ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коррозия металлов, сталей и сплавов в серной кислоте и олеуме из "Технология серной кислоты" Оборудование сернокислотного производства подвергается почти всем известным видам и типам коррозионного воздействия. В разрабатываемых в настоящее время новых процессах производства серной кислоты под давлением будет наблюдаться и более сложный процесс коррозии — под напряжением. [c.325] Коррозия — это процесс химического или электрохимического воздействия агрессивной среды на материал, приводящий к разрушению металла или изменению физико-химических характеристик неметаллических материалов. [c.325] В технологических процессах производства серной кислоты при взаимодействии кислоты с неметаллическими материалами основным видом коррозии принято считать химическую коррозию. Химическая стойкость неорганических материалов в кислых средах определяется кислотостойкостью основных оксидов. При этом неорганические вещества и материалы со значительным содержанием кристаллических структур более кислотостойки, чем аморфные вещества и материалы того же химического состава. На практике о химической стойкости материала неорганического происхождения в данном случае судят по комплексу свойств, изменяющихся в результате его взаимодействия с 98%-ной серной кислотой изменению его прочностных характеристик, пористости и проницаемости. [c.326] Химическая стойкость материалов органического происхождения, кроме химического состава вещества определяется структурой материала. При оценке химической стойкости этих материалов важную роль играет изменение физико-механических свойств степени полимеризации (вулканизации), плотности проницаемости, склонности к деструкции под воздействием агрессивных сред и др. Кроме того, при оценке возможности применения того или иного полимера необходимо учитывать условия его эксплуатации — в качестве самостоятельного защитного покрытия или как непроницаемого подслоя под футеровку. Естественно, в последнем случае степень воздействия агрессивной среды на него снижается. [c.326] Электрохимическая коррозия представляет собой сложный многоступенчатый процесс с цепью химических реакций, характеризуемый анодным и катодным процессами, протекающими взаимосвязанно. Известно, что поверхность любого даже самого чистого металла гетерогенна из-за различной ориентации кристаллов и фаз, на ней всегда есть участки с различными электродными потенциалами, которые в растворе электролита будут представлять собой систему короткозамкнутых гальванических пар. Применяемые в производстве серной кислоты металлы термодинамически не стабильны и способны легко вступать во взаимодействие с раствором электролита. Коррозионная стойкость металлов и сплавов определяется образованием на их поверхности абсорбционных и фазовых слоев, тормозящих протекание анодного и катодного процессов. Эти металлы и сплавы на их основе получили название пассивирующихся. [c.326] Высокая коррозионная стойкость нержавеющих сталей основана на явлении пассивности. Пассивность — это состояние высокой коррозионной стойкости металла или сп.пава (в условиях, когда с термодинамической точки зрения они являются вполне реакционноспособными), вызванное избирательным торможением анодного процесса. Пассивность нержавеющих сталей зависит от содержания в них хрома как основного легирующего элемента. Наименьшее содержание хрома, обеспечивающее сталям пассивное состояние, практически составляет 12%. С увеличением содержания хрома коррозионная стойкость сталей в окислительных средах резко возрастает. Для придания высокой устойчивости нержавеющие стали легируют хромом, никелем и молибденом, а также медью, ниобием и другими элементами, повышающими пассивность и улучшающими физико-механические характеристики сталей. [c.327] Сопротивление материалов действию растворов серной кислоты, а следовательно, и длительность эксплуатации оборудования зависят от условий воздействия агрессивных сред, их температуры, концентрации, скорости движения и наличия абразивных частиц. В настоящее время еще нет единых нормативов и требований к противокоррозионной защите оборудования, которые обязывали бы принимать то или иное решение в зависимости от коррозионных условий эксплуатации. Но предусмотрено увеличение расчетной толщины стенок аппаратов на 1 мм для компенсации коррозии под влиянием агрессивной среды. [c.327] Технологические среды сернокислотных производств агрессивны по отношению к металлическим и неметаллическим материалам, причем коррозионное воздействие различно на разных стадиях технологического процесса. Растворы серной кислоты средних концентраций (20—60% Нг504) при температуре от 40 до 80 °С (кислота промывных и увлажнительных башен) обладают высокой коррозионной активностью