Железо окисление в водяном паре

Рост окисной пленки во времени по законам (ИЗ) и (116) имеет место при соизмеримости торможений химической реакции окисления металла и диффузионных процессов в окисной пленке (окисление железа в водяном паре и углекислом газе, окисление чистой поверхности кобальта в кислороде, окисление меди в кислороде при низком давлении и др.), а также при окислении ряда металлов при высоких температурах, которое сопровождается частичным разрушением защитной окисной пленки. [c.65]

Из уравнения (165) видно, что значение величины г лежит в пределах от /i// до / i, так как величина г может иметь только положительные значения. Для окисления железа в водяном паре или углекислом газе с образованием окислов FeO и Fe.,04, например, 0,79 < т] < 1,04. [c.72]

КИНЕТИКА КОРРОЗИИ В ВОДЯНОМ ПАРЕ Окисление железа водяным паром. Свойства оксидной пленки [c.125]

Интенсивность диффузии ионов железа в оксидной пленке -сильно зависит от температуры. На рис, 4.6 показан характер изменения константы скорости окисления железа в водяном паре в координатах Аррениуса. В области температур 570—630 °С происходит качественное изменение характера окисления, что объясняется изменением механизма окисления железа в соответствии с диаграммой равновесия железа в водяном паре. [c.128]

На защитные свойства оксидной пленки при коррозии котельных сталей в водяном паре могут влиять и некоторые вторичные процессы, которые не имеют места при окислении железа в чистом паре. При высоких давлениях и температурах водяной пар способен растворять легирующие добавки стали. Такими компонентами являются гидрооксиды ванадия, хрома, молибдена и вольфрама. При переносе их из пространства на поверхность они, как правило, действуют в сторону ухудшения защитных свойств оксидной пленки. [c.128]

Для предупреждения окисления нагреваемых стальных заготовок муфель печп заполняется защитным газом, который обычно приготовляется в специальных установках. Защитные свойства газа тем действеннее, чем больше в нем СО и Нд и меньше главных окислителей железа — кислорода и водяных паров последние удаляются из газа при его получении. Содержание СО в защитном газе достигает 30%, а Н., — 15% 161]. [c.289]

Хотя скорость коррозии железа и стали в других газах (кроме воздуха и кислорода) не была подробно исследована, однако установлено, что двуокись углерода, водяной пар и сернистый ангидрид активно участвуют в образовании окалины. Количественные данные не все согласуются между собой, но признано, что при той или иной температуре скорость окисления в СОг меньше, чем на воздухе, в то время как в водяном паре она значительно выше, повидимому, вследствие образующейся при этом более проницаемой окалины. Скорость окисления во влажном воздухе обычно выше, чем в сухом. [c.663]

Кинетика высокотемпературной коррозии котельных сталей в продуктах сгорания природного газа как в лабораторных, так и в промышленных условиях довольно хорошо изучена. Компонентами в продуктах сгорания газа, которые наибольшим образом влияют на интенсивность коррозии, являются кислород и водяной пар. Концентрация первого существенным образом зависит от режима сгорания топлива (от коэффициента избытка воздуха), а количество водяного пара главным образом определено составом сжигаемого топлива. С увеличением концентрации кислорода в продуктах сгорания улучшаются условия его транспорта к реакционной поверхности, и тем самым процесс коррозии интенсифицируется. Определенное влияние на характер коррозии металла в продуктах сгорания газа оказывает и концентрация водяного пара. Это особенно касается коррозии при температуре выше 570 °С, когда существование водяного пара в окружающей среде способствует образованию на поверхности стали вюстита, т. е. возникновения трехслойной оксидной пленки. Как отмечено ранее, в этой температурной области окисление железа протекает более интенсивно, чем в условиях, когда на поверхности металла возникает двухслойный оксид. [c.133]

Коррозия в атмосфере, содержащей водяной пар, двуокись серы, сероводород и др. Подробно изучены условия равновесия, восстановления и окисления железа в смеси водород—водяной пар в зависимости от температуры. Равновесие сильно смещается в присутствии легирующих элементов, например хрома и алюминия при определенных условиях водяной пар обладает более сильным окислительным действием, чем воздух или двуокись углерода. [c.85]

Протекание электрохимической стадии коррозионного процесса затормаживается после значительного накопления на анодных участках окислов железа, затрудняющих доступ электролита к металлу. Электрохимическое воздействие окислов трехвалентного железа на металл может происходить лишь в местах обнажения его в результате растрескивания находящихся на анодах пленок. Дальнейшее же разрушение металла (химическая стадия ракушечной коррозии) происходит в основном за счет химического воздействия на него водяного пара, образующегося в зоне перегретого металла. Процесс окисления железа водяным паром может быть описан уравнением вида [c.224]

