含銅鋼在1%硫酸中的腐蝕,與一(yi)定程度(du)的硫共存(cun)時比碳索鋼降(jiang)低,可是硫過(guo)低時反而增(zeng)大,這是1965年(昭和40年)高村發表的非(fei)常(chang)有趣而且有價值的結論(參照圖4-2)。

以(yi)前對酸中(zhong)銅(tong)的(de)效果雖(sui)然也進行過種(zhong)種(zhong)研究(jiu),可全部(bu)是根據銅(tong)能夠抑制(zhi)鋼中(zhong)硫的(de)腐蝕(shi)的(de)觀(guan)(guan)點.因此這是Cu/S比(bi)率(lv)在一定值以(yi)上對提高耐蝕(shi)性(xing)有利的(de)觀(guan)(guan)點。
同(tong)年(nian)Williams等在發(fa)表(biao)的(de)(de)論(lun)文(wen)中(zhong)認為,如前(qian)一(yi)節所敘述的(de)(de)那樣,在42%硫酸中(zhong)含銅在0.1%以上的(de)(de)鋼耐蝕(shi)(shi)性(xing)優秀,這是當時(shi)的(de)(de)煉鋼技術水平硫含量高(gao)的(de)(de)原因(yin),然而(er)他(ta)們(men)在同(tong)一(yi)論(lun)文(wen)中(zhong),都對Cu/S比(bi)感興趣,繪制(zhi)了Cu/S重量比(bi)和(he)腐(fu)蝕(shi)(shi)量的(de)(de)關系圖(tu)。結果(guo)表(biao)明(ming)偏差非(fei)常大(da),然而(er)作為傾向來說,Cu/S比(bi)高(gao)的(de)(de)鋼腐(fu)蝕(shi)(shi)降低了,作者們(men)認為如果(guo)Cu/S比(bi)在3.5以上,可以提高(gao)耐蝕(shi)(shi)性(xing)。
可是,這是低(di)硫(liu)材(cai)沒有包括在(zai)試驗材(cai)中的(de)(de)(de)結(jie)論(lun)。他們使用(yong)的(de)(de)(de)Cu/S比≤3.5的(de)(de)(de)鋼(gang)其含(han)銅在(zai)0.1%以下時,由于S≥0.012%,顯(xian)現(xian)出硫(liu)的(de)(de)(de)有害作用(yong)。相反(fan)Cu/S>3.5的(de)(de)(de)試驗材(cai)料(liao),因(yin)為銅含(han)量為0.01%~0.16%、硫(liu)含(han)量為0.014%~0.04%,所(suo)以有效(xiao)量的(de)(de)(de)銅伴隨著足夠量的(de)(de)(de)硫(liu)的(de)(de)(de)結(jie)果表現(xian)出良好(hao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。如果把能承受(shou)更(geng)大腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)0.16%Cu、0.005%S(Cu/S=32)或(huo)0.02%Cu、0.005%S(Cu/S=4)的(de)(de)(de)低(di)硫(liu)材(cai)同時進行試驗的(de)(de)(de)話,一定(ding)不能得到(dao)Cu/S比大的(de)(de)(de)鋼(gang)耐蝕(shi)性好(hao)的(de)(de)(de)結(jie)論(lun)。
高村等的研究是在1%硫酸、26℃中得到的結果,可是以后長野在1N(約5%)硫酸、35℃條件下,研究了S對含有約0.3%Cu鋼腐蝕的影響,認為通過與約大于0.007%S共存能夠得到良好的耐蝕性。另外,還同時出示了在0.3%Cu鋼中硫低于0.007%的場合碳含量對腐蝕的影響,在碳析出FegC以上的濃度中,C/S比在20以上、Cu/S比在30以上發生非常激烈的腐蝕。
關于在中濃度硫酸中的行為,寺前等曾經對多種成分系的試驗鋼進行過研究。其中,在60℃的40%硫(liu)酸中試驗0.3%Cu0.5% Ni-0.5% Cr-0.05%Sb鋼,他們曾發表過硫含量從0.004%到0.046%的試驗材料的腐蝕按直線增加的結果,這和高村等的結果不一致。并且小若等在60℃的30%硫酸中試驗了0.5%Cr-0.5%Ni-0.8%Cu鋼(0.005%~0.056%S),硫含量約在0.016%以下,腐蝕急減;可是在該值以上,按直線略微增大;在0.056%S時,變成為最小值的2倍。因為這些數據是與Ni、Cr或者Sb共存的,所以不能夠和高村等或長野的數據進行直接比較。雖然在小若等的數據上有類似性,可是在寺前等的數據上沒有看到在低硫區腐蝕的增大,這也許是由于銻的作用。
長野在上述報告中,根據純鐵或硫含量不足的含銅鋼在約10-3mol以上的Cu2+離子在2mol/dm3(1N)硫酸中存在時促進腐蝕,在2mol/dm3(1N)硫酸中加入H,S時純鐵隨著H2S濃度增大而腐蝕性增強,以及硫含量不足的含銅鋼降低腐蝕的這些結果,敘述了硫含量足夠的含銅鋼因溶解析出Cu2+和H2S,在鋼表面生成Cu2S的沉淀性覆膜,主要通過覆蓋陰極的活性點而降低了腐蝕.Cu2S的生成和以前提出的關于銅防蝕作用的幾篇報告的觀點是一致的。
長野在另外的報告中指出,即使含銅鋼中的硫充分,在與少量Y、Zr、Ti、V、Mo、W共存時,在硫酸中(實驗使用1NH2SO4),含銅鋼會加速腐蝕。這是由于前3種元素在鋼中生成不溶于硫酸的YS、Mn(Zr)S、Ti2S,抑制了硫的效果;而后3種元素在硫酸中溶解后分別生成VO-3、MoO2-4、WO2-4,妨礙了Cu2S覆膜的生成。
下面歸納一下寺前等在60℃ 40%硫(liu)酸中進行的在0.3%Cu鋼(0.004%~0.006%S)中添加各種元素的試驗結果。
對提高耐(nai)蝕性有(you)效果的(de)元素:Sb、Se、As
對提(ti)高耐蝕性(xing)稍(shao)微有效果的元(yuan)素:Si
對耐(nai)蝕性幾乎沒有影響的元素:Sn、Bi、Te
使耐蝕性稍(shao)微降低的元素:C、Mn
