Металлы стойкие к серной кислоте

Обновлено: 13.05.2024

При эксплуатации металлов в среде неорганических (серной
H₂SO₄, соляной азотной HNO₃) и агрессивных органических кислот предъявляются особые требования, поскольку технологические операции происходят не только в агрессивнейшей среде, но и, как правило, при высоких температурах и давлении. В таких условиях для использования подойдет далеко не каждый металл.

Для изготовления оборудования, обладающего высокой степенью стойкости к агрессивным средам, используют кислотостойкую нержавеющую сталь марки АISI 316. Она нашла применение во многих отраслях промышленности: химической, нефтехимической, машиностроительной и других. Это хороший материал для технологических конструкций, изделий, деталей и узлов, эксплуатирующих в кислых средах. Исходным металлопрокатом для их изготовления является лист кислотостойкий из нержавеющей стали АISI 316.

Характеристики кислотостойкой нержавейки

Хорошую сопротивляемость к воздействию неорганических и органических кислот проявляют особые марки стали из нержавейки.

Кислотостойкая нержавеющая сталь марки АISI 304 и АISI 316 наиболее часто используется в агрессивных кислых средах. Это высоколегированные хромоникелевые сплавы специального целевого назначения, не поддающиеся коррозии в течение определенного времени. Кислотоупорность нержавейке придают легирующие компоненты – хром, никель, молибден, титан, вольфрам.

Нержавейка кислотостойкая марки АISI 316, по сравнению с маркой АISI 304, содержит большее количество никеля, к тому же она была усилена добавлением молибдена (2,5 %), что значительно повысило сопротивление к коррозии во многих агрессивных средах. Кроме этого, она обладает более высокой прочностью. Данная марка является жаропрочной антикоррозионной сталью. На ее поверхности имеется защитная хромоксидная пленка, устойчивая к механическим и химическим повреждениям.

Кислотостойкая сталь АISI 316 обладает отличными свойствами:

выдающаяся стойкость к коррозии и окислению;
хорошие механические свойства;
технологичность;
пластичность;
легкость в любого вида механической обработке.

Такие уникальные характеристики позволяют использовать изделия из нержавейки АISI 316 во многих вредных производствах, например, трубопроводы для перекачки концентрированных растворов минеральных и органических кислот, а также резервуары и хранилища для едких жидкостей и смесей. Из нее изготавливают различные виды запорной арматуры: заглушки, клапаны, шаровые краны.

Вагоны-цистерны для серной кислоты

Трубы, сосуды и разные другие изделия из нержавейки кислотостойкой с зеркальной поверхностью обладают эстетичным внешним видом и популярны на рынке, благодаря длительному сроку эксплуатации.

Устойчивая к воздействию агрессивных сред, сама нержавеющая сталь не оказывает негативного влияния на окружающую среду, то есть является экологичным материалом. Это и другие достоинств нержавейки делает ее популярной для применения в различных производствах.

Также читайте статьи:

Выбор материала проточной части

Поверхностное разрушение металла под действием внешней среды называется коррозией.

Чистое железо и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, в воде и многих других средах, так как образующаяся пленка окислов недостаточно плотна и не изолирует металл от химического воздействия среды. Некоторые элементы повышают устойчивость стали против коррозии, и таким образом можно подобрать сталь, практически не подвергающуюся разрушению в данной среде.

При введении таких легирующих элементов происходит скачкообразное повышение коррозионной стойкости. К примеру, введение в сталь более 12% хрома (Cr) делает ее коррозионностойкой в атмосфере и во многих других промышленных средах. Стали содержащие менее 12% Cr, практически в столь же большой степени подвержены коррозии, как и железо. Стали содержащие 12-14% Cr, ведут себя как благородные металлы: обладая положительным электрохимическим потенциалом, они не ржавеют и не окисляются на воздухе, в воде, в ряде кислот, солей и щелочей.

