Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Кислотостойкость некоторых сплавов к действию различных кислот



Серная кислота.При комнатной температуре высокой стойкостью в этой кислоте обладают все аустенитные нержавеющие стали (хромистые типа X17 нестойки). Примерно при 70 °С аустенитные хромоникелевые стали нестойки даже в кислотах слабой концентрации, но примерно до 5 % H24 могут работать аустенитные стали с добавлением молибдена и меди. В кипящей серной кислоте до концентрации примерно 30 % все стали нестойки. В этих случаях следует применять сплавы типа хастеллой, а при концентрации от 30 % до 60-80 % в кипящей серной кислоте могут работать лишь тугоплавкие металлы (рисунок 11.2).

Фосфорная кислота. При комнатной температуре любой концент­рации аустенитные стали устойчивы, хромистые нет. Исключительно высокой стойкостью отличаются также ниобий и его сплавы с молибденом, алюминием и никелем. В горячей (70 °С) фосфорной кислоте устойчивы лишь сталь ЭИ943 (до концентрации 25 %), в кипящей – лишь хастеллой (до концентрации 20–50 %), а при более высокой устойчивы лишь тугоплавкие металлы. Химический состав некоторых хастеллоев приведен в таблице 11.3.

Соляная кислота.При комнатной температуре устойчива только сталь ЭИ943, но лишь в разбавленной кислоте (5 %). В кипящей кислоте концентрацией до 20 % может работать сплав хастеллой и до любой концентрации - тугоплавкие металлы. Все сплавы хастеллой содержат 5-30% Мо и 60-80% Ni, дополнительно легированы кобальтом, иногда и другими элементами. Эти сплавы должны иметь минимальное содержание углерода, так как он вызывает межкристал­литную коррозию и в этих сплавах, причем других средств борьбы с коррози­ей в этих сплавах, кроме снижения в них содержания углерода, нет.

Таблица 11.3 Химический состав сплавов типа хастеллой, %

Сплав С Si Mn Мо Cr W V Со Fe  
не более  
Хастеллой В 0,05 1,0 1,0 26-30 1,0 0,35 2,5 4-6  
ЭП496 (Н70МФ) 0,05 0,2 0,5 25-29 ≤ 0,3 1,4-1,7 ≤ 4,0  
Хастеллой С 0,08 1,0 1,0 15-17 14,5-16,5 3-4 0,35 2,5 4-7  
ЭП5б7 (ХН65МВ) 0,03 0,15 1,0 15-17 14,5-16,5 3,0-4,5 ≤ 1,0  
Примечание. Основа - никель.  
Рисунок 11.1– Изокоры (0,1 мм/год) кислотостойких сплавов (1 – сталь марки 0Х23Н28М3Д3Т; 2 – 0Х21Н6М2Т; 3 – 0Х18Н10Т; 4 – Х18Н12М2Т; 5 – хастелой С; 6 – хастелой В) в зависимости от температуры и концентрации кислоты. Штриховая линия соответствует температуре кипения кислоты (а – НNО3; б – H2SO4; в – HCl; г – Н3РО4).
                       

Кроме высоких коррозионных свойств, сплавы хастеллой обладают и высокими механическими свойствами (> 900МПа, σ0,2 > 400 МПа) при вы­сокой пластичности, что делает их ценным конструкционным материалом. Еще более высокие механические свойства (σВ ≈ 1200МПа) можно получить тер­мической обработкой, аналогично той, которую применяют для никелевых жаропрочных сплавов; закалка + старение при 800 °С. Однако максимальное упрочнение соответствует минимуму коррозионной стойкости, поэтому упроч­няющая термическая обработка рекомендуется не всегда.

Кислотостойкость конструкционных сплавов в зависимости от температуры и кон­центрации кислоты сравнивают по кри­вым равной скорости коррозии (изо­корам, рисунок 11.1).

