ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Effect of low silicium content and some surface treatment on the oxidation of carbon steels in carbon dioxide atmospheres at medium temperaturesCarbon or low alloyed steels have been corrosion tested, for a great length of time (thousands of hours) between 375 and 450°C, in pressurized carbon dioxide (28 ou 40 bars) containing in particular: carbon monoxide (1 to 2% vol.) and water vapour (50 to 100 Ppm vol.).These steels have been investigated under several surface conditions: as received, sand-blasted, etched in a sulfophosphoric bath, etched and then passivated in a bath mainly composed of sodium bichromate, etched and passivated in a phosphate bath.The first passivating treatment induces the formation of a deposit, mostly made of chromium compound, on the steel surface. Samples which were treated in that way are much more rapidly oxidized than those prepared in the second bath or than the as-received samples.On the other hand, under given test conditions, the absence of silicon (〈 0.02 %) in carbon steel corresponds to an accelerated oxidation. It should be said more precisely that the oxidation kinetic, soon become hear in that case, but keep rather slow when a similar steel contains at least 0.20% silicon.Both effects are cumulative: very high corrosion levels result of an unfavorable surface treatment applied to a steel without silicon.It has been shown, through microprobe examinations, that silicon traces are concentrated at the steeloxide interface during the oxidation process; it thus forms a “border” which rather prevents the diffusion of ions.As for the chromium traces, they tend to create disorders on the oxide scale. This scale breaks up into two layers and the development of the oxidation process is depending on the stability of the internal layer. In fact, the chromium induce a disordered growth of that internal layer, to the detriment of the external one, which either cracks or even disappears.
Abstract:
Einfluß geringer Siliciumgehalte und gewisser Oberflächenbehandlungen auf die Oxidation normaler Stähle in Atmosphären auf Basis von Kohlendioxid bei mittleren TemperaturenDas Verhalten von unlegierten und schwachlegierten Stählen wurde bei langen Versuchsdauern (mehrere 1000h) zwischen 375 und 45O°C in Kohlendioxid bei 28 und 40 bar Druck geprüft, wobei das Gas Kohlenoxid (1 bis 2 Vol.-%) und Wasserdampf (50 bis 500 Vol. ppm) enthielt.Die Stähle wurden mit mehreren verschiedenen Oberflächenbehandlungen verwendet: mechanisch bearbeitet (zerspant), sandgestrahlt, gebeizt in Schwefel-Phosphorsäure, gebeizt und anschließend in Natriumdichromat passiviert, gebeizt und anschließend in Phosphat passiviert.Bei der erstgenannten Passivierungsbehandlung entsteht auf der Oberfläche des Stahls eine Deckschicht, bestehend aus einer Chromverbindung. Die so behandelten Proben werden wesentlich schneller oxidiert als die im zweiten Bad passivierten oder die lediglich zerspanten Proben.Das Fehlen von Silicium (Si-Gehalte 〈 0,02%) im Kohlenstoffstab1 äußert sich andererseits bei gleichen Arbeitsbedingungen in einer beschleunigten Oxidation. Genauer gesagt verläuft die oxidation dann mit hoher Geschwindigkeit und linear abhängig von der Zeit, wäihrend sie im Falle analoger Stähle mit mindestens 0,20 % Silicium verhältnismäßig langsam bleibt.Diese Effekte sind kumulativ: eine ungünstige Oberflächenbehandlung führt im Falle eines siliciumfreien Stahls zu hohen Korrosionsverlusten.Mit Hilfe von Untersuchungen mittels Mikrosonde konnte gezeigt werden, daß Spuren von Silicium während der Oxidation an der Grenzfläche Stahl-Oxid konzentriert werden und dort eine für Ionen verhältnismäßig undurchlässige Sperrschicht bilden.Spuren von Chrom neigen andererseits dazu, die Oxidschicht aufzuspalten, d. h. die Oxidschicht teilt sich im allgemeinen in zwei Lagen, wobei die Stabilität der inneren Schicht den Fortgang der Oxidation bestimmt. Der Einbau von Chromspuren führt dann zu einer regellosen Entwicklung dieser inneren Schicht, und zwar auf Kosten der Außenschicht, die aufreißt oder sogar ganz verschwinden kann.
Notes:
Des aciers ordinaires ou faiblement alliés ont été soumis à des essais de corrosion de trè longue durée (plusieurs milliers d'heures) entre 375 et 45O°C dans le gaz carbonique sous pression de 28 ou 40 bars, renfermant notamment de l'oxyde de carbone (1 à 2% en volume) et de la vapeur d'eau (50 à 500 ppm en volume).Ces aciers ont été éprouvés sous plusieurs états de surface distincts: brut d'usinage, sablé, décapé dans un bain sulfo-phosphorique, décapé puis passisé dans un bain à base de bichromate de sodium, décapé puis passivé dans un bain à base de phosphates.Le premier traitement de passivation entraine un dépôt de composé à base de chrome à la surface de l'acier. Les échantillons ainsi traités s'oxydent nettement plus vite que les échantillons passivés dans le second bain ou que les échantillons bruts d'usinage.D'autre part, pour des conditions opératoires identiques, l'absence de silicium (〈 0,02%) dans l'acier carbone se manifeste par une oxydation accilérée. Plus précisément, la cinétique d'oxydation est alors rapidement linéaire, tandis qu'elle reste relativement lente dans le cas des aciers analogues renfermant au moins 0,20% de silicium.Ces effets sont cumulatifs: l'application du traitement de surface défavorable à un acier exempt de silicium conduit à des taux de corrosion très importants.A l'aide d'examens à la microsonde, il a été montré que les traces de silicium tendent se concentrer à l'interface acier-oxyde au cours de l'oxydation, constituant ainsi un liséré relativement imperméable à la diffusion des ions.Quant aux traces de chrome, elles tendent à désorganiser la pellicule d'oxyde. Plus précisément, cette dernière se subdivise généralement en deux strates, et c'est la plus ou moins grande stabilité de la strate interne qui gouverne l'évolution de l'oxydation. Or l'incorporation de traces de chrome entraine un développement anarchique de cette strate interne, aux dépens de la strate externe qui se fissure ou même disparait.
Additional Material:
21 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19710220505
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