Пары воды оказывают окисляющее действие на металлы, имеющие высокие температуры плавления и контакта с формой. Термодинамический анализ реакции Fe+H20=i=i Fe0+H2 показывает, что до температуры 1300° С равновесие смещено в сторону восстановления железа [94, 95]. Константа равновесия при температуре 1300°С равна 1,22, а при температуре 1380°С она возрастает [93] и становится равной 3. При этом равновесие смещается в сторону окисления железа. Для многих металлов, имеющих низкие температуры плавления и контакта с формой, окисление водяным паром в зоне контакта происходить не будет. [c.98]

Продукты сгорания топлива часто содержат заметное количество сернистого ангидрида, частично окисляющегося до серного ангидрида под каталитическим действием окислов железа на поверхности перегревательных и котельных труб. Наличие серного ангидрида в. продуктах сгорания приводит к резкому повышению точки росы. Таким образом, на поверхностях нагрева с невысокими температурами рабочего тела возможна конденсация водяных паров (вернее растворов серной кислоты). Наблюдается наружная коррозия водяных экономайзеров и воздухоподогревателей. Механизм процесса—растворение пленки окислов в кислоте и электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией на поверхности стали. Кроме того, возможен побочный процесс окисления стали упаривающимися растворами серной кислоты с образованием сульфидов железа. Продукты коррозии газообразный водород, сульфаты и сульфиды железа на поверхности углеродистой стали. Баланс процесса [c.583]

Как уже указывалось, восстановительное действие водорода может превратиться в окислительное благодаря незначительным количествам водяного пара, введенного вместе с водородом. Условия равновесия, восстановления и окисления железа в зависимости от температуры в смеси водород—водяной пар достаточно подробно изучены. [c.683]

Рис. fi. Кинетика окисления железа в кислороде, водяном паре и двуокиси углерода (по данным В. В. Ипатьева, ЛГУ)

Так, например, в вакууме 1,33-10 Па оставшийся газ состоит приблизительно на 70% из водяного пара. Кислород даже при парциальном давлении, равном 2,66-10 Па, все еще окисляет железо. Распад FeO начинается только в вакууме примерно 1,33-10 " Па. Однако скорость окисления в вакууме очень мала. Углерод, содержащийся в стали, связывает кислород. [c.152]

Металл нагреваемой заготовки, соприкасаясь и химически взаимодействуя с печными газами, содержащими кислород (водяной пар и углекислый газ), окисляется и обезуглероживается. При этом на поверхности металла образуется окалина, состоящая из окислов железа. Кроме печных газов на количество образующейся окалины влияют температура нагрева, химический состав металла заготовки и отношение ее поверхности к объему. Например, при 1300° С скорость окисления стальной заготовки в семь раз выше, чем при 850—900° С. С повышением отношения поверхности заготовки к ее объему количество окалины возрастает. С увеличением содержания углерода в стали количество окалины при нагреве уменьшается. Уменьшают окалинообразование и некоторые химические элементы — алюми- [c.95]

Так, при температуре ниже 250 °С реакции в системе железо — вода протекают преимущественно в соответствии с электрохимическими закономерностями. При более высоких температурах железо контактирует не с водой, а с водяным паром, поведение которого описывается законами газообразной среды. Окисление железа здесь протекает в интервале температур 400—575 °С в соответст-ши с параболической зависимостью Таммана [c.203]

Водяной пар также может вызвать окисление меди, так как при высоких температурах он диссоциирует на кислород и водород. В присутствии катализаторов, например окислов железа, диссоциация водяных паров значительно возрастает. [c.27]

Чистота кислорода. Обычными примесями кислорода являются азот, аргон и водяные пары. Зависимость между чистотой кислорода и скоростью резки малоуглеродистой стали изучалась многими исследователями. В настоящее время установлено, что чем меньше примесей содержится в кислороде, тем выше скорость резки. Известно, что интенсивность окисления железа находится в прямой зависимости от концентрации кислорода на поверхности, подвергаемой окислению. В результате использования части кислорода на реакцию окисления распределение примесей по сечению кислородной струи становится неравномерным. По мере удаления кислородной струи от устья сопла активность реакции окисления уменьшается (в результате увеличения содержания примесей), что в свою очередь вызывает необходимость снижения скорости резки. [c.64]