Хромистые нержавеющие стали

Хромистые нержавеющие стали применяют трех типов: 13, 17 и 27% Cr в зависимости от требований имеют различное содержание углерода.

Стали с более 17% Cr имеют иногда небольшие добавки титана и никеля, которые вводят для улучшения механических свойств. Помимо этого стали с таким содержанием хрома обладают высокой коррозионной стойкостью вплоть до температуры 900 ºС.

Стали с содержанием хрома 13% более распространенные и наименее дорогостоящие, их применяют для бытовых назначений и в технике. Эти стали хорошо поддаются сварке. Сплавы с низким содержанием углерода пластичны, с высоким - обладают высокой твердостью и повышенной прочностью, из них изготавливают детали повышенной прочности и износоустойчивости (хирургический инструмент, подшипники, пружины и другие детали, работающие в активной коррозионной среде).

Аустенитные стали

Введение достаточного количества никеля (Ni) в хромистую сталь обеспечивает лучшую механическую прочность, делает сталь более коррозионностойкой и не хладноломкой. Нержавеющие стали с 18% Cr и 10% Ni получили наиболее широкое распространение в машиностроении.

Для того, чтобы повысить сопротивление коррозии в кислотах в сталь вводят молибден и медь, особенно молибден с медью при одновременном увеличении содержания никеля. При необходимости, чтобы иметь еще и высокие механические свойства вводят титан и алюминий.

Более высокую коррозионную стойкость имеют никеливые сплавы типа хастеллой 80% Ni и 20% Mo (сплавы НИМО) с дополнительным легированием.

Титан

Титан (Ti) имеет высокую удельную прочность, благодаря чему сплавы на его основе получили широкое применение в технике, особенно в тех областях, где важное значение имеет масса (авиация, ракетостроение и др.). Титан обладает высокой коррозионной стойкостью в большом количестве агрессивных сред, превосходя зачастую в этом отношении нержавеющую сталь. Поэтому проще перечислить среды, в которых титан растворяется: например, плавиковая, соляная, серная, ортофосфорная, щавелевая и уксусная кислоты.

Высокая коррозионная стойкость титана обусловлена образованием на поверхности плотной защитной оксидной пленки. Если эта пленка не растворяется в окружающей среде, то можно считать, что титан в ней абсолютно стоек. Например, морская вода за 4000 лет растворит слой титана толщиной 30 - 40 микрон (1 микрон равен 10-4 см). Если же оксидная пленка растворима в данной среде, то применение в ней титана недопустимо.

Тугоплавкие металлы

К тугоплавким относят металлы: ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, технеций, титан, хром, цирконий, - температура плавления которых выше температуры плавления железа (1539 ºС), кроме металлов платиновой и урановой групп и некоторых редкоземельных.

Следует отметить, что при высоких температурах все тугоплавкие металлы являются кислотостойкими. При этом наиболее сильно выделяется тантал. Ниобий и молибден по коррозионной стойкости превосходят сплавы на основе железа или никеля, однако уступают танталу.

Применение таких материалов целесообразно в средах, в которых другие материалы не обладают коррозионной стойкостью. К таким средам относятся неорганические крепкие кислоты при повышенных температурах, а так же некоторые промышленные среды.

Несмотря на высокую стоимость металлов по сравнению с такими коррозионностойкимиматериалами, как высоколегированная нержавеющая сталь или хастеллой, применение сплавов тугоплавких металлов оправдано, так как вследствие высокой стойкости возможно эксплуатировать химические установки практически весь срок без замены приборов.Коррозионная стойкость нержавеющих сталей в некоторых кислотах.Прии комнатной температуре высокой стойкостью в этой кислоте обладают все

Коррозионная стойкость нержавеющих сталей в некоторых кислотах

Серная кислота

При 70ºС хромоникелевые стали нестойки даже в кислотах слабой концентрации, но примерно до 5% H2SO4 могут работать стали с добавлением молибдена и меди.

