如前一節(jié)所述,在80%高濃度硫酸發(fā)生凝縮的120~180℃的高溫下,鋼的鈍化與提高耐蝕性有關(guān),這是通過(guò)小若等(住友金屬)的研究證明的,并給出了添加鉻的依據(jù)。
他們首先研究了能恰當(dāng)?shù)胤从硨?shí)際設(shè)備腐蝕條件的實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)方法。因?yàn)橛昧蛩峤菰囼?yàn)或硫酸凝縮式裝置得到的試驗(yàn)結(jié)果,與實(shí)際設(shè)備的結(jié)果是不一致的。例如,0.47%Cu-0.48%N:-0.77%Cr鋼經(jīng)過(guò)實(shí)際設(shè)備節(jié)氣器上進(jìn)行的2712h試驗(yàn),結(jié)果表明腐蝕量是碳素鋼的1/3,耐蝕性相當(dāng)好;可是用70%~80% 硫酸在100~140℃的硫酸浸泡試驗(yàn)和碳素鋼沒(méi)有顯著差別,還不能說(shuō)同樣的鋼在硫酸凝縮式裝置上的結(jié)果一定好。
小若等所考慮的在硫酸中混入活性炭進(jìn)行試驗(yàn)的方法,是根據(jù)在鍋爐低溫部的金屬表面上附著了大量的未燃燒炭,這些炭和活性炭同樣能起氧化催化作用。用每3.3mL硫酸加入1g活性炭的80%或者85%硫酸,在110℃進(jìn)行碳素鋼及含有Cu-Cr-Ni系的數(shù)種低合金鋼的浸泡試驗(yàn),其耐蝕性的相對(duì)比率和在實(shí)際設(shè)備上的結(jié)果相當(dāng)一致。
在這樣的試驗(yàn)液中測(cè)定腐蝕電位,碳素鋼在120h試驗(yàn)期間,保持了活性狀態(tài)的電位;而低合金鋼的電位卻隨時(shí)間上升,達(dá)到鈍化狀態(tài)后的電位變成穩(wěn)定狀態(tài)。鋼發(fā)生鈍化也可以用85%硫酸+鍋爐附著物、Fe2(SO4)3+玻璃粉等檢查出來(lái)。根據(jù)這些結(jié)果得出的結(jié)論是,在產(chǎn)生硫酸露點(diǎn)腐蝕的實(shí)際設(shè)備的鋼表面上,通過(guò)大量未燃燒炭的氧化作用生成Fe3+離子,幫助了鈍化。
根據(jù)他們的結(jié)果,鍋爐中高溫區(qū)域的硫酸露點(diǎn)腐蝕環(huán)境,在鍋爐的啟動(dòng)或剛停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),就變成濃度60%以下的硫酸露點(diǎn)腐蝕環(huán)境(第1階段),從而出現(xiàn)活性狀態(tài)下的腐蝕。金屬的表面溫度達(dá)到平衡,稍后高溫高濃度硫酸的腐蝕繼續(xù)進(jìn)行(第2階段),可是不久便附著未燃燒炭生成Fe3+,借助它的氧化,使低合金鋼鈍化,這比停留在活性狀態(tài)的碳素鋼表現(xiàn)出更優(yōu)秀的耐蝕性(第3階段)。這種狀況示于圖4-3.
考慮到這些階段,小若等在研究合金元素效果的硫酸浸泡試驗(yàn)中使用了如下的試驗(yàn)條件:第1階段,30%硫酸, 60℃,4h;第2階段,85%硫酸, 160℃,4h;第3階段,加了活性炭的85%硫酸(3.3 mL 硫酸+1g活性炭),在110℃通入3%SO2+1.2%H2O+空氣,保持24h。有效元素因階段不同而不同,然而認(rèn)為研究重點(diǎn)應(yīng)放在接近實(shí)際情況且時(shí)間最長(zhǎng)的第3階段。
關(guān)于在較高溫硫酸露點(diǎn)腐蝕環(huán)境下的環(huán)境腐蝕特性的詳細(xì)研究,上述小若等所進(jìn)行的研究是最早而且是惟一的研究。結(jié)果自已完成,非常具有說(shuō)服力。但是,在鈍化有利的環(huán)境中,為什么不銹鋼的耐蝕性不一定好,卻一直沒(méi)有答案。
以后,這種研究完全沒(méi)有,尚未提出不同見(jiàn)解。