Влияние температуры
Температура оказывает значительное влияние на процессы газовой коррозии. Как было показано ранее, термодинамическая вероятность осуществления большинства реакций, которые приводят к образованию защитных пленок, с повышением температуры падает. В то же время рост температуры способствует увеличению скорости реакции. Поэтому в пределах термодинамической возможности (когда значение энергии Гиббса AG0 меньше нуля) с увеличением температуры скорость коррозии возрастает (рис. 3.16).
Температура оказывает влияние на константу скорости химической реакции и на коэффициент массопередачи в процессе диффузии.
Для обоих случаев имеет место экспоненциальная зависимость:
K = AeE/RT, (3.25)
![]() |
где K — константа скорости химической реакции или коэффициент диффузии; А — постоянная, формально равная K при экстраполяции на 1/Т = 0; Ε — энергия активации химической реакции или процесса диффузии; R — газовая постоянная, равная 8,32 кДж/моль; Τ — абсолютная температура.
Если прологарифмировать уравнение (3.25), то получим:
Таким образом, температурная зависимость в координатах 1/Т — lg к выражается прямой линией, для которой E/2,3RT равно тангенсу угла наклона.
При окислении металлов могут наблюдаться случаи, когда при невысоких температурах процесс идет в кинетической области, т.е. лимитируется скоростью химической реакции. При повышении температуры коэффициент скорости химической реакции возрастает в несколько раз быстрее, чем коэффициент диффузии. Это приводит к тому, что при определенной температуре (для многих металлов — 800-900°С) скорость химической реакции уравнивается со скоростью диффузии, а потом и превышает ее. Процесс начинает контролироваться стадией диффузии. На зависимости \gk — 1/Т этот эффект будет отмечен изломом, изменением наклона прямой линии.
Температура может оказывать также влияние на состав образующихся пленок. На рис. 3.17 приведена температурная зависимость окисления железа на воздухе, а в табл. 3.5 — состав образующихся пленок.
Как показывают экспериментальные данные (рис. 3.17), в координатах
lg K- 1/Т отмечено четыре участка (ограничены штриховой линией) с изменением наклона. Три нижние участка отвечают изменению состава оксидной пленки и кинетическому закону роста. Верхний участок, при температуре более 800 °С может быть связан с изменением лимитирующей стадии процесса.
Колебания температуры при нагреве металла, попеременные нагрев и охлаждение увеличивают скорость окисления металлов. В оксидной пленке возникают термические напряжения, образуются трещины и она начинает отслаиваться от металла.