Однако последние разрушаются в кипящей серной кислоте до концентрации 30%. В этих случаях следует применять сплавы типа хастеллой, а при концентрации выше 30% в кипящей серной кислоте могут работать лишь тугоплавкие металлы.

Фосфорная кислота

При комнатной температуре любой концентрации устойчивы аустенитные стали, хромистые нет. В горячей кислоте устойчивы стали с добавками молибдена и меди до концентрации 25%, в кипящей - хастеллой до 50%, а при более высокой устойчивы лишь тугоплавкие металлы.

В соляной кислоте устойчивы стали с добавлением молибдена или меди при комнатной температуре и до концентрации 5%.

Коррозионная стойкость металлов и сплавов при нормальных условиях

Данная таблица коррозионной стойкости предназначена для составления общего представления о том, как различные металлы и сплавы реагируют с определенными средами.
Рекомендации не являются абсолютными, поскольку концентрация среды, ее температура, давление и другие параметры могут влиять на применимость конкретного металла и сплава.
На выбор металла или сплава также могут оказывать влияние экономические соображения.

Условные обозначения:

А - обычно не корродирует,
В - коррозия от минимальной до незначительной,
С - не подходит

Металлы стойкие к серной кислоте

Стандартная практика NACE SP0391 содержит подробную информацию о материалах конструкций, используемых для хранения и обработки концентрированной серной кислоты при комнатной температуре. Этот стандарт также касается некоторых инженерно-технических методов, обеспечивающих бесперебойную эксплуатацию.

В данной статье мы опишем поведение сталей при взаимодействии с концентрированной серной кислотой

Углеродистые стали

Холодная концентрированная серная кислота (H2SO4) оказывает лишь незначительное коррозионное воздействие на сталь и чугун из-за быстрого образования пленки сульфата железа (FeSO4). Однако даже умеренные скорости потока (> 0,6 м/с;> 2 фут/с) или утечка жидкости могут привести к удалению защитной пленки и началу коррозионного процесса. Разбавление также приводит к растворению FeSO4. Повышенные температуры выше 40° C (105° F), также разрушают пленку и становятся причиной образования коррозии. В случае возникновения любого из вышеперечисленных условий, сплавы с более высоким содержанием легирующих элементов заменяются. Кроме того, использование углеродистой стали может быть ограничено спецификацией железа в продукционной кислоте.

Чугун

Серый чугун устойчивее к более высоким скоростям (примерно до 1,8 м/с, 6 футов/с), чем сталь, благодаря эффекту запирания пластинок графита и образованию пленки сульфата железа. Магниевый чугун (кованый чугун) менее эффективен в данных условиях. Аустенитные виды чугуна с высоким содержанием никеля также не отличаются устойчивостью, однако 14% кремниевый чугун обладает превосходной стойкостью до 100% кислоты в точке кипения при скорости коррозии менее 0,12 мм/год (5 милов в год) в диапазоне концентраций. Стойкость высококремнистого чугуна обусловлена образованием пленки из двуокиси кремния, которая тем не менее уязвима перед свободным SO3.

Нержавеющая сталь

В горячей кислоте выше примерно 93% незащищенная марка стали 316 несколько менее устойчива в сравнении с 304 из-за легкости окисления молибденового компонента. В таблице 2 приведены типичные скорости коррозии в 99%-ной серной кислоте при температуре 105-115° C (220-240 ° F) в среде абсорбционной колонны. При скоростях потока 1,5 м/с (5 футов/с) и более скорость коррозии для макри 316 увеличивается более чем в 7 раз по сравнению с молибденовой маркой 304. Стандартный сплав 316, CF8M (S92900) подходит для изготовления отсекающих клапанов.

