含銅鋼在1%硫酸中的(de)腐蝕(shi),與一定程(cheng)度的(de)硫共存(cun)時比碳索鋼降低,可是硫過低時反而(er)增大,這是1965年(nian)(昭(zhao)和40年(nian))高(gao)村發表的(de)非常有趣而(er)且有價值的(de)結論(lun)(參照圖4-2)。


圖 2.jpg


 以前對(dui)酸中銅的效(xiao)果雖然也進行過種(zhong)種(zhong)研究,可全部(bu)是(shi)根(gen)據(ju)銅能夠(gou)抑制鋼中硫的腐蝕的觀(guan)(guan)點.因此這是(shi)Cu/S比率在一定(ding)值以上對(dui)提(ti)高耐蝕性有利的觀(guan)(guan)點。


 同年Williams等(deng)在(zai)發表的論文中認(ren)為(wei),如(ru)前(qian)一(yi)節所敘述的那樣,在(zai)42%硫酸(suan)中含(han)(han)銅在(zai)0.1%以(yi)上的鋼耐(nai)蝕性優秀,這是當時的煉鋼技術水平硫含(han)(han)量高(gao)(gao)的原因,然而(er)他們在(zai)同一(yi)論文中,都對Cu/S比感興趣(qu),繪制了(le)Cu/S重量比和腐蝕量的關系(xi)圖。結果(guo)表明偏差(cha)非(fei)常大,然而(er)作(zuo)為(wei)傾(qing)向(xiang)來說,Cu/S比高(gao)(gao)的鋼腐蝕降低了(le),作(zuo)者(zhe)們認(ren)為(wei)如(ru)果(guo)Cu/S比在(zai)3.5以(yi)上,可以(yi)提高(gao)(gao)耐(nai)蝕性。


 可是,這是低硫(liu)(liu)材(cai)沒有包括(kuo)在試驗材(cai)中的(de)(de)(de)(de)結(jie)論(lun)。他(ta)們使用(yong)的(de)(de)(de)(de)Cu/S比≤3.5的(de)(de)(de)(de)鋼其含(han)銅(tong)(tong)在0.1%以下時,由于S≥0.012%,顯現出硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)有害作(zuo)用(yong)。相反Cu/S>3.5的(de)(de)(de)(de)試驗材(cai)料,因為(wei)(wei)銅(tong)(tong)含(han)量為(wei)(wei)0.01%~0.16%、硫(liu)(liu)含(han)量為(wei)(wei)0.014%~0.04%,所以有效量的(de)(de)(de)(de)銅(tong)(tong)伴隨著足夠量的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)表現出良好的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。如果(guo)把能(neng)(neng)承受更大腐蝕(shi)的(de)(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)(de)低硫(liu)(liu)材(cai)同時進行試驗的(de)(de)(de)(de)話,一(yi)定(ding)不能(neng)(neng)得(de)到Cu/S比大的(de)(de)(de)(de)鋼耐蝕(shi)性好的(de)(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%硫酸(suan)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)蝕性有效(xiao)果的元素(su):Sb、Se、As


對提高(gao)耐(nai)蝕(shi)性稍(shao)微有效果的元素(su):Si


對耐蝕性幾乎沒有(you)影響的元素:Sn、Bi、Te


使耐蝕性稍微降低的元素:C、Mn


使耐蝕性降(jiang)低的元(yuan)素:Cr、Ni


使耐蝕性顯著(zhu)降低的(de)元素:P、S、Ti、Mo


 這些(xie)元(yuan)素中被認為有(you)效的(de)添加元(yuan)素的(de)量(liang)是把(ba)基體鋼的(de)腐(fu)蝕量(liang)定為1時,分(fen)別(bie)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,通過添加0.5%Ni、0.5%Cr、0.5%Ni-0.5%Cr可以促(cu)進腐(fu)蝕的(de)量(liang)分(fen)別(bie)為2.3、1.4、1.7.可是,在0.3%Cu-0.5%Ni-0.5%Cr中添加0.1%以上的(de)銻(ti)時,則變為0.5,銻(ti)抑(yi)制了Cr、Ni的(de)促(cu)進作(zuo)用。


