如前一節(jié)所述,在80%高濃度硫酸發(fā)生凝縮的120~180℃的高溫下,鋼的鈍化與提高耐蝕性有關,這是通過小若等(住友金屬)的研究證明的,并給出了添加鉻的依據。
他們首先研究了能恰當地反映實際設備腐蝕條件的實驗室的試驗方法。因為用硫酸浸泡試驗或硫酸凝縮式裝置得到的試驗結果,與實際設備的結果是不一致的。例如,0.47%Cu-0.48%N:-0.77%Cr鋼經過實際設備節(jié)氣器上進行的2712h試驗,結果表明腐蝕量是碳素鋼的1/3,耐蝕性相當好;可是用70%~80% 硫酸在100~140℃的硫酸浸泡試驗和碳素鋼沒有顯著差別,還不能說同樣的鋼在硫酸凝縮式裝置上的結果一定好。
小若等所考慮的在硫酸中混入活性炭進行試驗的方法,是根據在鍋爐低溫部的金屬表面上附著了大量的未燃燒炭,這些炭和活性炭同樣能起氧化催化作用。用每3.3mL硫酸加入1g活性炭的80%或者85%硫酸,在110℃進行碳素鋼及含有Cu-Cr-Ni系的數種低合金鋼的浸泡試驗,其耐蝕性的相對比率和在實際設備上的結果相當一致。
在這樣的試驗液中測定腐蝕電位,碳素鋼在120h試驗期間,保持了活性狀態(tài)的電位;而低合金鋼的電位卻隨時間上升,達到鈍化狀態(tài)后的電位變成穩(wěn)定狀態(tài)。鋼發(fā)生鈍化也可以用85%硫酸+鍋爐附著物、Fe2(SO4)3+玻璃粉等檢查出來。根據這些結果得出的結論是,在產生硫酸露點腐蝕的實際設備的鋼表面上,通過大量未燃燒炭的氧化作用生成Fe3+離子,幫助了鈍化。
根據他們的結果,鍋爐中高溫區(qū)域的硫酸露點腐蝕環(huán)境,在鍋爐的啟動或剛停止運轉時,就變成濃度60%以下的硫酸露點腐蝕環(huán)境(第1階段),從而出現活性狀態(tài)下的腐蝕。金屬的表面溫度達到平衡,稍后高溫高濃度硫酸的腐蝕繼續(xù)進行(第2階段),可是不久便附著未燃燒炭生成Fe3+,借助它的氧化,使低合金鋼鈍化,這比停留在活性狀態(tài)的碳素鋼表現出更優(yōu)秀的耐蝕性(第3階段)。這種狀況示于圖4-3.
考慮到這些階段,小若等在研究合金元素效果的硫酸浸泡試驗中使用了如下的試驗條件:第1階段,30%硫酸, 60℃,4h;第2階段,85%硫酸, 160℃,4h;第3階段,加了活性炭的85%硫酸(3.3 mL 硫酸+1g活性炭),在110℃通入3%SO2+1.2%H2O+空氣,保持24h。有效元素因階段不同而不同,然而認為研究重點應放在接近實際情況且時間最長的第3階段。
關于在較高溫硫酸露點腐蝕環(huán)境下的環(huán)境腐蝕特性的詳細研究,上述小若等所進行的研究是最早而且是惟一的研究。結果自已完成,非常具有說服力。但是,在鈍化有利的環(huán)境中,為什么不銹鋼的耐蝕性不一定好,卻一直沒有答案。
以后,這種研究完全沒有,尚未提出不同見解。