Высококремнистая аустенитная нержавеющая сталь UNS S30600, содержащая 4% Si, была первоначально разработана для использования в концентрированной азотной кислоте. В последующем для использования в концентрированной серной кислоте были созданы сплавы со следующим процентным содержанием элементов: 18% Cr, 16% Ni, 5-6% Si. Сплавы с номинальным содержанием 5% Si, такие как UNS S30601 и S32615 и сплав 6% Si UNS S38815, используются в горячей концентрированной кислоте. По свойствам они не уступают нержавеющей стали 300-й серии с анодной защитой, применяемой при изготовлении колонн, охладителей и трубопроводов.

Анодная защита от коррозии

Анодная защита эффективна для марок 304, 316 и других нержавеющих сталей. Она позволяет расширить температурный диапазон применения во всех растворах сильных кислот. Данная защита гарантирует стабильное, пассивное состоянии, устойчивость к коррозии при различных температурах и концентрациях кислоты. Требования к электротоку для применения анодной защиты возрастают с уменьшением концентрации кислоты или повышением ее температуры.

В лабораторных испытаниях скорость 0,75 мм/год (29 м/д) для свободной коррозии марки 316 в 93% кислоте (плюс 4 ч/млн железа и 800 ч/млн SO2) при 70° C (158° F) была снижена до менее 0,05 мм/год (2 милов в год) благодаря анодной защите. При 100° C (212° F) скорость коррозии снижается с 5 мм/год (200 м/д) до менее чем 0,05 мм/год (2 милов в год). Трубчатые охладители и термочехлы из марки 316L как правило имеют анодную защиту. Предельная температура для незащищенных охладителей составляет около 75° C (167° F), в то время как охладители с анодной защитой используются до 125° C (257° F)

Специальные нержавеющие стали

Специальные сплавы подразделяются на литейные и деформируемые. Изначально они были предназначены для работы с концентрированной кислотой, загрязненной нитратами или сульфидами. Помимо этого данные сплавы отличаются улучшенной стойкостью при повышенных температурах и / или в случае эрозионной коррозии или истирания.

Один из исходных сплавов этого типа был обозначен как Alloy 20. На сегодняшний день существует целый ряд его вариаций, таких как Аlloy 20Cb-3 (N08020). Данные сплавы используются в концентрированной серной кислоте, прежде всего, благодаря устойчивости к скорости или вихревому движению. Литой состав CN7M (N08807), стойкий к вихревым потокам и эрозиям, используется для изготовления дроссельных клапанов и насосов. Аlloy 825 (N08825), стабилизированный титаном, имеет практически такое же сопротивлениев концентрированной кислоте, как Alloy 20. Стоит также упомянуть Alloy 904L (N08904), выдерживащий воздействие концентрированной серной кислоты при температурах до 50° C (122° F). Существует ряд дуплексных марок, таких как 7-Mo Plus (S32950) и Alloy 255 (S32550), устойчивых к концентрированной серной кислоте, например, стабильность в 98% кислоте при температуре до 150° C (300° F). Дуплексные славы, такие как CD4MCu (J93370), также демонстрируют высокую стойкость к вихревым потокам концентрированной кислоты.

Химическая стойкость металлов и сплавов.

Ржавчина покрывает металл рыхлым слоем, поэтому не предохраняет его от дальнейшей коррозии вплоть до полного разрушения. Растворы солей, как правило, вызывают более сильную коррозию, чем чистая вода. Небольшие количества NH ₄ C l, присутствующие в воздухе лабораторий, в значительной степени ускоряют коррозию. Неустойчивы к действию большинства разбавленных кислот. В разбавленных растворах НС l растворение железа идет интенсивно. Азотная кислота с концентрацией выше 50% пассивирует металл, однако защитный слой оксида хрупок, и пассивное состояние легко нарушается. Железо вполне устойчиво к действию дымящей HNO ₃ . Серная кислота пассивирует Железо при концентрации выше 70%, при нагревании стали марки СтЗ в 90%-й H ₂ SO ₄ при 40 °С скорость коррозии составляет 0,14 мм/год; при 90 °С скорость коррозии увеличивается в 10 раз; 50%-я H ₂ SO ₄ очень активно растворяет железо. Фосфорная кислота в отношении железа не агрессивна. В безводных органических растворителях Железо практически не корродирует, устойчиво к действию растворов щелочей, водного аммиака, сухих С l ₂ и В r ₂ . Хорошими ингибиторами коррозии являются хромовокислый натрий (в виде добавки к воде в количестве 0,1%), гексаметафосфат натрия. Ион Сl - , напротив, способствует снятию с металла защитной пленки и усилению коррозии. Технически чистое Железо с массовым содержанием примесей около 0,16% обладает высокой коррозионной стойкостью.

