Кислотостойкость сплавов

1. Теоретическая часть

Коррозия металлов в кислотах с неокисляющим анионом (на-пример, HCl, разбавленная H₂SO₄) протекает преимущественно с водородной деполяризацией. Основным катодным процессом при этом является процесс восстановления ионов водорода.

H⁺•H₂O + e = 1/2 H₂ + H₂O. (7)

20

При коррозии в окисляющих кислотах (например, HNO₃, концентрированной H₂SO₄) в катодном процессе может участвовать ион водорода по реакции (8,9) и анион кислоты, например, по реакциям:

NO₃^— + 2H⁺ + 2e = NO₂^— + H₂O; (8)

SO₄^2— + 8H⁺ + 6e = S + 4H₂O. (9)

Один из наиболее эффективных способов повышения коррозионной стойкости металлов в кислотах - кислотостойкое легирование.

Коррозионную стойкость сплавов в окисляющих кислотах можно повысить, вводя легко пассивирующиеся металлы, например, хром. Сталь, легированная хромом, имеет повышенную стойкость в азотной кислоте. Стойкость металлов в кислотах, в которых возможно наступление пассивного состояния, повышается также в результате легирования металлами, являющимися эффективными катодами. Так, легирование стали типа Х18Н9 платиной или палладием (эффективные катоды в стали) повышает стойкость сплава в H₂SO₄.

Для повышения стойкости в неокисляющих кислотах (например, в разбавленной H₂SO₄, HCl ) металлы и сплавы (никель, хромоникелевые стали и др.) легируют медью и молибденом. Кислотостойкость меди связана с ее термодинамической стойкостью в условиях коррозии с водородной деполяризацией. При коррозии легированных медью сплавов их поверхность обогащается медью вследствие ее высокой коррозионной стойкости и возможности вторичного осаждения на поверхности сплава. Кислотостойкость молибдена объясняется его склонностью к пассивированию и образованию защитных хлор окисных пленок в растворах хлоридов.

Количество легирующего элемента, нужное для повышения коррозионной стойкости металла, зависит от концентрации и температуры кислоты, давления, а также от механизма действия легирующего компонента.

Кислотостойкие сплавы находят широкое применение в химической и в ряде других отраслей промышленности, в которых используют кислоты и кислые среды.

Цель работы - определение кислотостойкости различных сплавов и установление влияния легирующих элементов на коррозионную стойкость металла в H₂SO₄, HCl, HNO₃ и других кислотах или смесях. Кислотостойкость определяют по потерям массы образцов из исследуемого металла после их выдержки в кислотах при различных температурах. Кроме того, определяют потенциал корродирующего металла и рассчитывают контролирующий фактор коррозионного процесса.

В работе изучают один из следующих вопросов:

1) влияние содержания хрома на коррозионную стойкость стали в одной из указанных выше кислот (например, в HNO₃); исследуют стали Х13, Х17, Х25 или специально выплавленные стали с разным содержанием хрома;

21