Jarosław Długosz Poznań dn.13-06-2002
Korozja i ochrona przed korozją-
Korozja gazowa
Cel ćwiczenia: Kontakt z problematyka korozji na przykładzie przypadku korozji gazowej gniazda zaworu wydechowego silnika okrętowego. W oparciu o obserwacje makro i mikroskopowe i profile stężeń pierwiastków ćwiczący powinni wyjaśnić mechanizm tego przypadku korozji.
Charakterystyka korozji gazowej:
Korozja gazowa w środowisku zawierającym tlen lub powietrze, azot, siarkę i jej związki, spaliny i pary jest najczęstszym przykładem korozji chemicznej. Procesy korozji chemicznej polegają na niszczeniu metali i stopów w wyniku reakcji chemicznych. W odróżnieniu od korozji elektrochemicznej, korozja chemiczna przebiega na sucho, bez udziału elektrolitu. Korozja gazowa przynosi szczególnie dotkliwe straty w przemysłach chemicznym, energetycznym w transporcie samochodowym i lotniczym, wszędzie tam, gdzie wiele elementów konstrukcyjnych jest narażonych na działanie gorących par i gazów. Korozja gazowa powoduje również znaczne straty w procesie wytwarzania metali, głownie wskutek tworzenia się zgorzeliny podczas obróbki plastycznej i cieplnej metali i stopów, zwłaszcza stali, stając się tym samym przedmiotem szczególnego zainteresowania technologów obróbki plastycznej i cieplnej. Szybkość tego rodzaju korozji zależy silnie od temperatury i rośnie wykładniczo wraz z jej wzrostem.
Korozji gazowej zapobiega się przez pokrywanie narażonych elementów dyfuzyjnymi powłokami ochronnymi (chromowanie) lub przez oczyszczanie paliw z siarki.
Materiałem badanym była stal zaworowa żaroodporna H10S2M o składzie chem.:
Składnik |
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Fe |
P |
S |
Zawartość [ %] |
0,391 |
0,469 |
2,485 |
9,011 |
0,328 |
0,831 |
reszta |
0,022 |
0,003 |
Dostępny był zgład metalograficzny fragmentu gniazda zaworu po eksploatacji przez 5000 godzin oraz całe gniazdo do obserwacji makroskopowej.
Dokonaliśmy pomiaru grubości zaobserwowanych warstw.
Średnia grubość warstwy zgorzeliny wynosi 0,163mm
Przykładowy skład chemiczny paliwa:
pozostałość węgla max 15%
popiół max0,1%
woda 1%
siarka 5%
vanad max 200 mg/kg
aluminium i krzem max 80mg/kg
Podsumowanie:
Liniowy rozkład stężenia pierwiastków w osadzie korozyjnym i materiale rodzimym wykazał znaczące obecności następujących pierwiastków: dominująca zaw. O i V oraz niższy poziom stężenia Fe, Cr, Si. Nie stwierdzono obecności S. Obecność Fe w osadzie świadczy o korozyjnym procesie powstawania osadu. Fe przeszło z podłoża do produktu korozji w procesie korozyjnym. To samo należałoby stwierdzić o obecności Cr i Si.
Obecność tlenu przy jednoczesnej nieobecności związków siarki w osadzie świadczy o tym, że mamy do czynienia z korozją typu tlenowego, a szkodliwość oddziaływania siarki ( obecnej przecież w spalinach) była zneutralizowana spalaniem z nadmiarem tlenu.
Głównymi czynnikami decydującymi o korozji są: dostęp agresywnego środowiska spalin i podwyższona temperatura, sprzyjająca dyfuzji różnych pierwiastków, a więc ułatwiająca i przyspieszająca przebieg korozji. Jednym ze sposobów zmniejszenia postępu korozji gazowej mogłoby być zastosowanie paliw lekkich (MDO). Paliwa te nie są tak zanieczyszczone szkodliwymi pierwiastkami. Istotny wpływ na szybkość przebiegu korozji ma również stan powierzchni elementu podlegającemu wpływowi środowiska agresywnego. Jednym z czynników wpływających na przyspieszenie przebiegu korozji może być