某化工廠濃硫酸管道選用了碳鋼管道，運行多年運行良好。但在另一工程，某濃硫酸管道仍選用了碳鋼管道，但是在試運行階段就開始到處泄漏，后來換成316L不銹鋼管(guan)后，才運行正常。
純凈的(de)硫酸(suan)是(shi)無色、無味、黏(nian)滯狀液體。市售(shou)硫酸(suan)通常濃度為(wei)98％（質(zhi)量分數，指的(de)是(shi)溶質(zhi)質(zhi)量／溶液質(zhi)量x100％）。高濃度的(de)硫酸(suan)是(shi)一種(zhong)強(qiang)氧(yang)化(hua)劑，可(ke)使具有(you)鈍(dun)(dun)化(hua)能(neng)力的(de)金(jin)屬進入鈍(dun)(dun)態，可(ke)以使這(zhe)些金(jin)屬在(zai)濃硫酸(suan)中腐(fu)蝕(shi)速率很低(di)。低(di)濃度的(de)硫酸(suan)則沒(mei)有(you)氧(yang)化(hua)能(neng)力，僅(jin)有(you)強(qiang)酸(suan)性(xing)的(de)作用，其腐(fu)蝕(shi)性(xing)很大。硫酸(suan)的(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)取決于許多因素(su)，主要是(shi)溫度與濃度，其他因素(su)如氧(yang)化(hua)還原劑的(de)存在(zai)、流速、懸浮(fu)固體物等，也會(hui)影響硫酸(suan)對各種(zhong)管道材料的(de)耐蝕(shi)性(xing)。
1. 耐硫酸腐蝕金(jin)屬(shu)材料(liao)
①. 鐵在硫酸中的腐蝕速率與濃度的關系見圖4.7.1。在稀硫酸中，腐蝕速率隨硫酸濃度的增大而增加，當H2SO4達到50％時，由于鈍化作用，腐蝕速率迅速下降，最后達到最低值。但酸濃度超過100％以后，隨過剩SO3含量的增加，腐蝕速率又開始增大，在一定濃度時出現第二個最大值，SO3含量繼續增加，腐蝕速率又下降。
作為耐(nai)硫酸用(yong)的材(cai)料，廣泛被采用(yong)的金(jin)屬是鉛和鉛合金(jin)以(yi)及碳鋼。它(ta)們(men)的耐(nai)蝕性范(fan)圍(wei)剛好可以(yi)相(xiang)互補充(chong)。分別使用(yong)這(zhe)兩(liang)種材(cai)料就可以(yi)適(shi)應(ying)硫
酸的廣泛的濃度和溫度范圍。圖4.7.2和圖4.7.3表示了鐵和鉛的腐蝕速率與硫酸濃度的關系。由圖可見，低于70％濃度的硫酸對碳鋼的腐蝕極嚴重，而碳鋼在室溫下對高于70％濃度的硫酸卻有足夠好的耐蝕性，因此鋼鐵材料可用于制造濃度為70％～100％的濃硫酸的儲罐與運輸管線。而濃度小于70％的硫酸可以用鉛制的設備儲運。碳鋼通常也可以用于濃度超過101％的中溫發煙硫酸，但應注意兩個問題：一是硫酸是一種強吸水劑，暴露于空氣中會因吸水而自動稀釋，從而進入高腐蝕區；其二是鋼鐵材料在硫酸中所生成的黏附性良好的硫酸鹽保護膜（FeSO4）易受溶液流動沖刷等機械作用而破壞。
鋼和鉛之所以耐硫酸腐蝕，都是因為表面上生成黏結性好的FeSO，或PbSO2保護膜，這些硫酸鹽膜在強氧化性環境中被氧化，通常變為鈍態的氧化膜。
②. 鋼(gang)(gang)的(de)腐蝕與硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)的(de)濃(nong)度和溫(wen)(wen)(wen)度的(de)關(guan)系(xi)見圖(tu)4.7.4，圖(tu)中的(de)曲(qu)線為鋼(gang)(gang)的(de)等(deng)腐蝕速率曲(qu)線，曲(qu)線分(fen)別代表0.1、0.5、1.5mm/a。