Datorită corozivității puternice a acidului sulfuric, echipamentele pentru producerea acidului sulfuric și utilizarea acidului sulfuric au provocat coroziune gravă. Pentru a preveni sau a atenua acest tip de coroziune și pentru a asigura desfășurarea fără probleme a producției, materialele diferitelor echipamente cu acid sulfuric trebuie selectate corect și utilizate în mod rezonabil în funcție de caracteristicile de coroziune ale acidului sulfuric și rezistența la coroziune a diferitelor materiale.
1. Caracteristicile de coroziune ale acidului sulfuric:
Acidul sulfuric este produs în principal prin metoda contactului și metoda camerei de plumb. Sulful sau sulfura, cum ar fi minereul de sulfură de cupru, sunt arse pentru a genera dioxid de sulf. Sub acțiunea oxigenului și a catalizatorului, dioxidul de sulf devine trioxid de sulf, iar trioxidul de sulf se dizolvă în apă pentru a obține acid sulfuric. Când concentrația de acid sulfuric este mai mare de 100% și conține trioxid de sulf liber, acesta se numește oleum. De exemplu, un acid care conține 20% trioxid de sulf liber se numește 20% oleum sau 104,5% acid sulfuric.
Acidul sulfuric diluat este un acid neoxidant. Pe măsură ce concentrația crește, acidul sulfuric va deveni un acid oxidant, care poate fi redus la dioxid de sulf. Prin urmare, acidul sulfuric concentrat poate pasiva oțelul și fierul, făcând oțelul obișnuit să devină rezistent la coroziune în acidul sulfuric concentrat. Cu toate acestea, acidul sulfuric va absorbi umezeala din aer. Odată ce acidul sulfuric este diluat la o concentrație sub 68%, echipamentele din oțel carbon și fontă vor fi puternic corodate. În acidul sulfuric diluat neoxidant, oțelul și fierul nu pot fi pasivate prin formarea unei pelicule de oxid la suprafață. Prezența oxigenului și a altor agenți oxidanți modifică proprietățile corozive ale acidului sulfuric diluat. Dar în acidul sulfuric concentrat, deoarece acidul sulfuric concentrat în sine este un oxidant, oxigenul și oxidantul nu vor schimba caracteristicile de coroziune ale acidului sulfuric concentrat în metale, la fel cum oțelul inoxidabil nu este afectat de oxigen sau lipsa oxigenului din acidul azotic.
În al doilea rând, rezistența la coroziune la acid sulfuric a oțelului carbon:
Oțelul carbon este utilizat pe scară largă ca echipamente de acid sulfuric cu o concentrație mai mare de 70% la temperatura camerei, cum ar fi rezervoarele de stocare, conductele, vagoane-cisternă și depozitele de nave. Conțin de obicei 78%, 93%, 98% acid sulfuric și oleum. Figura 1 prezintă efectul concentrației și temperaturii acidului sulfuric asupra vitezei de coroziune a oțelului carbon în acid sulfuric concentrat. Curba de izocoroziune arată că atunci când concentrația de acid sulfuric este în jur de 101%, curba este în mod evident concavă, ceea ce indică faptul că coroziunea crește rapid aici și trebuie acordată o atenție deosebită la selectarea oțelului carbon. Aproximativ 85% concentrație de acid sulfuric, curba este, de asemenea, ușor concavă, indicând o ușoară creștere a coroziunii aici. Porțiunea punctată a curbei indică date insuficiente, iar poziția curbei este oarecum speculativă. Figura 1 arată, de asemenea, că oțelul carbon nu poate fi utilizat în mai puțin de 65% acid sulfuric la orice temperatură. Când temperatura este peste 65 de grade, indiferent cât de mare este concentrația de acid sulfuric, oțelul carbon nu poate fi utilizat în general.
Vitezele de curgere mai mari cresc coroziunea oțelului carbon de către acidul sulfuric, deoarece pompele din oțel carbon au o durată de viață scurtă, dar vitezele de curgere de câțiva metri pe secundă nu par să-i modifice proprietățile corozive. Solidele în suspensie pot cauza uzura și coroziunea oțelului carbon.
