如何選擇耐硫酸腐蝕材料有哪些

  硫酸是重要的工業(yè)原料，用途非常廣泛，它也是腐蝕性最強(qiáng)烈的介質(zhì)之一。它和所有強(qiáng)酸一樣，酸液中含有大量氫離子，是有效的陰極去極化劑，多數(shù)工業(yè)金屬和合金的電極電位低于氫電極電位，當(dāng)它們遇到硫酸溶液時(shí)，就會(huì)迅速溶解。稀硫酸和濃硫酸的腐蝕性又有很大差別，稀硫酸一般只具有酸性，濃硫酸不僅具有酸性，而且是強(qiáng)氧化劑。所以濃硫酸不僅有氫去極化作用，也有氧去極化作用。一些耐稀硫酸的材料在濃硫酸中會(huì)迅速腐蝕，在稀硫酸中如含有空氣或其它氧化劑，也會(huì)使腐蝕性加劇。也有一些不耐稀硫酸、但易于鈍化的金屬和合金，在濃硫酸中能產(chǎn)生保護(hù)層，因而具有耐濃硫酸的能力。酸中如含有緩蝕性或氧化性雜質(zhì)，在不同濃度的硫酸中對(duì)不同的材料可能起緩蝕作用。對(duì)于具有鈍化傾向但不夠強(qiáng)烈的體系，可以采用認(rèn)為的辦法，即陽(yáng)極保護(hù)法以獲得耐蝕效果。溫度和流速的增高，會(huì)使稀硫酸和濃酸的腐蝕都加劇。在濃硫酸中生成的鈍化膜或硫酸鹽厚膜在高溫和高流速下將受到破壞。

 不同的材料在不同的濃度的硫酸中各有不同的耐蝕性，微小的濃度差別有時(shí)可能引起重大的腐蝕性質(zhì)的變化。以下簡(jiǎn)述各種材料在硫酸中的耐蝕性。

一、金屬材料

  鉛是很好的耐硫酸材料，也是用于生產(chǎn)、貯運(yùn)硫酸的最古老的材料，適用于96%以下的酸。對(duì)于稀酸，即使溫度高到沸點(diǎn)，鉛的腐蝕率也很低。除純鉛外，常用的含銻的鉛合金（硬鉛）。硬鉛強(qiáng)度較高，可用于泵、閥、管等，但耐蝕性比純鉛低些。純鉛質(zhì)軟，只適于作槽和其他設(shè)備的襯里。

  鐵和鋼對(duì)濃硫酸有良好的抵抗力，但不適用于70%～80%以下的稀酸。濃度越高，鋼鐵的抵抗力越好，對(duì)100%以上的發(fā)煙硫酸，鑄鐵又不能使用，碳鋼則可用于102%以上的發(fā)煙酸。鋼鐵貯槽、塔、和管道等廣泛應(yīng)用于濃硫酸的貯存和運(yùn)輸。高溫或高速的濃酸對(duì)鋼鐵的腐蝕很大，一般不宜使用。

  能同時(shí)抵抗?jié)饬蛩岷拖×蛩岬慕饘俸徒饘俸辖饍H有高硅鐵、高合金不銹鋼、鎳鉬和鎳鉻合金、金、鉑、鋇等。上述材料除高硅鐵外，價(jià)格都很昂貴，僅使用于特殊嚴(yán)重和必要的情況。高硅鐵能耐高溫、高速下一切濃度的硫酸，適用于作泵、閥、加熱設(shè)備等。它雖然有價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，但也有一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)，如抗熱震動(dòng)和機(jī)械震動(dòng)的性能差，加工困難，這些都限制了它的用途。

  普通的鉻鎳不銹鋼和高鎳鑄鐵都能耐溫度不高，濃度在70%～80%以上的硫酸。高鎳鑄鐵還能耐10%以下不充氣的硫酸，普通不銹鋼則只能耐極稀的酸（5%以下），對(duì)于中間濃度的硫酸，二者都補(bǔ)適用。

  銅和鎳及其合金對(duì)不含空氣和氧化劑的稀硫酸（50%～60%以下）有良好的耐蝕性，廣泛用于處理這類稀酸的設(shè)備。但在高度充氣或含有氧化劑的硫酸內(nèi)腐蝕很快，也不耐濃酸和高溫。含鋅的黃銅一般腐蝕率都較高。

  銀、鈦、鋯及其合金只能耐稀硫酸，不耐濃酸和高溫。鎂和只含鉻的不銹鋼在一切濃度的硫酸中腐蝕都很大。鋁和鋁合金只用于室溫下極稀的酸，用途很有限。

 二、非金屬材料

  常用的硅鹽酸耐酸材料如陶瓷、玻璃、耐酸搪瓷、耐酸巖石等能耐各種濃度和溫度的硫酸，廣泛用作槽、塔襯里和各種小型獨(dú)立設(shè)備。碳和石墨對(duì)硫酸也有良好的耐蝕性。碳能耐更濃的硫酸。不透性碳和石墨因?yàn)楹袠?shù)脂浸漬劑，耐酸的濃度和溫度上跟隨浸漬劑而異。木材、橡膠、塑料和涂料大都只能應(yīng)用于稀酸和常溫。目前還缺乏經(jīng)濟(jì)實(shí)用的耐濃硫酸的有機(jī)材料。

  硫酸鹽類的水溶液有些呈酸性，有些呈中性。中性硫酸鹽（強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中和的產(chǎn)物，如硫酸鈉、硫酸鉀）溶液呈中性，一般腐蝕性不高，它的選材與其他中性鹽溶液（氯化鈉、硝酸鈉）相似。酸性鹽（強(qiáng)酸和弱堿的中和產(chǎn)物，如硫酸銨、硫酸鎂等）溶液呈酸性，具有和10%左右的稀硫酸相似的腐蝕性，一般適用于10%稀硫酸的材料也適用于酸性硫酸鹽溶液。氮氧化性硫酸鹽（硫酸鐵和硫酸銅）除了酸性外，還含有氧化性的鐵離子Fe³⁺和銅離子Cu²⁺，不能應(yīng)用鋼鐵、鋁、銅、鎳銅合金等。對(duì)于高硅鐵、含鉻的合金、鉛、以及陶瓷、玻璃、石墨、橡膠、塑料等非金屬，則都能適用。