność sodu w stosunku 1:3 daje najniższą temperaturę topnienia i należy jej unikać. Ta temperatura topnienia 535°C może powodować problemy z gorącymi punktami silnika, takimi jak denka tłoków , gniazda zaworów i turbosprężarki .
Prowadzić
Ołów może tworzyć żużel o niskiej temperaturze topnienia, zdolny do topnienia ochronnych osadów tlenkowych. Ołów jest częściej znany z powodowania korozji naprężeniowej w zwykłych materiałach, gdy jest wystawiony na działanie stopionego ołowiu. Tendencja do pękania ołowiu jest znana od pewnego czasu, ponieważ większość stopów na bazie żelaza, w tym pojemniki stalowe i zbiorniki do kąpieli stopionego ołowiu, zwykle zawodzi z powodu pękania.