Umplerea cu aer are un efect redus asupra coroziunii oțelului carbon în acid sulfuric concentrat, deoarece acidul sulfuric concentrat în sine este oxidant. S-a constatat însă că „bulele de aer” au un efect distructiv asupra conductelor care trec prin acid sulfuric concentrat. De exemplu, o conductă din oțel carbon care trece prin acid sulfuric 93%, după o perioadă de utilizare, s-a constatat că au apărut caneluri de-a lungul peretelui interior al țevii, canelurile erau adânci și ascuțite și nu a existat aproape nicio coroziune. pe celelalte suprafeţe interioare ale conductei. Acest lucru este cauzat aparent de „bulele de aer” care plutesc deasupra peretelui interior al tubului. Aerul este aspirat prin garnitura pompei și intră în sistem cu curgerea acidului sulfuric. Efectul distructiv al acestei „bule de aer” poate fi depășit prin aerisirea aerului sau împiedicând intrarea aerului în conductă de la pompe, supape etc.
Oțelul carbon este utilizat în acid sulfuric concentrat. După ce a fost încălzit din cauza sudării și din alte motive, coroziunea „psoriazisului” va apărea în unele zone. Aceasta este cauzată de sferoidizarea structurii perlitei după încălzire. Oțelul carbon este normalizat la aproximativ 850 de grade În cele din urmă, poate preveni apariția coroziunii „psoriazisului”.
3. Caracteristicile de rezistență la coroziune la acid sulfuric ale oțelului slab aliat:
Rezistența la coroziune a oțelului slab aliat în acid sulfuric este în general similară cu cea a oțelului carbon, dar rezistența la coroziune a unor oțeluri slab aliate care conțin cupru sau molibden în acid sulfuric diluat la temperatura camerei este îmbunătățită. De exemplu, oțelul 09CuWSn are o rezistență la coroziune mult mai bună decât oțelul carbon obișnuit în acid sulfuric diluat la temperatura camerei, iar rezistența sa la coroziune în acid sulfuric concentrat este similară cu cea a oțelului carbon obișnuit.
În al patrulea rând, rezistența la coroziune la acid sulfuric a fontei:
Rezistența la coroziune a fontei obișnuite în acid sulfuric este similară cu cea a oțelului carbon obișnuit. Cu toate acestea, fonta cenușie se va crăpa în acid sulfuric concentrat. Acest lucru se datorează faptului că acidul poate pătrunde în interiorul fontei de-a lungul structurii continue de grafit în fulgi, provocând coroziune în interiorul fontei (cont public: administrator de pompă). Datorită creșterii volumului de produse de coroziune, se generează stres local ridicat. Odată cu creșterea produselor de coroziune, stresul intern local continuă să crească, ceea ce duce în cele din urmă la fisurarea și deteriorarea fontei. Prin urmare, fonta cenușie obișnuită nu este de obicei potrivită pentru utilizarea în acid sulfuric. Dacă structura de grafit cu fulgi continui este schimbată în structură sferică discontinuă prin tratament termic, acidul sulfuric nu va pătrunde în fontă, împiedicând astfel fonta să se crape în acid sulfuric. Prin urmare, așa-numita fontă maleabilă, fontă nodulară sau fontă ductilă are performanțe mai bune în acid sulfuric.
Coroziunea galvanică poate apărea atunci când fonta și oțelul carbon sunt utilizate împreună în aproximativ 100% acid sulfuric. Datorită fragilității fontei și luării în considerare a siguranței etc., atunci când este posibil, ar trebui folosit oțel carbon în locul fontei.
5. Caracteristicile de rezistență la coroziune la acid sulfuric ale fontei cu conținut ridicat de siliciu:
Compoziția tipică a fierului cu conținut ridicat de siliciu este 0,95% carbon, 14,5% siliciu, iar restul este fier. Din perspectiva compoziției, pare să aparțină oțelului, iar din perspectiva structurii și performanței, este similar cu fonta, așa că este de obicei numită fontă cu conținut ridicat de siliciu. Nu conține elemente de aliaj prețioase precum cromul și nichelul și are o bună rezistență la coroziune. În acidul sulfuric, de la 0 la concentrație de 100%, are o rezistență la coroziune mai bună decât toate celelalte aliaje de inginerie, deci este utilizat pe scară largă în mediul de acid sulfuric. Cu toate acestea, fonta cu conținut ridicat de siliciu este dură și fragilă, dificil de prelucrat și poate fi turnată numai. Este foarte sensibil la schimbările de temperatură în timpul utilizării și va fi crăpat și deteriorat de răcirea puternică și căldură. De asemenea, este ușor de fisurat atunci când este supus la vibrații mecanice sau la impact, așa că trebuie avută o grijă deosebită la fabricare, instalare și utilizare. Cu toate acestea, deoarece este dur, este foarte rezistent la uzură, potrivit în special pentru suspensie solidă
Se folosește în acid sulfuric cu substanțe sau impurități solide.