При низких значениях PhJPh,o имеет место окисление железа, а при высоких, наоборот, может протекать восстановление оксидов. В условиях генерации пара в котле концентрация водорода в водяном паре (в зависимости от условий) [114, 115] находится в пределах 2—6 мкг/кг, чему соответствует соотношение [c.125]

Окисление вольфрама в водяном паре (р = 38 мм рт. ст.) при 1300—1700° С исследовал Фарбер [856], измерявший прирост сопротивления проволок диаметром 0,25 мм в качестве меры убыли металла. Убыль площади. поперечного сечения оказалась равной 0,02—0,03%/сек с кажущейся энергией активации 14,5 ккал. Для сравнения надо указать, что в случае железа соответствующая цифра при 700—1300° С составляет 0,002— 0,05%/се/с с Q = 28 ккал. [c.376]

Образующиеся в водяном паре окисные слои менее подвержены образованию таких механических дефектов, как трещины и пузыри, чем слои, возникающие в атмосфере воздуха. Когда образуется ряд окислов, как это бывает в атмосфере воздуха, вследствие неодинаковости плотности и теплового расширения между металлом и окислами возникают напряжения, которые, как надо предполагать, должны усиливать трещинообразование по сравнению с тем, что наблюдается при взаимодействии железа с водяным паром, когда главным продуктом реакции является только ЕеО. Внутреннее окисление примесей в железе под действием водяного пара протекает энергичнее, чем в атмосфере воздуха или кислорода, а это также может усиливать сцепление окисного слоя с основой. В атл10сфере водяного пара при температурах 700—1000° С обычный чугун окисляется в гри — пять раз медленнее, чем армко-железо [860]. [c.377]

На рис. 4.5 показаны кривые равновесия системы Fe—Н2О— —Н2 в зависимости от температуры и отношения Рц,о1Рн, [64]. С учетом реальных соотношений Ри,о1Рн водяном паре в котлах высокого и сверхкритического давлений, до температуры 570 °С возможны реакции окисления железа чистым водяным паром лишь с возникновением магнетита. При температурах выше 126 [c.126]

При нанесении зависимости логарифмов констант равновесия gH от температуры для реакций (а) —(в) на диаграмме Шедрона получаются три прямые линии (рис. 1-9). Если перегретый водяной пар длительное время соприкасается с достаточно большой массой железа, то оно подвергается окислению при температуре ниже 570° С согласно реакции (а) до установления в паровом пространстве равновесия между водородом и водяным паром. Равновесие достигается как со стороны системы железо—водяной пар (окисление), так и со стороны системы окись железа—водород (восстановление). [c.26]

Исследование кинетики процесса пароводяной коррозии показало, что наиболее совершенными защитными свойствами обладает слой магнетита. Коэффициенты линейного расширения данного окисла и стали различны и составляет соответственно 8,46- 10 °С и 12-10 ° S что является одной из причин непрочного сцепления Рез04 со сталью. При наличии на поверхности стали даже сплошного слоя магнетита процесс окисления при высоких температурах может продолжаться. Рост окисла в этом случае происходит преимущественно с внешней стороны, за счет диффузии ион-атомов металла к ионизированным атомам кислорода в паре, а не наоборот. При этом необходимое количество ионов кислорода поставляется молекулами водяного пара по различным промежуточным ступеням. Наиболее медленной (контролирующей) стадией процесса окисления стали паром является диффузия ион-атомов железа через окисный слой. Рост толщины подобной пленки подчиняется параболическому закону (см. 1-5) [c.254]

Поведение металла в парах воды при высоких температурах зависит от многих факторов. В первую очередь оно определяется соотношением между упругостью диссоциации соответствующего окисла металла и парциальным давлением кислорода в продуктах диссоциации воды, а также различием в тепловых эффектах образования воды и соответствующих окислов металлов. Наиболее трудно окисляется перерретым водяным паром никель и хорошо — хром. Железо занимает промежуточное положение. На практике хром, никель, титан и другие металлы менее подвержены разрушению вследствие окисления в сравнении с железом. Объясняется это различием физических свойств оксидной пленки, образующейся на разных металлах. [c.37]

Электролитическое железо достигает максимальной чистоты, если раствор очень чистый и аноды состоят из чистого железа. Бели анод завешивается стальной, то с такого анода обычно выделяется углерод и различный шламм, котбрые, попадая в раст- Вор, загрязняют его. Кроме того на аноде могут образовываться окислы железа. Обычно электролитическое железо содержит в Себе значительное количество водорода (водород выделяется всегда независимо от чистоты анодов, когда его перенапряжение становится низким) и других газов, как-то окиси углерода, угле- кислого газа, азота и водяного пара. Электролитический осадок, насыщенный водородом, настолько быстро ржавеет на воздухе, что его трудно сохранить от окисления. [c.83]