по отношению к металлическим материалам ввиду их высокой электропроводности и степени диссоциации, но не оказывают разрушающего действия на кислотостойкие полимерные материалы. Серная кислота высоких концентраций (90% Н2504 и выше) при температуре от 40 до 80 °С (продукционная и сушильная кислоты, моногидрат и олеум) разрушают большинство органических материалов, но не обладают высокой агрессивностью по отношению к сталям и сплавам, благодаря невысокой электропроводности и сильным окислительным свойствам. [c.327] Ниже приводятся некоторые данные по коррозионной стойкости чугунов, углеродистых сталей, нержавеющих сталей и сплавов, полученные нами экспериментально для растворов серной кислоты и олеума различных концентраций при различных температурах. [c.328] В концентрированных растворах серной кислоты на поверхности чугуна образуются труднорастворимые сульфаты и оксиды железа, которые надежно защищают его от дальнейшего разрушения. Максимальная скорость коррозии чугуна наблюдается в серной кислоте концентрации 50% и ниже. [c.328] При наличии в кислоте свободного 50з (10—24%) чугун более коррозионно стоек, чем углеродистая сталь. В серной кислоте с высоким содержанием 50з (более 10%) наблюдается растрескивание чугуна, объяснимое прониканием в поры чугуна триоксида серы, в результате чего протекает реакция с образованием диоксида кремния. Объем продуктов реакции значительно превышает первоначальный объем, что и приводит к образованию трещин. [c.328] Чугун с шаровидным графитом обладает лучшими механическими свойствами, чем серый чугун, и более высокой коррозионной стойкостью. К чугунным сплавам, обладающим высокой стойкостью в растворах серной кислоты, относится ферросилид, содержащий 14,5—18% кремния и сплав антихлор , дополнительно легированный 3,5—5,0% молибдена. Эти сплавы устойчивы в растворах серной кислоты при температуре кипения даже в этом случае скорость коррозии не превыщает 0,15 мм/год. Ферросилид и антихлор не применяются в среде олеума из-за склонности к растрескиванию. [c.328] Стальные корпуса аппаратов сушильно-абсорбционного отделения подвергаются сквозной коррозии в тех местах, где футеровка имеет пустошовку , т. е. незаполненный замазкой шов. Наварка металлических заплат на поврежденное место не предотвращает коррозии. Однако, если при остановке башни, закачать в поврежденное место силикатную замазку и наварить карман , также заполнив его силикатным раствором, коррозия на данном участке прекратится. [c.329] Углеродистые стали подвержены интенсивной коррозии в случае разбавления кислоты. Так, в стальных нефутерованных хранилищах серной кислоты наблюдается интенсивная коррозия корпуса при частых опорожнениях аппарата, так как остающаяся на стенках кислота, сорбируя влагу воздуха, разбавляется. [c.329] На скорость коррозии нержавеющих сталей существенное влияние оказывает наличие примесей, содержащихся в серной кислоте. В Приложении XVI приведены результаты испытаний нержавеющих сталей в серной кислоте. Из представленных данных следует наибольшей коррозионной стойкостью обладает сталь 06ХН28МДТ (ЭИ-943), однако область ее применения весьма ограничена —в 20%-ной Нг504 до 75 °С и в 30%-ной до 70 °С. При высоких концентрациях серной кислоты (более 80%) сталь ЭИ-943 стойка при температуре до 90 °С. [c.329] Наличие растворенного в серной кислоте 50г увеличивает коррозию нержавеющих сталей (табл. 64). [c.329] Достоинством нового литейного материала является его высокое сопротивление гидроабразивному износу. В связи с этим сталь 90Х28МФТАЛ рекомендована для изготовления проточной части пульповых насосов и показала при испытаниях высокую коррозионную и эрозионную стойкость, что обеспечивает эксплуатационную надежность и высокий ресурс работы насосов. [c.330] С развитием химической промышленности потребовались и были разработаны новые сплавы N1 — Ре — Сг — Мо и N1 — Ре — Сг — Мо — Си как деформируемые, так и литые, отличающиеся высокой коррозионной стойкостью в серной кислоте (скорость коррозии их не превышает 0,25 мм/год). При увеличении содержания молибдена до 29% и выше коррозионная стойкость сплавов на основе никеля повышается, однако образующиеся при этом молибдениты никеля заметно снижают пластичность сплава и затрудняют его сварку. Дополнительным преимуществом этих сплавов является то, что на их коррозионную стойкость не оказывает существенного влияния присутствие диоксида серы. [c.330] Наилучшей коррозионной стойкостью в серной кислоте различной концентрации а широком интервале температур обладает сплав Хастеллой В или аналогичный отечественный сплав Н70М27Ф (ЭП-496). Однако невысокие технологические свойства значительно ограничивают его использование как конструкционного материала. [c.330] Вернуться к основной статье