Yüksek sıcaklıkta korozyon - High-temperature corrosion

12 CrMo 19 5 boru saplamasının yüksek sıcaklıkta kükürt korozyonu

Yüksek sıcaklıkta korozyon meydana gelen bir korozyon mekanizmasıdır gaz türbinleri, dizel motorlar, fırınlar veya belirli kirleticiler içeren sıcak gazla temas eden diğer makineler. Yakıt bazen yanma sırasında düşük erime noktasına sahip bileşikler oluşturabilen vanadyum bileşikleri veya sülfatlar içerir. Bu sıvı erimiş tuzlar, paslanmaz çelik ve normal olarak korozyona ve yüksek sıcaklıklara karşı inert olan diğer alaşımlar için oldukça aşındırıcıdır. Diğer yüksek sıcaklık aşınmaları arasında yüksek sıcaklık bulunur oksidasyon, sülfidasyon ve karbonizasyon. Yüksek sıcaklıkta oksidasyon ve diğer korozyon türleri genellikle Deal-Grove modeli difüzyon ve reaksiyon süreçlerini hesaba katmak.

Sülfatlar

İki tür sülfat - indüklenen sıcak korozyon genellikle ayırt edilir: Tip I, erime noktası nın-nin sodyum sülfat ve Tip II, sodyum sülfatın erime noktasının altında, ancak küçük miktarlarda SO3.[1][2]

Tip I'de koruyucu oksit ölçeği, erimiş tuz tarafından çözülür. Kükürt tuzdan salınır ve ayrı gri / mavi renkli alüminyum veya krom sülfitler oluşturan metal alt tabakaya yayılır, böylece tuz tabakası çıkarıldıktan sonra çelik yeni bir koruyucu oksit tabakası oluşturamaz. Alkali sülfatlar şunlardan oluşur: kükürt trioksit ve sodyum içeren bileşikler. Vanadatların oluşumu tercih edildiğinden, sülfatlar sadece alkali metallerin miktarı karşılık gelen vanadyum miktarından daha yüksek olduğunda oluşur.[2]

Aynı tür saldırı gözlemlendi potasyum ve magnezyum sülfat.

Vanadyum

Vanadyum mevcut petrol özellikle Kanada, batı Amerika Birleşik Devletleri, Venezuela ve Karayip bölgesi şeklinde porfirin kompleksler.[3] Bu kompleksler, yoğun kalıntıların temeli olan yüksek kaynama noktalı fraksiyonlarda yoğunlaşır. akaryakıtlar. Sodyum kalıntıları, esas olarak sodyum klorit ve kullanılmış yağ işleme kimyasalları da mevcuttur. 100 ppm'den fazla sodyum ve vanadyum, yakıt külü korozyonu.[3]

Çoğu yakıt, küçük izler içerir. vanadyum. Vanadyum farklı olarak oksitlenir Vanadatlar. Metal kutu üzerinde birikinti olarak bulunan erimiş vanadatlar akı oksit ölçekler ve pasivasyon katmanları. Ayrıca, vanadyumun varlığı, difüzyonu hızlandırır. oksijen erimiş tuz tabakası vasıtasıyla metal alt tabakaya; vanadatlar mevcut olabilir yarı iletken veya iyonik form, yarı iletken form, oksijen yoluyla taşınırken önemli ölçüde daha yüksek korozifliğe sahiptir. boş pozisyonlar. İyonik form, aksine, oksijeni, önemli ölçüde daha yavaş olan vanadatların difüzyonuyla taşır. Yarı iletken form vanadyum pentoksit açısından zengindir.[2][4]

Yüksek sıcaklıklarda veya daha düşük oksijen bulunabilirliğinde, dayanıklı oksitler - vanadyum dioksit ve vanadyum trioksit - form. Bunlar korozyonu desteklemez. Bununla birlikte, yakma için en yaygın koşullarda, vanadyum pentoksit oluşur. Birlikte sodyum oksit çeşitli bileşim oranlarında vanadatlar oluşur. Na'ya yaklaşan bileşimin vanadatları2O.6 V2Ö5 593 ° C ile 816 ° C arasındaki sıcaklıklarda en yüksek korozyon oranlarına sahiptir; daha düşük sıcaklıklarda vanadat katı haldedir, daha yüksek sıcaklıklarda vanadatlar daha yüksek oranda vanadyum ile daha yüksek korozyon oranları sağlar.[4][2]

Çözünürlüğü pasivasyon katmanı erimiş vanadatlardaki oksitler, oksit tabakasının bileşimine bağlıdır. Demir (III) oksit Na arasında vanadatlarda kolaylıkla çözünür2O.6 V2Ö5 ve 6 Na2O.V2Ö5vanadatın kütlesine eşit miktarlarda 705 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda. Bu bileşim aralığı, sorunu ağırlaştıran küller için yaygındır. Krom (III) oksit, nikel (II) oksit, ve kobalt (II) oksit vanadatlarda daha az çözünürdür; vanadatları daha az korozif iyonik forma dönüştürürler ve vanadatları sıkıca yapışır, refrakterdir ve oksijen bariyerleri olarak işlev görür.[4][2]

Vanadatların korozyon hızı, yanma için fazla hava miktarı (dolayısıyla tercihen refrakter oksitleri oluşturur), açıktaki yüzeylerin refrakter kaplamaları veya yüksek kromlu alaşımlar, ör. % 50 Ni /% 50 Cr veya% 40 Ni /% 60 Cr.[5]

1: 3 oranında sodyum varlığı en düşük erime noktasını verir ve bundan kaçınılmalıdır. 535 ° C'lik bu erime noktası, motorun sıcak noktalarında sorunlara neden olabilir. piston kronları, valf yuvaları, ve turboşarjlar.[4][2]

Öncülük etmek

Öncülük etmek koruyucu oksit pullarını eritebilen düşük erime noktalı bir cüruf oluşturabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Genç, David John (2008). Metallerin Yüksek Sıcaklık Oksidasyonu ve Korozyonu. ISBN  978-0-08-044587-8.
  2. ^ a b c d e f Lai, G.Y (Ocak 2007). Yüksek sıcaklıkta korozyon ve malzeme uygulamaları. s. 321. ISBN  978-0-87170-853-3.
  3. ^ a b Branan, Carl (2005-08-16). Kimya mühendisleri için pratik kurallar: Günlük proses mühendisliği sorunlarına hızlı ve doğru çözümler kılavuzu. s. 293. ISBN  978-0-7506-7856-8.
  4. ^ a b c d Chilingar, George V; Yen, Teh Fu (1978-01-01). Bitümler, asfaltlar ve katranlı kumlar. s. 232. ISBN  978-0-444-41619-3.
  5. ^ Carl Branan Kimya mühendisleri için pratik kurallar: günlük proses mühendisliği sorunlarına hızlı ve doğru çözümler kılavuzu Gulf Professional Publishing, 2005, ISBN  0-7506-7856-9 s. 294

Dış bağlantılar