Сернистые включения

т. е. для устранения вредных примесей закиси железа. Map ней устраняет также вредные сернистые соединения жел (см. ниже), растворяется в феррите и цементите.

Высокую коррозионную активность сообщают нефти растворенные в ней сернистые соединения: меркаптаны (тиоспирты R — S— Н), которые разрушают Со, Ni, Pb, Cu, Ag с образованием соответствующих меркаптидов [(CH3S)2 Pb, (CH3S)a Cu и др.], сероводород действующий на Fe, Pb, Cu, Ag с образованием сульфидов (FeS, PbS и др.), элементарная сера, коррозионноактивная по отношению к меди и серебру и также образующая сульфиды. Такие же явления наблюдаются при действии на металлы фенолов, содержащих сернистые соединения. При повышении температуры коррозия металлов возрастает.

Механизм сухой атмосферной коррозии металлов аналогичен химическому процессу образования и роста на металлах пленок продуктов коррозии, описанному в ч. I. Процесс сухой атмосферной коррозии металлов сначала протекает быстро, но с большим торможением во времени так, что через некоторое время, порядка нескольких или десятков минут, устанавливается практически постоянная и очень незначительная скорость (рис. 263), что обусловлено невысокими температурами атмосферного воздуха. Так образуются на металлах в кислороде или сухом воздухе тонкие окисные пленки, и поверхность металлов тускнеет. Если в воздухе содержатся другие газы, например сернистые соединения, защитные свойства пленки образующихся продуктов коррозии могут снизиться, а скорость коррозии в связи с этим несколько возрасти. Однако, как правило, сухая атмосферная коррозия не приводит к существенному коррозионному разрушению металлических конструкций.

Известно, что большинство металлов, соприкасаясь с воздухом, образуют на поверхности продукты коррозии, представляющие собой окисные соединения. Возможно образование па поверхности металла и других продуктов коррозии. Например, при действии паров серы или сернистых соединений на железе образуются сернистые соединения, на серебре при действии паров йода — йодистое серебро и т. д. Однако чаще всего на поверхности металлов при газовой коррозии образуется слой окисных соединений, и в дальнейшем процессы газовой коррозии нами будут рассмотрены на примерах образования на поверхности металлов окисных соединений.

Для химической п нефтехимической промышленности характерны газовые среды, действующие весьма агрессивно на металлы и сплавы. Такими агрессивными газами являются окислы азота, сернистые соединения, хлористый водород, хлор и др.

Образующиеся в условиях переработки сернистых нефтей при высоких температурах крекинг-процесса сернистые соединения, элементарная сера, меркаптаны и др. являются весьма коррозионно-активными веществами. Основным агентом высокотемпературной коррозии является сероводород. Сернистый газ при высоких температурах менее опасен, чем сероводород. Су-хон сероводород при комнатной температуре также не представляет опасности для обычных углеродистых сталей даже в присутствии кислорода, но он способен взаимодействовать с медью согласно следующей реакции:

Алюминий при его добавке к железу в количестве не менее 4% оказывает защитное действие до 800° С при сероводородной коррозии. Алюминий устойчив в газовых средах, содержащих сернистые соединения, в том числе в сернистом газе и сероводороде.

ность для металлических конструкций. Так, снег на одном химическом за «од с содержал около 1% кислоты (в пересчете на соляную) и около 0,3% солей. На другом заводе количество пыли, содержащей сернистые соединения и выбрасываемой обжиговыми печами :>, воздух, превышала 1000 Мг в сутки.

Выбор жаростойкого сплава обусловливается также характером и составом газовой среды. Так, хромистые и хромонике-левые стали обладают хорошей стойкостью в окислительных средах, восстановительная же газовая среда действует на них неблагоприятно. Особенно неблагоприятно влияют при высоких температурах па стали, содержащие никель, сернистые соединения: никель образует с серой сульфид, дающий с металлическим никелем эвтектику, обладающую низкой температурой плавления. В условиях действия сернистых соединений при высоких температурах, как было указано, пригодны стали, легированные алюминием, хромом и кремнием.

Сернистый газ дает смешанные окисные и сернистые соединения по реакции

Сернистые соединения и газовые среды, содержащие сероводород и пары серы, па алюминий не действуют. Поэтому алюминии пригоден для изготовления аппаратов, применяемых при вулканизации каучука и переработке сернистых нсфтей.