碳鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)任何(he)溫(wen)(wen)(wen)度下(xia)都(dou)不宜(yi)在(zai)(zai)濃(nong)度約65％以下(xia)的(de)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)中使(shi)用(yong)(yong)(yong)；在(zai)(zai)高于70％的(de)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)中，根據溫(wen)(wen)(wen)度情況可考慮使(shi)用(yong)(yong)(yong)碳鋼(gang)(gang)；濃(nong)度在(zai)(zai)100％以下(xia)，溫(wen)(wen)(wen)度超過80℃時(shi)，碳鋼(gang)(gang)腐蝕速率達1～5mm／a，一般不宜(yi)再(zai)使(shi)用(yong)(yong)(yong)。在(zai)(zai)101％附(fu)近濃(nong)度硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)中碳鋼(gang)(gang)的(de)腐蝕速率較高，但該區的(de)數(shu)據尚不夠充分(fen)，故用(yong)(yong)(yong)虛線表示。
圖4.7.4 在硫(liu)酸(suan)中碳鋼的腐蝕與濃度和(he)溫(wen)度的關(guan)系(xi)
③. 流速對(dui)(dui)(dui)腐蝕速率(lv)有很大影響，表4.7.7示出了輸送硫(liu)酸(suan)(suan)時(shi)(shi)流速對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)管壽命(ming)的(de)影響。濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)中充氣對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)的(de)腐蝕沒有影響，因(yin)為濃(nong)酸(suan)(suan)本身就具有氧化性。濃(nong)酸(suan)(suan)中帶進(jin)空氣泡時(shi)(shi)，空氣泡沿著管子(zi)頂部(bu)流動(dong)則會(hui)產生沖刷破壞作用。
表4.7.7 硫酸管(guan)道壽(shou)命與流速(su)的(de)關系
鉛在低(di)(di)濃度硫(liu)酸(suan)中，腐蝕(shi)速率(lv)小(xiao)于(yu)0.1mm／a，但隨溫(wen)度和濃度增(zeng)加，腐蝕(shi)速率(lv)上升。在濃酸(suan)中腐蝕(shi)很(hen)快，這(zhe)是因為硫(liu)酸(suan)鉛表面膜溶于(yu)濃酸(suan)。過去一個時期曾認為在硫(liu)酸(suan)濃度小(xiao)于(yu)85％的范圍內鉛有很(hen)好(hao)的耐蝕(shi)性(xing)，得到廣泛應(ying)用(yong)，但是鉛硬度低(di)(di)、有毒(du)、焊接困難(nan)等原因，已很(hen)少使用(yong)。
④. Durimet20合金是為(wei)了在(zai)硫(liu)酸中使用而發(fa)(fa)展起來的(de)一種鑄態合金，它可用于硫(liu)酸的(de)全部濃度范圍，在(zai)發(fa)(fa)煙硫(liu)酸中的(de)耐蝕性也非常好(hao)。其成分為(wei)：＜0.07％C，29％Cr，20％Ni，3.25%Cu,2.25%Mo。
⑤. 硫酸對不銹鋼的腐蝕作用與酸中共存的氧化劑有很大關系。在不含別的氧化劑的硫酸中，能夠自鈍化的范圍僅限于低濃度的稀硫酸和具有氧化性的高濃度的硫酸。在中間濃度的范圍內，必須在硫酸中有溶解氧或與其他氧化劑共存的條件下，才能發揮不銹鋼的鈍態耐蝕性。圖4.7.5表示18-8不銹鋼在5％H2SO4,60℃時的陽極極化曲線和鋼表面上的Fe3+離子陰極極化曲線。Fe3＋的濃度為0.054g／L時，不銹鋼處于穩定的鈍態，耐蝕性良好；Fe3＋的濃度為0.001g/L時，不銹鋼不能自鈍化而處于活化態，因而不耐蝕。因此，不銹鋼在硫酸中的耐蝕性取決于不銹鋼本身的陽極溶解行為及共存的氧化劑的陰極還原行為的相對關系。在中等濃度的稀硫酸中，對奧氏體不銹鋼而言，只有含Mo的奧氏體不銹鋼才是可用的，其中性能較好的有0Cr23Ni28N03Cu3Ti。
