如前一節所述,在80%高濃度硫酸發生凝縮的120~180℃的高溫下,鋼的鈍化與提高耐蝕性有關,這是通過小若等(住友金屬)的研究證明的,并給出了添加鉻的依據。
他們首先研究了能(neng)恰當(dang)地反映實際(ji)(ji)(ji)設(she)備腐蝕條件(jian)的實驗室(shi)的試(shi)驗方法。因為用(yong)硫酸(suan)浸(jin)泡試(shi)驗或(huo)硫酸(suan)凝縮式(shi)裝置(zhi)得到(dao)的試(shi)驗結果,與實際(ji)(ji)(ji)設(she)備的結果是不(bu)(bu)一致的。例(li)如(ru),0.47%Cu-0.48%N:-0.77%Cr鋼經(jing)過實際(ji)(ji)(ji)設(she)備節氣(qi)器(qi)上(shang)進行的2712h試(shi)驗,結果表明腐蝕量是碳(tan)素鋼的1/3,耐蝕性相當(dang)好;可是用(yong)70%~80% 硫酸(suan)在100~140℃的硫酸(suan)浸(jin)泡試(shi)驗和碳(tan)素鋼沒(mei)有顯著差(cha)別,還不(bu)(bu)能(neng)說同樣的鋼在硫酸(suan)凝縮式(shi)裝置(zhi)上(shang)的結果一定好。
小若等所(suo)考慮的(de)在硫(liu)酸(suan)中混入(ru)活(huo)性炭(tan)(tan)進行試(shi)驗(yan)的(de)方法,是根據在鍋爐(lu)低溫部的(de)金屬表面上(shang)附著了大量的(de)未燃燒炭(tan)(tan),這些炭(tan)(tan)和(he)活(huo)性炭(tan)(tan)同樣能(neng)起(qi)氧化(hua)催化(hua)作用。用每3.3mL硫(liu)酸(suan)加入(ru)1g活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)80%或者85%硫(liu)酸(suan),在110℃進行碳(tan)素鋼(gang)及含(han)有(you)Cu-Cr-Ni系的(de)數(shu)種低合金鋼(gang)的(de)浸泡試(shi)驗(yan),其耐蝕性的(de)相對(dui)比率和(he)在實際設備(bei)上(shang)的(de)結果(guo)相當一致。
在這樣的試驗液中測定腐蝕電位,碳素鋼在120h試驗期間,保持了活性狀態的電位;而低合金鋼的電位卻隨時間上升,達到鈍化狀態后的電位變成穩定狀態。鋼發生鈍化也可以用85%硫酸+鍋爐附著物、Fe2(SO4)3+玻璃粉等檢查出來。根據這些結果得出的結論是,在產生硫酸露點腐蝕的實際設備的鋼表面上,通過大量未燃燒炭的氧化作用生成Fe3+離子,幫助了鈍化。
根據他們的結果,鍋爐中高溫區域的硫酸露點腐蝕環境,在鍋爐的啟動或剛停止運轉時,就變成濃度60%以下的硫酸露點腐蝕環境(第1階段),從而出現活性狀態下的腐蝕。金屬的表面溫度達到平衡,稍后高溫高濃度硫酸的腐蝕繼續進行(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的碳素鋼表現出更優秀的耐蝕性(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中使用了如下的試驗條件: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,然而認為研究重點應放在接近實際情況且時間最長的第3階段。
關于在(zai)較高溫硫(liu)酸露(lu)點(dian)腐(fu)蝕(shi)環境(jing)下的(de)環境(jing)腐(fu)蝕(shi)特性的(de)詳細研究,上(shang)述小若等所(suo)進(jin)行的(de)研究是最早而且是惟一的(de)研究。結(jie)果自(zi)已完成,非常具有(you)說服力(li)。但是,在(zai)鈍化有(you)利的(de)環境(jing)中,為什么不銹鋼的(de)耐蝕(shi)性不一定好,卻一直沒有(you)答案。
以后,這種研究完全(quan)沒(mei)有,尚(shang)未提出不同(tong)見解。