Низколегированные и среднелегирова н ные стали. Подобны простым углеродистым сталям, но небольшие легирующие добавки меди, никеля или хрома могут повышать устойчивость к атмосферной и водной коррозии. С повышением количества хрома повышается стойкость к окислению. Однако стали с содержанием хрома менее 12% в основном не рекомендуется использовать при контакте с химически активными средами.

Стали с содержанием хрома 12—18% устойчивы при контакте с пищевыми продуктами, большинством органических кислот, азотной кислотой, сильными щелочами, большинством растворов солей. скорость коррозии в 25%-й муравьиной кислоте составляет около 2 мм/год. Эта группа сталей неустойчива к действию сильных восстановителей, соляной кислоты, хлоридов и галогенов.

Нержавеющие стали с содержанием 17—19% хрома и 8—11% никеля более устойчивы по сравнению с обычными высокохромистыми сталями. Они исключительно стойки в окислительных средах, в том числе кислых (азотнокислой, хромовокислой и т. д.) и сильно щелочных. Добавка никеля повышает устойчивость к некоторым неокислительным средам. Они превосходно устойчивы к действию атмосферных факторов. Однако в кислых восстановительных средах, и особенно в кислых, содержащих ионы галогенов, пассивирующий слой оксидов разрушается и нержавеющие стали теряют свою кислотоустойчивость.

Нержавеющие стали с добавкой 1—4% молибдена. Их общая коррозионная стойкость выше, чем у хромоникелевых сталей. Введение молибдена повышает устойчивость к серной, сернистой, органическим кислотам, галогенидам и морской воде.

Железокремнистое литье (сплавы железа с 13—17% Si , ферросилиций). Коррозионная стойкость определяется образованием пленки Si 0₂, поэтому окислительные среды (азотная, серная, хромовая кислоты) лишь усиливают защитные свойства пленки. Соляная кислота вызывает коррозию ферросилиция.

Устойчив к атмосферным факторам, в том числе к атмосфере химических лабораторий, воде, даже соленой, нейтральным и щелочным солям — хлоридам, карбонатам, сульфатам, нитратам, ацетатам. Достаточно устойчив к органическим кислотам, если только они не горячие и не насыщены кислородом. Устойчив к кипящим концентрированным щелочам (КОН до 60%). Подвержен воздействию окислительных или восстановительных сред, окислительных солей (кислых или щелочных), окислительных кислот, например азотной, влажных газообразных галогенов, оксидов азота, диоксида серы.

Монельметалл (70% Ni , 30% Си) по сравнению с никелем более устойчив к кислотам, хотя и не выдерживает действия кислот с сильными окислительными свойствами. Обладает сравнительно хорошей устойчивостью к органическим кислотам, к большинству растворов солей. Не подвержен атмосферной и водной коррозии, устойчив к действию фтора. Монельметалл подобно платине выдерживает HF в концентрации 40% при кипении.