使(shi)耐蝕(shi)性(xing)降(jiang)低的元(yuan)素(su):Cr、Ni
使耐蝕(shi)性顯(xian)著降低的元素(su):P、S、Ti、Mo
這(zhe)些元素中(zhong)被認為有效的添(tian)(tian)加(jia)元素的量是把(ba)基體(ti)鋼(gang)的腐蝕(shi)量定為1時,分(fen)(fen)別為0.05%Sb:0.44,0.1%Sb:0.31,0.07%Se:0.59,0.12%Se:0.53,0.08%As:0.80,0.21%As:0.76.并且(qie),通過添(tian)(tian)加(jia)0.5%Ni、0.5%Cr、0.5%Ni-0.5%Cr可(ke)(ke)以促(cu)進腐蝕(shi)的量分(fen)(fen)別為2.3、1.4、1.7.可(ke)(ke)是,在0.3%Cu-0.5%Ni-0.5%Cr中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)0.1%以上的銻時,則(ze)變為0.5,銻抑(yi)制了Cr、Ni的促(cu)進作用。
關(guan)于0.3%Cu-Sb鋼(gang)可減輕腐蝕的問題,根據(ju)極(ji)化行(xing)為的測定和腐蝕生成物的X射線衍射結果,認為是由于銅抑(yi)制了(le)(le)陽極(ji)反(fan)應,而銻在(zai)強化抑(yi)制陽極(ji)反(fan)應的同時,在(zai)表面(mian)形成了(le)(le)Cuz2Sb覆膜,抑(yi)制了(le)(le)陰極(ji)反(fan)應。
如在4.2.1節小若(ruo)等(deng)所(suo)敘述的(de)(de)(de)那樣,把鍋(guo)爐(lu)低溫(wen)部被暴(bao)露的(de)(de)(de)腐蝕環境分(fen)為(wei)3個階(jie)段,分(fen)別研究了各(ge)階(jie)段的(de)(de)(de)合金元素的(de)(de)(de)效果(guo)。將他(ta)(ta)們的(de)(de)(de)結果(guo)示于表4-2.表中同(tong)時給出了在硫(liu)酸濃度比較(jiao)低的(de)(de)(de)條件下,寺前等(deng)求出的(de)(de)(de)上述結果(guo)。可(ke)以認為(wei)它(ta)與(yu)小若(ruo)等(deng)第1階(jie)段的(de)(de)(de)數(shu)據(ju),即(ji)表4-2他(ta)(ta)們的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)中最(zui)左一(yi)欄(lan)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)是同(tong)等(deng)條件下的(de)(de)(de)結果(guo)。

關(guan)于在硫酸濃度比(bi)較低條件下合金元(yuan)素(su)的(de)(de)效果(guo),寺前等(deng)(deng)(deng)和小若(ruo)(ruo)等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)數(shu)據比(bi)較一(yi)致(zhi)。惟一(yi)不同的(de)(de)是(shi)硫的(de)(de)效果(guo),小若(ruo)(ruo)等(deng)(deng)(deng)根據高村或他們的(de)(de)結論認為:為了使添加銅有(you)效果(guo),需要一(yi)定程(cheng)度以上的(de)(de)硫,硫是(shi)有(you)效的(de)(de),而寺前等(deng)(deng)(deng)卻認為硫是(shi)有(you)害的(de)(de)。
如(ru)果看(kan)表4-2中的(de)(de)(de)小若等的(de)(de)(de)數據就(jiu)可以(yi)知(zhi)道,由于3個階(jie)(jie)段各自(zi)的(de)(de)(de)條件(jian)不同,合(he)金元(yuan)素的(de)(de)(de)效(xiao)果有(you)很(hen)大差(cha)異。特別是鉻在(zai)他們認為最重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)第(di)3階(jie)(jie)段,即在(zai)加入了(le)活(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)85%硫(liu)酸(suan)(suan)、110℃條件(jian)下(xia),雖然(ran)是被指(zhi)定為有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)元(yuan)素之一,但是加入5%Cr以(yi)上,在(zai)沒有(you)活(huo)性炭(tan)存在(zai)的(de)(de)(de)高硫(liu)酸(suan)(suan)濃度條件(jian)(第(di)2階(jie)(jie)段)或者低硫(liu)酸(suan)(suan)濃度條件(jian)(第(di)1階(jie)(jie)段)下(xia)則是有(you)害(hai)的(de)(de)(de)。而且,鉻在(zai)其含量低于5%以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)場合(he),即第(di)1階(jie)(jie)段也是有(you)害(hai)的(de)(de)(de)。另外,在(zai)第(di)1階(jie)(jie)段有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)銻和錫在(zai)高于0.1%以(yi)上時在(zai)第(di)3階(jie)(jie)段也是有(you)害(hai)的(de)(de)(de)。
關于合金元素對耐(nai)候鋼(gang)的影響,研究者之間的意見是比較一致的,即使耐海水鋼或耐溝狀腐蝕電焊鋼管也沒有很大差異,可是在耐硫酸露點腐蝕鋼上則出現了相當復雜的狀況。