Наиболее стойки в неокислительных кислотах, включая горячие сернокислые и солянокислые растворы, сплавы титана с высоким содержанием молибдена (30-35 %). Они разрушаются только в очень концентрированных горячих растворах этих кислот. В азотной и окислительных кислотах данный сплав стоек при низких температурах и концентрациях, при повышенных температурах его применение исключается. В этих условиях более стойкими оказываются сплавы, содержащие не более 5 % молибдена.

Кислотостойкость тугоплавких металлов. Несмотря на малую стойкость против окисления (газовой коррозии) при высоких температурах все тугоплавкие металлы являются чрезвычайно кислотостойкими. В кипящей серной кислоте – одной из наиболее агрессивных сред – кис­лотостойкая хромоникельмолибденомедистая сталь может работать при кон­центрации Н24 до 5 %, сплав хастеллой (80 % Ni, 20 % Мо) – при концентрации до 20 %, а тантал не подвергается коррозии в кипящей серной кислоте при концентрации до 80 % (рисунок 11.2).

Из тугоплавких материалов тантал является наиболее кис­лотостойким. Ниобий по кислотостойкости превосходит сплавы на основах железа и никеля, однако уступает танталу. Использование ниобия вместо тантала представляет интерес из-за более низкой (по сравне-нию с танталом) его стоимости. Легирование ниобия позволяет изыскать технологические сплавы, по коррозионной стойкости приближающиеся к танталу.

Добавка к ниобию молибдена и тантала улучшает коррозионную стой­кость. Так как при высоком содержании молибдена. а его концентрация должна быть достаточно высока, технологическая пластич­ность падает, то перспективным является легирование ниобия танталом. Вве­дение тантала в ниобий резко повышает стойкость сплава в соляной, фосфор­ной и в кипящей серной кислотах (рисунок 11.3). Сплав Nb+25 % Та по коррозион­ной стойкости значительно превосходит чистый ниобий и приближается к тан­талу. Поскольку титан при содержании его до 10 % не ухудшает коррозионной стойкости ниобия, то рекомендуется применять тройной сплав 65 % Nb + 25 % Та + 10 % Ti. Титан также вводят для уменьшения стоимости, снижения плотности и улучшения технологичности.

Рисунок 11.2 – Скорость коррозии различных металлов в кипящей серной кислоте Рисунок 11.3 – Влияние легирующих эле-ментов на коррозионную стойкость ниобия в кипящей 40 %-ной серной кислоте

По кислотостойкости мо­либден и вольфрам в условиях экс­плуатации в кипящих неорганических кислотах значительно превосходят ниобий и мало уступают танталу. При их стоимости, существенно мень­шей по сравнению с танталом, они явились бы весьма перспективными материалами для химического маши­ностроения. Однако технологические трудности изготовления химической аппаратуры ограничивают применение молибдена и вольфрама. Возможно изготовление аппаратуры не из ли­стов чистого молибдена, а из биме­талла: сталь + молибден (молибден – покрытие). Такой биметалличе­ский лист не только в два-три раза дешевле молибденового листа, но и обладает высокой пластичностью.

Тугоплавкие сплавы, в первую очередь тантал, сплав нио­бия с танталом и в отдельных случаях молибден, являются са­мыми кислотостойкими металлическими материалами. Их при­менение особенно целесообразно в средах, в которых другие материалы не обладают коррозионной стойкостью. К таким средам относятся неорганические крепкие кислоты при повышен­ных температурах, а также некоторые промышленные среды. Несмотря на высокую стоимость тугоплавких материалов по сравнению с такими кислотостойкими материалами, как высоколегированная нержавеющая сталь или сплав хастеллой, применение сплавов Ta–Nb, экономически оправданно, так как вследствие высокой коррозионной стойкости можно эксплуати­ровать химическую аппаратуру весь срок без замены облицовки. Следует иметь в виду, что корро­зионная стойкость в крепких кисло­тах определяется в основном химиче­ским составом сплава и мало зависит от структуры и способа производ­ства.

Рекомендуемая литература

Основная 2 [493, 497-498, 534-536]

Контрольные вопросы




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.