Благодаря защитной окисной пленке стойки к окислительным средам, в том числе к фтору, уксусной кислоте и большинству органических жидкостей, к атмосферной коррозии. Алюминий с содержанием примесей не более 0,5% обладает высокой стойкостью к действию Н2О2. Сильные восстановительные среды и едкие щелочи разрушают алюминий. Алюминий устойчив к действию разбавленной серной кислоты и олеума, но не стоек к серной кислоте средней концентрации. Такая же картина и в отношении горячей азотной кислоты. Соляная кислота разрушает защитную.пленку. При соприкосновении с ртутью или ее солями Алюминий быстро разрушается. Чем чище алюминий, тем меньше он подвержен коррозии. Дюралюминий (сплав с 3,5—5,5% Си, 0,5% Mg и 0,5—1% Мп) менее коррозионностоек. Силумин (11 — 14% Si ) имеет высокие антикоррозионные свойства.

Отличаются стойкостью к атмосферной и водной коррозии, включая морскую воду. Устойчивы к растворам едких щелочей при комнатной температуре, горячим разбавленным щелочам, сухому NH ₃ , нейтральным солям, сухим газам и к большинству органических растворителей. Сплавы с высоким содержанием меди (бронзы) устойчивы ко многим кислотам, включая горячую разбавленную и холодную концентрированную H ₂ SO ₄ . как разбавленную, так и концентрированную НСl без нагревания. Контакт с органическими кислотами в отсутствие кислорода не вызывает разрушения меди. Медь не поддается воздействию F ₂ и сухого HF . Медь и ее Сплавы подвержены действию окисляющих кислот и неокисляющих кислот в присутствии кислорода, влажного NH 3, некоторых кислых солей, таких влажных газов, как ацетилен, Cl ₂ . SO ₂ , СО₂ . Медь легко амальгамируется. Цинк-медные Сплавы (латуни) в основном не отличаются высокой коррозийной стойкостью.

Устойчив в сухом и влажном воздухе, в чистой воде. В воде с содержанием СО₂, NH ₃ или солей подвержен коррозии. Сильно корродирует в атмосфере лаборатории. щелочи растворяют цинк, в HNO 3 он растворяется быстро, в НС l и H ₂ SO ₄ — тем медленнее, чем чище цинк. Не взаимодействует с органическими растворителями, нефтепродуктами, однако при длительном контакте, например с крекинг-бензином, происходит коррозия за счет постепенного повышения кислотности бензина при его окислении воздухом.

Отличается устойчивостью к атмосферной и водной коррозии, устойчив при контакте с почвой, хотя заметно растворяется в воде, содержащей высокие концентрации СО₂ , за счет образования растворимого гидрокарбоната свинца. В основном обладает хорошей стойкостью по отношению к нейтральным растворам, удовлетворительной к щелочным, практически стоек к хромовой, серной, сернистой и фосфорной кислотам. В H ₂ SO ₄ концентрации 98% и выше при комнатной температуре свинец растворяется очень медленно; 48%-я HF вызывает коррозию при нагревании; заметно действуют на свинец НС l , HNO ₃ , а также уксусная и муравьиная кислоты. При взаимодействии с НС l свинец покрывается слоем труднорастворимого Р b С l ₂ , который препятствует дальнейшему растворению металла. Азотнокислый свинец, образующийся при действии азотной кислоты, нерастворим в концентрированной HNO ₃ , но растворим в разбавленной, поэтому разбавленная HNO ₃ более агрессивна по отношению к свинцу, чем концентрированная. Растворы нитратов агрессивны по отношению к свинцу, а хлориды, сульфаты и карбонаты — нет.

Обладает превосходной коррозионной стойкостью. Устойчив к действию FeCl ₃ , растворов солей, в том числе сильных окислителей. Легко подвергается действию более концентрированных минеральных кислот, но выдерживает кипящую HNO ₃ до концентрации 65% и H ₂ SO ₄ и НС l ниже 5%. Проявляет хорошую устойчивость к органическим кислотам, щелочам и щелочным солям.

