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(men)首先研究了(le)能恰當地反映實(shi)(shi)際設(she)備腐蝕(shi)條件的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室的(de)(de)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)方法。因為用硫酸(suan)浸泡(pao)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)或硫酸(suan)凝(ning)縮式裝置得(de)到的(de)(de)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)結果,與實(shi)(shi)際設(she)備的(de)(de)結果是不(bu)一致(zhi)的(de)(de)。例如(ru),0.47%Cu-0.48%N:-0.77%Cr鋼經過實(shi)(shi)際設(she)備節氣(qi)器上進行的(de)(de)2712h試驗(yan)(yan)(yan)(yan),結果表明腐蝕(shi)量是碳素鋼的(de)(de)1/3,耐蝕(shi)性相當好;可(ke)是用70%~80% 硫酸(suan)在100~140℃的(de)(de)硫酸(suan)浸泡(pao)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)和碳素鋼沒有顯著差別(bie),還不(bu)能說(shuo)同樣的(de)(de)鋼在硫酸(suan)凝(ning)縮式裝置上的(de)(de)結果一定(ding)好。
小若等所(suo)考慮(lv)的(de)在(zai)(zai)硫(liu)酸(suan)(suan)中混(hun)入活性炭(tan)進(jin)行(xing)(xing)試驗(yan)的(de)方(fang)法,是(shi)根(gen)據(ju)在(zai)(zai)鍋爐低(di)溫(wen)部(bu)的(de)金(jin)屬表面上(shang)附著了大量的(de)未燃燒炭(tan),這些炭(tan)和活性炭(tan)同樣能起氧化催化作用。用每3.3mL硫(liu)酸(suan)(suan)加入1g活性炭(tan)的(de)80%或者85%硫(liu)酸(suan)(suan),在(zai)(zai)110℃進(jin)行(xing)(xing)碳素鋼(gang)及含有Cu-Cr-Ni系的(de)數種低(di)合金(jin)鋼(gang)的(de)浸泡試驗(yan),其(qi)耐蝕性的(de)相對比率和在(zai)(zai)實(shi)際(ji)設備上(shang)的(de)結果相當一致。
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(yu)在較(jiao)高(gao)溫(wen)硫酸露點腐蝕(shi)環境(jing)下的環境(jing)腐蝕(shi)特性(xing)的詳細研(yan)究,上述小(xiao)若等所進行的研(yan)究是最早(zao)而(er)且是惟一(yi)的研(yan)究。結果(guo)自已(yi)完成,非(fei)常具有說服力。但是,在鈍化有利的環境(jing)中(zhong),為什(shen)么不(bu)銹鋼的耐蝕(shi)性(xing)不(bu)一(yi)定(ding)好,卻一(yi)直沒(mei)有答案。
以后,這種研究完全(quan)沒有,尚未(wei)提出不同見解。