В сплавах железо-никель никель слабо влияет на жаростойкость железа. Введение никеля до 30 % не изменяет качественный состав окалины, образующейся на железе (трехслойная окалина FeO—-Fea04—FegOg). Под FeO формируется гетерогенная зона, состоящая из FeO, в которой имеются частицы сплава, обогащенные никелем. При большей концентрации никеля образуются шпинельная фаза NiFe204 и Ni. Стали, легированные никелем, устойчивы к окислению при отсутствии в газовой фазе серы и ее соединений, а также водяных паров. Последние способствуют коррозионному растрескиванию стали. Скорость окисления сплавов, содержащих 30. .. 40 % Ni, близка к таковой для чистого никеля. [c.418]

Дополнение к ответу (Бардолл). Число зерен на единицу поверхности меняется в зависимости от чистоты металла. Фуллер и я проводили опыты по окислению в смесях водород— водяной пар на железе Армко и железе высокой чистоты, полученном зонной плавкой . Число зерен на железе Армко значительно больше. [c.18]

Определение столь малых количеств растворенного кислорода в железе требует специальной техники эксперимента. Электродолированные образцы железа окисляют до тех пор, пока не образуется толстый плотный слой моноокиси. Окисление проводят или в подходящей смеси водорода с водяным паром, или инжек-цией кислорода в откачанный объем в количестве, превосходящем в 2 или 3 раза равновесное по реакции. Затем проводится отжиг в вакууме при выбранной температуре для установления равновесия между окислом и растворенным кислородом, после чего поверхностная окисная пленка осторожно удаляется, а содержание кислорода в металле определяется по методу плавления в графитовом тигле [72]. Таким способом можно определить содержание кислорода в чистом железе, равное 2—3-10 вес.%. [c.468]

Есть основания думать, что зародыши часто появляются па местах выхода дислокаций. Так, образование зародышей СнЗ на меди показывает, что они располагаются вдоль границ субзерен, делая легко видимой нолигонизадию (рис. 11,21) [14]. Зародыши СнаО на меди, полученные в атмосфере кислорода при малом давлении, изображены на рис. 11,22. Как видно, ориентация зародышей зависит от ориентации кристаллитов меди. Зародыши СгдОз, полученные при окислении сплава железа с 23% Сг, показаны на рис. 11,23. В последнем случае, ввиду высокой активности компонентов сплава, приходится сильно понижать парциальное давление кислорода, используя газовую смесь, состоящую из паров воды и водорода, ро, определяется равновесием диссоциации водяного пара, которое зависит от температуры и отношения Рп.о/РЛг- [c.85]

Газовая коррозия сталей в перегретом паре протекает как химическая гетерогенная реакция окисления железа водяным паром ее продуктами являются газообразный водород и закись-окись железа Рез04 магнетит) [c.53]

Чистота кислорода. Наиболее обычными примесями кислорода является азот, аргон и водяные пары. Зависимость между чистотой кислорода и скоростью рег ш малоуглеродистой стали исследовалась многими. В настояще время установлено [3], что чем меньше примесей содержится в кислороде, тем выше скорость резки. Известно, что интенсивность окисления железа находится в прямой зависимости от концентрации кислорода на поверхности, подвергаемой окислению. В результате использования части кислорода на окисление, распределение примесей по сечению кислородной струи неравномерно. Наибольшая концентрация примесей имеет место у поверхности металла. По мере проникновения кислородной струи вглубь металла активность реакции окисления уменьшается и для компенсации вредного влияния пониженной чистоты кислорода приходится уменьшить скорость резки. Это подтверждается сравнительными данными, полученными при резке стали марки 1Х18Н9Т толщиной 10 и 40 мм. [c.86]

Углерод. Влияние углерода на реакции взаимодействия железа с кислородсодержащими газами определяется в большой мере обезуглероживанием при температурах выше приблизительно 700° С. Как известно и как это неоднократно подтверждалось (см., например, работу Остина [745]), обезуглероживание стали водородом сильно ускоряется в присутствии водяного пара или при использовании листовой стали с цветами побежалости. Если углеродсодержащее железо соприкасается с газом, содержащим кислород даже в малой примеси, то образующаяся окись углерода создает значительное давление. зависяп1ее от температуры, концентрации углерода в стали и концентрации кислорода с. газовой среде. Ясно, что выделение окиси углерода (наряду с углекислым газом) должно отразиться на окислении сталей. Этот выделяющийся газ препятствует н какой-то мере созданию [c.320]

Под воздействием водяного пара, свободного от кислорода, при низких температурах (25° С) на железо единственным продуктом окисления последнего является гидроокись Fe (ОН) 2, но если в газовой среде есть примесь кислорода, то образуется еще и некоторое количество Рез04 [857]. При более высоких температурах (60 и 300° С) образуется Рез04. В отличие от окисления в атмосфере воздуха, где обычно образуются три окисных слоя, при взаимодействии железа с водяным паром при температурах выше 700° С по термохимическим причинам образуется главным образом FeO при 575—700° С доля этого окисла в окалине меньше, а при температурах ниже 575° С он вообще ot vt- [c.376]

Участки металла под рыхлыми лепешками шлама являются, таким образолм, анодными и подвергаются разрушению, а остальная поверхность трубы, покрытая равномерным слоем собственных или привнесенных в котел окислов, служит катодной зоной. Образующиеся на анодных участках раковины диаметром от миллиметров до нескольких десятков миллиметров имеют четкие границы, внутри которых утонение металла, как правило, довольно равномерно. Возможна иная — точечная форма поражения металла на различную (иногда большую) глубину. В таких случаях дно игольчатого отверстия, образовавшегося, -например, в результате стояночной коррозии, служит анодом, а прилегающая площадь металла, покрытая деполяризующим слоем ржавчины,— катодом. Протекание процесса с использованием в качестве твердого деполяризатора окислов железа и меди, находящихся на поверхности Jмeтaллa в катодной зоне вблизи анодных участков, является характерной особенностью подшламовой коррозии. Раздельное описание анодного и катодного процессов соответствует реакциям, приводимым в работе [1]. В слое магнетита возможно воздействие водяного пара на высокотемпературный металл экранной трубы под образовавшимися окислами. При этом происходит растрескивание плотных образований и собственных защитных пленок с окислением обнаженного металла кипящей котловой водой, т. е. протекание пароводяной коррозии. [c.33]

Сцепление э-малевого покрытия с поверхностью чугунной отливки происходит благодаря образованию между ними тонкого промежуточного слоя окислов железа. Камран [457] изучал условия образования этого слоя, обжигая чугунные пластинки при 800° в атмосфере сухого и влажного воздуха и в атмосфере, насыщенной водяным паром, кислородом и углекислотой. Обжигу подвергались чугунные пластинки без всякого покрытия и покрытые фриттованным и плавленым грунтом. Опыты показали, что при обжиге в атмосфере водяного пара окалина образуется на чугуне в 10 раз быстрее, чем при обжиге в сухом воздухе. Пластинки, покрытые фриттованным грунтом, окисляются более сильно, чем чистый чугун, что обусловлено влиянием выделяющегося во время обжига грунта водяного пара. Вес окалины на незагрунтованных пластинках и на пластинках, покрытых фриттованным грунтом, увеличивается пропорционально квадрату времени обжига. При плавленом грунте между весом окалины и продолжительностью обжига существует линейная зависимость, так как окалина постепенно растворяется в грунте. Образующаяся окалина замедляет дальнейшее окисление поверхности металла. При плавленом грунте, содержащем окись кобальта, окисление чугуна происходит менее интенсивно вследствие осаждения на поверхности пластинок весьма тонкого слоя металлического кобальта. [c.361]

Процесс взаимодействия металла с эмалью обычно сопровождается газообразованием. Значение газовой фазы при формировании эмалевого покрытия трудно переоценить, ибо с ней связаны многие дефекты на эмалевом покрытии вскипы, рыбья чешуя, пузыри, уколы, медная головка, трещины и др. При окислении имеющихся в металле примесей выделяются газообразные продукты (СО, СО2, 50 2), что затрудняет формирование сплошного эмалевого покрытия. Однако наиболее опасным для эмалирования является водород, образующий при взаимодействии металла с водой фритты или поглощаемый из атмосферы в процессе обжига. Так как вода входит в структурную формулу стекла, то при нагревании она выделяется и разлагается. Например, по данным [63], в результате нагрева боросиликатных стекол при высоких температурах выделяется до 93% воды от общего объема стекла. При взаимодействии воды с металлом он окисляется и выделяется водород, который частично растворяется в металле, частично выделяется через расплавленную пленку эмали. При высокой температуре обжига эмали термодинамически возможна реакция окисления железа водяными парами Ре Н гОд РеО -(- Н 2- [c.47]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...