Используется при необходимости высокой химической стойкости к большинству кислот и щелочей. Устойчив при контакте с Н₂О₂. Подвержен действию некоторых хлоридов, кипящей концентрированной НСl, царской водки, дымящей азотной и горячей концентрированной серной кислот. По отношению к соляной и серной кислоте цирконий устойчивее титана, а по отношению к влажному хлору и царской водке — наоборот. Практически важное свойство металлического циркония — гидрофобность его поверхности, он не смачивается водой и водными растворами.

Отличается превосходной химической стойкостью, подобно стеклу, что обусловлено наличием плотной оксидной пленки. При температуре ниже 150 °С на него практически не действуют Cl ₂ , В r ₂ , I ₂ . Устойчив к большинству кислот при комнатной температуре, в том числе к азотной кислоте, царской водке. На него почти не оказывают действия Растворы щелочей. На тантал действует HF и горя чие концентрированные Растворы щелочей, он растворяется в расплавах щелочей.

Коррозия металлов в кислотах

Коррозия металла в кислотах – это его разрушение при взаимодействии с концентрированными или разведенными кислотами. Часто такие разрушения встречаются на химических производствах и других сферах деятельности человека. Слабые кислотные растворы могут создавать даже некоторые продукты питания, и непокрытый металл, соприкасающийся с ними, будет коррозировать. То, как себя поведет металлический предмет при контакте с кислотой, зависит от его способности пассивироваться. Процесс коррозии металлов в кислотах проходит с выделением водорода.

Рассмотрим более подробно случаи коррозии металла в кислотах разного происхождения.

Коррозия металлов в соляной кислоте

Соляная кислота является очень агрессивной по отношению к металлам. В большей степени это обуславливается содержанием в ней ионов Cl - . Даже коррозионно-стойкие стали подвергаются разрушению, когда концентрация кислоты выше среднего. Если же раствор достаточно сильно разбавлен, такие стали коррозии не подвергаются.

Коррозия никеля в серной кислоте не протекает даже в случаях, когда достигается температура кипения. В присутствии трехвалентного железа, хлоридов, других окислителей никель и его сплавы начинают разрушаться.

Низколегированная аустенитная сталь при комнатной температуре и концентрации соляной кислоты в 0,2 – 1% подвергается коррозии со скоростью 24 г/(м 2 •сут).

Коррозия металлов в органических кислотах

Самой сильной среди органических кислот является уксусная. В яблочной, бензойной, пикриновой, олеиновой, винной, стеариновой кислотах даже при больших температурах (выше 100°С) коррозионно-стойкие стали отличаются высокой устойчивостью. При контакте металлов с муравьиной кислотой образуются питтинги (особенно при увеличении температуры). Глубина их даже больше, чем в уксусной кислоте.

В органических кислотах высокой устойчивостью обладает алюминий, т.к. на его поверхности присутствует защитная пленка труднорастворимых окислов.

Щавелевая, себациновая, лимонная и молочная кислоты вызывают коррозию сталей только при больших концентрациях. В них устойчивы хромистые стали с добавками молибдена.

Коррозия металлов в азотной кислоте

Азотная кислота обладает агрессивным воздействием по отношению ко многим металлам. Малоуглеродистые стали не обладают достаточной устойчивостью в растворах азотной кислоты. Кроме того, при повышении концентрации HNO₃ до 35 – 40% (при данных концентрациях сталь переходит в пассивное состояние) коррозия малоуглеродистых сталей в азотной кислоте увеличивается. При концентрации азотной кислоты близкой к 100% пассивное состояние нарушается. Азотная кислота является окислителем. При коррозии железа катодными деполяризаторами являются молекулы азотной кислоты и нитрат-ионы. Устойчивость в азотной кислоте хромистых сталей повышается, если в их состав вводить никель и молибден. Коррозионное разрушение сталей в азотной кислоте происходит по границам зерен. На алюминий слабое влияние оказывают пары азотной кислоты или растворы с концентрацией более 80%. При нормальной температуре алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью в азотной кислоте. Скорость коррозии алюминия в азотной кислоте возрастает при постоянном перемешивании и присутствии в растворе хлорид-ионов.

