含銅鋼在(zai)1%硫(liu)酸中(zhong)的腐蝕,與一(yi)定程度的硫(liu)共(gong)存(cun)時比碳索(suo)鋼降(jiang)低,可是硫(liu)過低時反(fan)而增大,這是1965年(昭和40年)高(gao)村發表(biao)的非常有(you)趣而且有(you)價值(zhi)的結(jie)論(參照圖4-2)。


圖 2.jpg


 以前對(dui)酸中銅(tong)的效果雖然也進行過種(zhong)種(zhong)研(yan)究,可全部是根據(ju)銅(tong)能夠抑(yi)制鋼中硫的腐蝕(shi)(shi)的觀點(dian).因此(ci)這是Cu/S比率在一定值以上(shang)對(dui)提高(gao)耐蝕(shi)(shi)性有利的觀點(dian)。


 同(tong)年Williams等在(zai)發表(biao)的(de)(de)論(lun)文中認為(wei),如前(qian)一(yi)節(jie)所敘述的(de)(de)那(nei)樣,在(zai)42%硫酸中含銅在(zai)0.1%以(yi)上的(de)(de)鋼耐蝕性優秀,這是當(dang)時的(de)(de)煉鋼技(ji)術水平硫含量(liang)高(gao)的(de)(de)原因(yin),然而(er)他(ta)們在(zai)同(tong)一(yi)論(lun)文中,都對Cu/S比感興趣,繪(hui)制了(le)Cu/S重量(liang)比和腐蝕量(liang)的(de)(de)關(guan)系圖。結果表(biao)明偏差非常大,然而(er)作(zuo)為(wei)傾向來(lai)說(shuo),Cu/S比高(gao)的(de)(de)鋼腐蝕降低了(le),作(zuo)者們認為(wei)如果Cu/S比在(zai)3.5以(yi)上,可以(yi)提高(gao)耐蝕性。


 可是(shi),這是(shi)低硫材(cai)(cai)沒有(you)包括在(zai)試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)(cai)中的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)論(lun)。他們使用的(de)(de)(de)Cu/S比≤3.5的(de)(de)(de)鋼(gang)其含(han)銅(tong)在(zai)0.1%以下時,由于S≥0.012%,顯現出硫的(de)(de)(de)有(you)害作(zuo)用。相反Cu/S>3.5的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)(cai)料,因為(wei)(wei)銅(tong)含(han)量(liang)為(wei)(wei)0.01%~0.16%、硫含(han)量(liang)為(wei)(wei)0.014%~0.04%,所以有(you)效量(liang)的(de)(de)(de)銅(tong)伴隨著足夠(gou)量(liang)的(de)(de)(de)硫的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)果(guo)表現出良好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。如果(guo)把能承受(shou)更(geng)大(da)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)0.16%Cu、0.005%S(Cu/S=32)或0.02%Cu、0.005%S(Cu/S=4)的(de)(de)(de)低硫材(cai)(cai)同時進行試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)話(hua),一定不能得到Cu/S比大(da)的(de)(de)(de)鋼(gang)耐蝕(shi)性(xing)好的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(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。


對提高耐蝕性有效果的元(yuan)素:Sb、Se、As


對提高耐蝕性稍微(wei)有效果(guo)的元素:Si


對耐(nai)蝕性幾乎沒有(you)影響的元素:Sn、Bi、Te


使耐蝕性稍微(wei)降(jiang)低的(de)元素(su):C、Mn


使耐蝕性降低的元(yuan)素(su):Cr、Ni


使耐(nai)蝕性顯著降低的元素:P、S、Ti、Mo


 這些(xie)元素(su)中被認(ren)為(wei)有效的(de)添加元素(su)的(de)量是把基體鋼(gang)的(de)腐蝕量定(ding)為(wei)1時(shi),分(fen)別(bie)為(wei)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),通過添加0.5%Ni、0.5%Cr、0.5%Ni-0.5%Cr可以促進腐蝕的(de)量分(fen)別(bie)為(wei)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)銻時(shi),則變為(wei)0.5,銻抑制了(le)Cr、Ni的(de)促進作用。