 關(guan)于0.3%Cu-Sb鋼可(ke)減輕(qing)腐蝕的問題,根據極化(hua)行為的測定和腐蝕生成物的X射線衍射結果,認(ren)為是由于銅抑制了陽(yang)極反(fan)(fan)應(ying),而銻在(zai)強化(hua)抑制陽(yang)極反(fan)(fan)應(ying)的同(tong)時,在(zai)表面形成了Cuz2Sb覆膜,抑制了陰極反(fan)(fan)應(ying)。


 如(ru)在4.2.1節(jie)小若等(deng)所敘(xu)述的(de)(de)那樣,把鍋(guo)爐低溫部(bu)被暴露的(de)(de)腐蝕環境分為3個階(jie)段,分別研(yan)究了各階(jie)段的(de)(de)合金(jin)元素的(de)(de)效果(guo)。將他們(men)的(de)(de)結(jie)果(guo)示于表4-2.表中同(tong)(tong)時(shi)給出了在硫酸濃度比較低的(de)(de)條(tiao)件下,寺前(qian)等(deng)求出的(de)(de)上述結(jie)果(guo)。可以認為它(ta)與(yu)小若等(deng)第1階(jie)段的(de)(de)數(shu)據,即表4-2他們(men)的(de)(de)數(shu)據中最(zui)左一欄的(de)(de)數(shu)據是同(tong)(tong)等(deng)條(tiao)件下的(de)(de)結(jie)果(guo)。


表 2.jpg


 關于(yu)在硫(liu)酸(suan)濃(nong)度比較低條件下(xia)合(he)金元素的(de)效(xiao)(xiao)果(guo),寺前等(deng)和(he)小若(ruo)等(deng)的(de)數據比較一(yi)(yi)致。惟一(yi)(yi)不同的(de)是硫(liu)的(de)效(xiao)(xiao)果(guo),小若(ruo)等(deng)根(gen)據高(gao)村或他(ta)們的(de)結論認為:為了(le)使添加銅有效(xiao)(xiao)果(guo),需要一(yi)(yi)定程度以上(shang)的(de)硫(liu),硫(liu)是有效(xiao)(xiao)的(de),而寺前等(deng)卻認為硫(liu)是有害的(de)。


 如(ru)果看表4-2中的(de)(de)(de)(de)小若等(deng)的(de)(de)(de)(de)數據就可(ke)以知道,由于(yu)3個階(jie)(jie)(jie)(jie)段各自的(de)(de)(de)(de)條件(jian)(jian)不(bu)同,合(he)金(jin)元素的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果有很大差異(yi)。特別是(shi)鉻在(zai)(zai)他們認為最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)第(di)(di)3階(jie)(jie)(jie)(jie)段,即(ji)在(zai)(zai)加(jia)(jia)入了活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)85%硫酸、110℃條件(jian)(jian)下,雖然是(shi)被指定為有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)元素之一,但是(shi)加(jia)(jia)入5%Cr以上,在(zai)(zai)沒有活性炭(tan)存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)高硫酸濃度條件(jian)(jian)(第(di)(di)2階(jie)(jie)(jie)(jie)段)或者低(di)硫酸濃度條件(jian)(jian)(第(di)(di)1階(jie)(jie)(jie)(jie)段)下則是(shi)有害(hai)的(de)(de)(de)(de)。而且(qie),鉻在(zai)(zai)其含(han)量(liang)低(di)于(yu)5%以下的(de)(de)(de)(de)場合(he),即(ji)第(di)(di)1階(jie)(jie)(jie)(jie)段也(ye)是(shi)有害(hai)的(de)(de)(de)(de)。另外,在(zai)(zai)第(di)(di)1階(jie)(jie)(jie)(jie)段有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)銻和錫在(zai)(zai)高于(yu)0.1%以上時在(zai)(zai)第(di)(di)3階(jie)(jie)(jie)(jie)段也(ye)是(shi)有害(hai)的(de)(de)(de)(de)。


 關于合金元素對耐候鋼(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。