Коррозия металлов в серной кислоте

При концентрации серной кислоты около 50 – 55% поверхность железа переходит в пассивное состояние. Далее с повышением температуры и концентрации серной кислоты поверхность железа становится активной (наблюдается коррозия железа в серной кислоте).

В растворах серной кислоты, как и в других кислотах, на скорость коррозии железа большое влияние оказывает природа анионов. Это связано с торможением катодного и анодного процессов и их адсорбцией на поверхности металла.

Я.М. Колотыркин развил представления, что на анодное растворение железа оказывают влияние анионы. Это связано с образование комплекса:

Из вышеперечисленных уравнений понятно, что скорость анодного процесса возрастает с увеличением концентрации ионов HSO₄ - и SO₄ 2- . С поверхности железа сульфат ионы вытесняются хлорид ионами, но до определенной концентрации ионов хлора, скорость протекания анодного процесса замедляется.

В 95 – 98% серной кислоте при нормальной температуре хорошей устойчивостью обладают хромистые стали (с содержанием хрома около 17%) с небольшой добавкой молибдена или без него. В таких условиях (при большой концентрации серной кислоты) стоек также алюминий и углеродистые стали. Чистый алюминий (99,5%) более устойчив в серной кислоте, чем его сплавы, в состав которых не входит медь. Скорость коррозии алюминия в серной кислоте (и его сплавов) при повышении температуры с 20°С до 98°С увеличивается с 8 до 24 г/(м 2 •сут). Коррозионно-стойкие стали в 5-ти или 20-% растворе при температуре кипения серной кислоты устойчивы только в присутствии ингибиторов коррозии.

При обычной температуре в серной кислоте коррозия меди практически не наблюдается. А при повышении температуры до 100°С процесс разрушения интенсифицируется. В 25% растворе серной кислоты, повышенном давлении и температуре близкой к 200°С медь быстро разрушается.

Латунь не обладает коррозионной стойкостью в растворах серной кислоты любых концентраций даже при комнатной температуре. Устойчивость латуней к разрушению в серной кислоте можно только повысить введением в раствор 30% соли CuSO₄•5H₂O.

Коррозия металлов в фосфорной кислоте

Наибольшей стойкостью к коррозии в фосфорной кислоте отличаются молибденовые стали. Алюминий и его сплавы (в состав которых не входит медь, магний) устойчивы в фосфорной кислоте. При обычной температуре не поддаются также разрушениям хромоникелевые аустенитные стали (в растворах фосфорной кислоты любой концентрации). В концентрированной технической фосфорной кислоте при температуре не выше 50°С стойки малоуглеродистые стали. Если сталь с 17% хрома поместить в раствор фосфорной кислоты, концентрацией от 1 до 10%, то она будет обладать высокой устойчивостью даже при температуре кипения.

Медь практически не подвергается коррозии в фосфорной кислоте при температуре от 20 до 95°С. Но если в систему вводить окислитель и повышать температуру – скорость коррозии меди в фосфорной кислоте значительно увеличивается. Бронзы и латуни в фосфорной кислоте ведут себя аналогично.

Коррозия металлов во фтористоводородной кислоте

Чугун, малоуглеродистая сталь и железо во фтористоводородной кислоте быстро разрушаются. В 10-% фтористоводородной кислоте при нормальной температуре обладают хорошей устойчивостью хромистые стали (с содержанием хрома 17%). В 20-% кислоте при температуре до 50°С устойчивы аустенитные высоколегированные стали. Латуни не разрушаются в 40-60-% фтористоводородной кислоте при 20°С. Магниевые сплавы устойчивы при температурах до 65°С в 45-% растворе.

Читайте также: