含銅鋼(gang)在(zai)1%硫酸中(zhong)的腐蝕,與(yu)一定程度的硫共存時(shi)比碳索鋼(gang)降低(di)(di),可是(shi)硫過(guo)低(di)(di)時(shi)反而增大,這是(shi)1965年(昭和40年)高村發表的非常有趣而且(qie)有價值的結(jie)論(參照(zhao)圖(tu)4-2)。

以前對酸中(zhong)銅的(de)(de)效(xiao)果雖然也進行(xing)過種種研究,可全部是(shi)根據(ju)銅能(neng)夠抑制鋼中(zhong)硫的(de)(de)腐蝕的(de)(de)觀(guan)點.因此這是(shi)Cu/S比(bi)率在一定(ding)值以上對提高耐蝕性有利的(de)(de)觀(guan)點。
同(tong)年Williams等在發表(biao)的(de)論文中認(ren)為,如前一節所(suo)敘述(shu)的(de)那樣(yang),在42%硫酸中含銅在0.1%以上(shang)的(de)鋼(gang)耐蝕性優秀(xiu),這是當時的(de)煉鋼(gang)技術水平硫含量高的(de)原因,然而他們在同(tong)一論文中,都對Cu/S比感興趣,繪制了(le)Cu/S重量比和腐(fu)(fu)蝕量的(de)關(guan)系圖。結果(guo)表(biao)明(ming)偏(pian)差非常大(da),然而作(zuo)為傾向(xiang)來說,Cu/S比高的(de)鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕降低了(le),作(zuo)者們認(ren)為如果(guo)Cu/S比在3.5以上(shang),可以提(ti)高耐蝕性。
可是(shi),這是(shi)低(di)硫(liu)(liu)(liu)材沒有(you)包括在試驗材中的(de)結論。他(ta)們使(shi)用的(de)Cu/S比(bi)≤3.5的(de)鋼其含銅(tong)在0.1%以下時(shi),由于(yu)S≥0.012%,顯現出硫(liu)(liu)(liu)的(de)有(you)害作用。相(xiang)反Cu/S>3.5的(de)試驗材料,因為銅(tong)含量為0.01%~0.16%、硫(liu)(liu)(liu)含量為0.014%~0.04%,所以有(you)效量的(de)銅(tong)伴(ban)隨(sui)著足(zu)夠量的(de)硫(liu)(liu)(liu)的(de)結果表現出良好的(de)耐蝕性(xing)。如果把能承受更大(da)腐蝕的(de)0.16%Cu、0.005%S(Cu/S=32)或0.02%Cu、0.005%S(Cu/S=4)的(de)低(di)硫(liu)(liu)(liu)材同(tong)時(shi)進行試驗的(de)話,一(yi)定不能得到Cu/S比(bi)大(da)的(de)鋼耐蝕性(xing)好的(de)結論。
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(suan)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(suan)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(gao)耐(nai)蝕性有效果(guo)的元素:Sb、Se、As
對(dui)提高耐(nai)蝕(shi)性稍微有效果的元素:Si
對耐蝕性幾乎(hu)沒有影響的元素:Sn、Bi、Te
使耐蝕性稍(shao)微降低的元素:C、Mn
使耐(nai)蝕性降低的元(yuan)素:Cr、Ni
使耐蝕(shi)性顯著降低的元素:P、S、Ti、Mo
這些元(yuan)素中被(bei)認(ren)為(wei)(wei)有(you)效的(de)添(tian)(tian)加元(yuan)素的(de)量(liang)(liang)(liang)是把基體鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕量(liang)(liang)(liang)定為(wei)(wei)1時,分(fen)別為(wei)(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,通過添(tian)(tian)加0.5%Ni、0.5%Cr、0.5%Ni-0.5%Cr可以促(cu)進(jin)(jin)腐(fu)蝕的(de)量(liang)(liang)(liang)分(fen)別為(wei)(wei)2.3、1.4、1.7.可是,在0.3%Cu-0.5%Ni-0.5%Cr中添(tian)(tian)加0.1%以上(shang)的(de)銻時,則變為(wei)(wei)0.5,銻抑(yi)制了Cr、Ni的(de)促(cu)進(jin)(jin)作用。
關于0.3%Cu-Sb鋼(gang)可減輕(qing)腐蝕的(de)(de)問題,根據極化行為(wei)的(de)(de)測定和腐蝕生成物(wu)的(de)(de)X射(she)線衍射(she)結果,認為(wei)是由于銅抑(yi)制了陽極反(fan)應(ying),而銻在強化抑(yi)制陽極反(fan)應(ying)的(de)(de)同時,在表面形成了Cuz2Sb覆膜,抑(yi)制了陰極反(fan)應(ying)。
如(ru)在4.2.1節小若等所敘述的那樣(yang),把鍋爐低溫(wen)部被暴露的腐蝕(shi)環境(jing)分為(wei)(wei)3個階段,分別研究(jiu)了(le)各階段的合(he)金(jin)元素的效果。將他(ta)們的結(jie)果示于表(biao)(biao)4-2.表(biao)(biao)中同時給出了(le)在硫酸濃度(du)比較低的條件(jian)下(xia),寺前等求出的上述結(jie)果。可以認為(wei)(wei)它與小若等第1階段的數(shu)(shu)據(ju),即表(biao)(biao)4-2他(ta)們的數(shu)(shu)據(ju)中最左一(yi)欄的數(shu)(shu)據(ju)是同等條件(jian)下(xia)的結(jie)果。

關于在硫(liu)(liu)酸濃度(du)比(bi)(bi)較低條件下合金元素的(de)(de)效(xiao)果(guo),寺前等(deng)(deng)和小若等(deng)(deng)的(de)(de)數(shu)據(ju)比(bi)(bi)較一(yi)(yi)致。惟一(yi)(yi)不同(tong)的(de)(de)是(shi)(shi)硫(liu)(liu)的(de)(de)效(xiao)果(guo),小若等(deng)(deng)根據(ju)高村(cun)或他(ta)們的(de)(de)結論認(ren)為:為了使(shi)添加銅有(you)效(xiao)果(guo),需要(yao)一(yi)(yi)定(ding)程(cheng)度(du)以上的(de)(de)硫(liu)(liu),硫(liu)(liu)是(shi)(shi)有(you)效(xiao)的(de)(de),而寺前等(deng)(deng)卻認(ren)為硫(liu)(liu)是(shi)(shi)有(you)害的(de)(de)。
如果(guo)看表4-2中的(de)(de)小若(ruo)等(deng)的(de)(de)數據就可以(yi)知道,由于(yu)3個(ge)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)各自的(de)(de)條件不同,合金元素的(de)(de)效(xiao)(xiao)果(guo)有(you)(you)很(hen)大(da)差異。特(te)別是(shi)鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)他(ta)們認為最重要的(de)(de)第(di)(di)3階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan),即(ji)在(zai)(zai)(zai)加入了活(huo)性炭的(de)(de)85%硫酸(suan)、110℃條件下,雖然是(shi)被指定(ding)為有(you)(you)效(xiao)(xiao)的(de)(de)元素之(zhi)一,但是(shi)加入5%Cr以(yi)上(shang),在(zai)(zai)(zai)沒有(you)(you)活(huo)性炭存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)高硫酸(suan)濃度(du)條件(第(di)(di)2階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan))或者低硫酸(suan)濃度(du)條件(第(di)(di)1階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan))下則是(shi)有(you)(you)害的(de)(de)。而且,鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)其含(han)量低于(yu)5%以(yi)下的(de)(de)場合,即(ji)第(di)(di)1階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)也(ye)是(shi)有(you)(you)害的(de)(de)。另外,在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)1階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)有(you)(you)效(xiao)(xiao)的(de)(de)銻和(he)錫在(zai)(zai)(zai)高于(yu)0.1%以(yi)上(shang)時在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)3階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)也(ye)是(shi)有(you)(you)害的(de)(de)。
關于合金元素對耐候(hou)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。