某些鎳(nie)基合金，如825合金（Incoloy 825）可以在一個很寬的濃度范圍內應用于硫酸介質中。銅與銅基合金一般不太應用于硫酸，它們對氧化性條件很敏感。鋁青銅因有較好的耐磨蝕性，適用于煉油廠處理含碳質泥渣的硫酸的設備。鋯可應用于熱硫酸介質中，但硫酸濃度不得高于60％。
20號(hao)合金(jin)(jin)適用于常壓下(xia)任何濃(nong)度溫度的(de)硫酸(suan)，不過價格(ge)偏高(gao)。哈(ha)氏(shi)合金(jin)(jin)更(geng)耐(nai)腐蝕，但是價格(ge)比20號(hao)合金(jin)(jin)更(geng)貴。一般很少去考慮(lv)它。
⑥. 耐硫(liu)酸腐蝕金屬材料。
濃(nong)度75％以(yi)下呈(cheng)(cheng)還原性(xing)(xing)（或呈(cheng)(cheng)中性(xing)(xing)），超過(guo)75％呈(cheng)(cheng)氧化(hua)性(xing)(xing)。
不銹鋼（SUS316、SUS316L）：溫度40℃以(yi)下(xia)，濃度20％左右(you)；
904超(chao)級不銹鋼(gang)（SU904、SUS904L）：適于溫(wen)度(du)40～60℃、濃度(du)20％～75％；溫(wen)度(du)80℃、濃度(du)60％以下(xia)；
高硅鑄鐵（STSi15R）：室溫到(dao)90℃之間(jian)各種濃度；
純鉛、硬鉛：室溫的各種濃度；
S-05鋼（0Cr13Ni7Si4）：90℃以下的濃硫酸，高溫濃硫酸（120～150℃）；
普通碳鋼：室(shi)溫70％以上的濃硫(liu)酸；
鑄鐵：溫(wen)度(du)為室溫(wen)的濃硫酸；
蒙乃爾、金屬鎳、因可(ke)耐爾：中溫(wen)中等濃度的硫酸(suan)；
鈦鉬合(he)金(jin)（Ti-32Mo）：沸點以下、60％的硫酸(suan)和50℃以下、98％的硫酸(suan)；
哈氏合(he)金B、D：100℃以(yi)下、75％的硫酸；
哈氏合(he)金C：100℃左右的各種濃度(du)；
鎳鑄(zhu)鐵（STNiCr202）：室溫60％～90％的硫酸。
2. 耐硫酸(suan)腐蝕(shi)非金屬材料
稀硫酸有極強酸性，根據實際工廠應用，碳鋼、316L不銹鋼都不能很好地抗腐蝕，建議使用非金屬管道，即選用襯里管道及管件，現在常用的襯里管道有鋼襯塑料與鋼襯搪玻璃管。鋼襯塑料管道輸送硫酸溫度不可過高，襯塑管道雖然有優異的耐腐蝕性能，但是在實際工業應用中，生產廠家多，質量參差不齊，使用時易留下隱患，如不耐負壓，輸送泵啟動或者關閉時，內襯塑料管道容易發生“抽癟”現象導致管道堵塞，雖然現在有所改進，但是在熱酸管道中仍然無法避免，另外氟塑料襯里在燒結過程中，由于燒結質量不穩定，易存留小孔或者裂紋，一旦出現，在使用過程中與酸液接觸，造成管道腐蝕漏酸現象。搪玻璃管能耐各種濃度的硫酸，但是一般使用壓力不超過1.0MPa，設計溫度范圍為-20～200℃，見HG／T 2130《搪玻璃管》。
3. 工程應用
某(mou)管(guan)(guan)道(dao)輸送(song)(song)濃硫(liu)酸、常溫，輸送(song)(song)壓力(li)低于(yu)1.6MPa，選用了PVC／FRP管(guan)(guan)道(dao)；輸送(song)(song)壓力(li)高于(yu)1.6MPa，選用了CPVC管(guan)(guan)道(dao)。如果使用PP或PE管(guan)(guan)，在室(shi)外架(jia)空，陽光暴曬下會很(hen)快老化。
