含銅鋼在1%硫酸中的腐蝕,與一定程度的硫共存時(shí)比碳索鋼降低,可是硫過(guò)低時(shí)反而增大,這是1965年(昭和40年)高村發(fā)表的非常有趣而且有價(jià)值的結(jié)論(參照?qǐng)D4-2)。


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 以前對(duì)酸中銅的效果雖然也進(jìn)行過(guò)種種研究,可全部是根據(jù)銅能夠抑制鋼中硫的腐蝕的觀點(diǎn).因此這是Cu/S比率在一定值以上對(duì)提高耐蝕性有利的觀點(diǎn)。


 同年Williams等在發(fā)表的論文中認(rèn)為,如前一節(jié)所敘述的那樣,在42%硫酸中含銅在0.1%以上的鋼耐蝕性優(yōu)秀,這是當(dāng)時(shí)的煉鋼技術(shù)水平硫含量高的原因,然而他們?cè)谕徽撐闹校紝?duì)Cu/S比感興趣,繪制了Cu/S重量比和腐蝕量的關(guān)系圖。結(jié)果表明偏差非常大,然而作為傾向來(lái)說(shuō),Cu/S比高的鋼腐蝕降低了,作者們認(rèn)為如果Cu/S比在3.5以上,可以提高耐蝕性。


 可是,這是低硫材沒(méi)有包括在試驗(yàn)材中的結(jié)論。他們使用的Cu/S比≤3.5的鋼其含銅在0.1%以下時(shí),由于S≥0.012%,顯現(xiàn)出硫的有害作用。相反Cu/S>3.5的試驗(yàn)材料,因?yàn)殂~含量為0.01%~0.16%、硫含量為0.014%~0.04%,所以有效量的銅伴隨著足夠量的硫的結(jié)果表現(xiàn)出良好的耐蝕性。如果把能承受更大腐蝕的0.16%Cu、0.005%S(Cu/S=32)或0.02%Cu、0.005%S(Cu/S=4)的低硫材同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)的話,一定不能得到Cu/S比大的鋼耐蝕性好的結(jié)論。


高村等的研究是在1%硫酸、26℃中得到的結(jié)果,可是以后長(zhǎng)野在1N(約5%)硫酸、35℃條件下,研究了S對(duì)含有約0.3%Cu鋼腐蝕的影響,認(rèn)為通過(guò)與約大于0.007%S共存能夠得到良好的耐蝕性。另外,還同時(shí)出示了在0.3%Cu鋼中硫低于0.007%的場(chǎng)合碳含量對(duì)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(fā)生非常激烈的腐蝕。


 關(guān)于在中濃度硫酸中的行為,寺前等曾經(jīng)對(duì)多種成分系的試驗(yàn)鋼進(jìn)行過(guò)研究。其中,在60℃的40%硫酸中試驗(yàn)0.3%Cu0.5% Ni-0.5% Cr-0.05%Sb鋼,他們?cè)l(fā)表過(guò)硫含量從0.004%到0.046%的試驗(yàn)材料的腐蝕按直線增加的結(jié)果,這和高村等的結(jié)果不一致。并且小若等在60℃的30%硫酸中試驗(yàn)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(shí),變成為最小值的2倍。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是與Ni、Cr或者Sb共存的,所以不能夠和高村等或長(zhǎng)野的數(shù)據(jù)進(jìn)行直接比較。雖然在小若等的數(shù)據(jù)上有類似性,可是在寺前等的數(shù)據(jù)上沒(méi)有看到在低硫區(qū)腐蝕的增大,這也許是由于銻的作用。


 長(zhǎng)野在上述報(bào)告中,根據(jù)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(shí)促進(jìn)腐蝕,在2mol/dm3(1N)硫酸中加入H,S時(shí)純鐵隨著H2S濃度增大而腐蝕性增強(qiáng),以及硫含量不足的含銅鋼降低腐蝕的這些結(jié)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(guò)覆蓋陰極的活性點(diǎn)而降低了腐蝕.Cu2S的生成和以前提出的關(guān)于銅防蝕作用的幾篇報(bào)告的觀點(diǎn)是一致的。


 長(zhǎng)野在另外的報(bào)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(shí),在硫酸中(實(shí)驗(yàn)使用1NH2SO4),含銅鋼會(huì)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(jìn)行的在0.3%Cu鋼(0.004%~0.006%S)中添加各種元素的試驗(yàn)結(jié)果。


對(duì)提高耐蝕性有效果的元素:Sb、Se、As


對(duì)提高耐蝕性稍微有效果的元素:Si


對(duì)耐蝕性幾乎沒(méi)有影響的元素:Sn、Bi、Te


使耐蝕性稍微降低的元素:C、Mn


使耐蝕性降低的元素:Cr、Ni


使耐蝕性顯著降低的元素:P、S、Ti、Mo


 這些元素中被認(rèn)為有效的添加元素的量是把基體鋼的腐蝕量定為1時(shí),分別為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(guò)添加0.5%Ni、0.5%Cr、0.5%Ni-0.5%Cr可以促進(jìn)腐蝕的量分別為2.3、1.4、1.7.可是,在0.3%Cu-0.5%Ni-0.5%Cr中添加0.1%以上的銻時(shí),則變?yōu)?.5,銻抑制了Cr、Ni的促進(jìn)作用。


 關(guān)于0.3%Cu-Sb鋼可減輕腐蝕的問(wèn)題,根據(jù)極化行為的測(cè)定和腐蝕生成物的X射線衍射結(jié)果,認(rèn)為是由于銅抑制了陽(yáng)極反應(yīng),而銻在強(qiáng)化抑制陽(yáng)極反應(yīng)的同時(shí),在表面形成了Cuz2Sb覆膜,抑制了陰極反應(yīng)。


 如在4.2.1節(jié)小若等所敘述的那樣,把鍋爐低溫部被暴露的腐蝕環(huán)境分為3個(gè)階段,分別研究了各階段的合金元素的效果。將他們的結(jié)果示于表4-2.表中同時(shí)給出了在硫酸濃度比較低的條件下,寺前等求出的上述結(jié)果。可以認(rèn)為它與小若等第1階段的數(shù)據(jù),即表4-2他們的數(shù)據(jù)中最左一欄的數(shù)據(jù)是同等條件下的結(jié)果。


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 關(guān)于在硫酸濃度比較低條件下合金元素的效果,寺前等和小若等的數(shù)據(jù)比較一致。惟一不同的是硫的效果,小若等根據(jù)高村或他們的結(jié)論認(rèn)為:為了使添加銅有效果,需要一定程度以上的硫,硫是有效的,而寺前等卻認(rèn)為硫是有害的。


 如果看表4-2中的小若等的數(shù)據(jù)就可以知道,由于3個(gè)階段各自的條件不同,合金元素的效果有很大差異。特別是鉻在他們認(rèn)為最重要的第3階段,即在加入了活性炭的85%硫酸、110℃條件下,雖然是被指定為有效的元素之一,但是加入5%Cr以上,在沒(méi)有活性炭存在的高硫酸濃度條件(第2階段)或者低硫酸濃度條件(第1階段)下則是有害的。而且,鉻在其含量低于5%以下的場(chǎng)合,即第1階段也是有害的。另外,在第1階段有效的銻和錫在高于0.1%以上時(shí)在第3階段也是有害的。


 關(guān)于合金元素對(duì)耐候鋼的影響,研究者之間的意見(jiàn)是比較一致的,即使耐海水鋼或耐溝狀腐蝕電焊鋼管也沒(méi)有很大差異,可是在耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼上則出現(xiàn)了相當(dāng)復(fù)雜的狀況。