Рис. 154. Сернистые включения:

Сернистые включения сильно снижают механические свойства, особенно ударную вязкость (а„) и пластичность (S, я>) в поперечном направлении вытяжки при прокатке и ковке, а также предел выносливости. Работа зарождения трещины а3 не зависит от содержания серы, а работа развития трещины ар с увеличением содержания серы резко падает. Свариваемость и коррозионную стойкость сернистые включения ухудшают. Содержание серы в стали строго ограничивается, оно не должно превышать 0,035—0,06 %.

Дисперсные сернистые включения, главным образом сульфида марганца, вытянутые вдоль направления прокатки, нарушают сплошность металла, снижают его прочность в поперечном направлении и способствуют получению ломкой, короткой, легко отделяющейся стружки, а также действуют отчасти в качестве смазки.

Значение элементов состава. Важнейшей примесью автоматной стали является сера (см. табл. 97 и 98). Обычно сера в стали считается вредной примесью. Сернистое железо (FeS) и железо образуют легкоплавкую сернистую эвтектику, которая становится ещё более легкоплавкой в присутствии записи железа (FeO). Сернистые включения располагаются по границам зёрен и, нарушая сплошность стали, вызывают её красноломкость при нагреве выше 800°. Сера таким образом затрудняет обработку стали давлением в горячем состоянии.

Сернистые включения образуются в основном серой, переходящей в металл шва из электродных покрытий и флюсов (руды, жидкого стекла и др.). В условиях высоких температур сварочной ванны сульфид :марганца распадается с образованием сульфида железа, располагающегося в дальнейшем по границам дендритов и способствующего образованию горячих трещин. Монтажные сварные стыки экономайзерных труб, содержащие повышенное количество серы, склонны к образованию сквозных свищей.

Сернистые включения снижают ударную вязкость (KCU) и пластичность (б, \э) в поперечном направлении вытяжки при прокатке и ковке, а также предел выносливости. Работа зарождения трещины не зависит от содержания серы, а работа развития вязкой трещины КСТ и вязкость разрушения /(1е с увеличением содержания серы снижаются. В низкоуглеродных сталях при содержании серы более ?>0,01 % порог хладноломкости tb0 снижается («сульфидный парадокс»). Сера ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость. Содержание серы в стали строго ограничивается; в зависимости от качества стали оно не должно превышать 0,035—0,06 %.

Сернистые включения образуются в основном за счет серы, переходящей в металл шва из электродных покрытий и флюсов (руды, жидкого стекла и др.). В условиях высоких температур сварочной ванны сульфид марганца распадается с образованием сульфида железа, располагающегося в дальнейшем по границам дендритов и способствующего образованию горячих трещин. Монтажные сварные стыки экономайзерных труб, содержащие повышенный процент серы, склонны к образованию сквозных свищей. Обычно сульфиды железа в наплавленном металле сварного шва имеют очень небольшие размеры.

Сера в некоторых случаях может быть и полезным элементом: она улучшает обрабатываемость сталей, в которых содержание ее доходит до 0,15—0,20%; такие стали называются автоматными. Однако здесь сернистые включения состоят главным образом из сернистого марганца и располагаются не по границам зерен, а внутри них в виде отдельных коагулированных округленных выделений, которые пластичны и при прокатке и ковке могут вытягиваться (фиг. 83, б). • .

Рис. 154. Сернистые включения:

Сернистые включения (FeS, MnS), имеющиеся в поверхностных участках металла, реагируют с сериой кислотой, оставшейся на фотобумаге: MnS (FeS) + H2SO4->H2S + + MnSO4 (FeSO4).

Сернистые включения сильно снижают механические свойства, особенно ударную вязкость (ан) и пластичность (б, г)) в поперечном направлении вытяжки при прокатке и ковке, а также предел выносливости. Работа зарождения трещины а3 не зависит от содержания серы, а работа развития трещины ар с увеличением содержания серы резко падает. Свариваемость и коррозионную стойкость сернистые включения ухудшают. Содержание серы в стали строго ограничивается, оно не должно превышать 0,035—0,06 %.