 關于0.3%Cu-Sb鋼(gang)可減輕腐蝕的(de)(de)問(wen)題,根(gen)據極(ji)化行為(wei)的(de)(de)測定和(he)腐蝕生成物的(de)(de)X射(she)線衍射(she)結果,認為(wei)是由于銅(tong)抑制(zhi)(zhi)了(le)陽極(ji)反(fan)應,而銻在(zai)強化抑制(zhi)(zhi)陽極(ji)反(fan)應的(de)(de)同時,在(zai)表(biao)面(mian)形成了(le)Cuz2Sb覆膜,抑制(zhi)(zhi)了(le)陰極(ji)反(fan)應。


 如在4.2.1節小(xiao)若等(deng)所敘(xu)述的(de)那樣(yang),把鍋爐低(di)(di)溫部(bu)被暴露的(de)腐蝕(shi)環境分為(wei)3個階(jie)段(duan)(duan),分別研(yan)究了各階(jie)段(duan)(duan)的(de)合金元素的(de)效果。將他們(men)的(de)結(jie)果示于表(biao)4-2.表(biao)中同時給出(chu)了在硫(liu)酸濃度比較低(di)(di)的(de)條件下,寺(si)前等(deng)求出(chu)的(de)上述結(jie)果。可以認為(wei)它與(yu)小(xiao)若等(deng)第(di)1階(jie)段(duan)(duan)的(de)數(shu)(shu)據,即表(biao)4-2他們(men)的(de)數(shu)(shu)據中最左一欄(lan)的(de)數(shu)(shu)據是同等(deng)條件下的(de)結(jie)果。


表 2.jpg


 關于在硫酸濃度比較(jiao)低條件下(xia)合金元素的(de)效(xiao)果,寺(si)前(qian)等和小若等的(de)數據比較(jiao)一(yi)致。惟一(yi)不同的(de)是硫的(de)效(xiao)果,小若等根據高(gao)村或他們的(de)結論認為(wei):為(wei)了使添加銅有(you)(you)(you)效(xiao)果,需要一(yi)定(ding)程(cheng)度以上的(de)硫,硫是有(you)(you)(you)效(xiao)的(de),而寺(si)前(qian)等卻認為(wei)硫是有(you)(you)(you)害的(de)。


 如果看表4-2中的(de)(de)小若等的(de)(de)數據就可以知道,由(you)于3個(ge)階(jie)段(duan)各(ge)自的(de)(de)條件不同,合(he)金(jin)元素的(de)(de)效果有很(hen)大差異(yi)。特別是鉻在(zai)(zai)他(ta)們認為最重要的(de)(de)第(di)(di)3階(jie)段(duan),即(ji)在(zai)(zai)加(jia)入(ru)了(le)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)85%硫酸、110℃條件下(xia),雖然是被(bei)指(zhi)定為有效的(de)(de)元素之一,但是加(jia)入(ru)5%Cr以上,在(zai)(zai)沒有活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)存在(zai)(zai)的(de)(de)高硫酸濃度條件(第(di)(di)2階(jie)段(duan))或者低(di)硫酸濃度條件(第(di)(di)1階(jie)段(duan))下(xia)則是有害(hai)(hai)的(de)(de)。而(er)且(qie),鉻在(zai)(zai)其含量低(di)于5%以下(xia)的(de)(de)場(chang)合(he),即(ji)第(di)(di)1階(jie)段(duan)也(ye)是有害(hai)(hai)的(de)(de)。另外,在(zai)(zai)第(di)(di)1階(jie)段(duan)有效的(de)(de)銻和錫(xi)在(zai)(zai)高于0.1%以上時在(zai)(zai)第(di)(di)3階(jie)段(duan)也(ye)是有害(hai)(hai)的(de)(de)。


 關于合金元素對耐候鋼的影響,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。