RusOpt.ru - Металл
Тендеры металлургического рынка, госзаказ, госзакупки, конкурсные торги
 
Металл - универсальный металлургический портал
Искать:  
Главная / Публикации

Кислотоустойчивые стали: описание, характеристики и применение


Современная промышленность невозможна без «большой химии», к которой относится, в том числе, и производство кислот, выступающих не только в качестве конечных продуктов, но и различных полуфабрикатов. А полуфабрикаты необходимо: во-первых транспортировать, а во-вторых использовать в других технологических процессах (частенько идущих при высоких температурах и давлениях). В общем, для работы индустрии необходимы такие сорта стали, которые могут выдерживать и соприкосновение с кислотами.

Между тем всем известно, что главным недостатком железа является как раз его подверженность коррозии (особенно коррозии «кислой»). Поэтому производство таких стальных сплавов, которые были бы минимально подвержены ржавлению и кислотной коррозии является одной из важнейших задач современной металлургии.

В том, что касается обычной, «воздушной» коррозии, то рецепт не подверженной ей стали в 1913 году методом проб и ошибок обнаружил английский металлург-самоучка Гарри Брирли. Накануне первой мировой войны английские сталелитейные компании занялись исследованиями в области сплавов, которые могли бы использоваться при производстве ружейных и орудийных стволов.

Тогдашний уровень материаловедения был невысок, поэтому исследования велись «на авось», а результаты неудачных опытов просто сваливались на где-то на заднем дворе, где должны были ржаветь в ожидании переплавки.

Тут и состоялось открытие – при отправке в печь очередной партии образцов наблюдательный Гарри Брирли обратил внимание на то, что одна из отливок, пролежав месяц под дождем, не заржавела и сохранила блеск. Он не поленился выяснить время и способ ее изготовления: оказалось, что заготовка вышла из электропечи и содержит 85,3% железа, 0,2% кремния, 0,44% марганца, 0,24% углерода и 12,8% хрома. Так появилась первая нержавеющая сталь, которая, как вскоре выяснилось, проявляет устойчивость еще и к азотной кислоте, в наше время набор нержавеющих сталей по сферам применения весьма разнообразен, например, посмотрите здесь: https://stvybor.ru/nerzhaveyushchij-metall/).

В дальнейшем выяснилось, что секрет нержавейки связан с присутствием в ее составе хрома: этот металл при соприкосновении с воздухом образует прочную и прозрачную оксидную пленку Cr2O3 которая не растворяется в воде.

Однако этот технологический прорыв был еще только половиной дела.

Во-первых, далеко не всем видам стали приходится работать в среде с присутствием кислорода, а там где нет кислорода, там и слой оксида хрома будет образовываться медленно или может разрушаться.

Во-вторых, разные кислоты взаимодействуют с металлами по-разному.

По действию на сплавы различают кислоты не-окислительного характера (растворы соляной Нсl и серной Н2SO4 кислот) и окислительного характера (например, азотная кислота НNO3).

Разницу во взаимодействии кислот с металлами объясняет их ионный состав. Если при взаимодействии металла с анионом кислоты образуются нерастворимые вещества, то кислотостойкость будет высокой. Свинец проявляет высокую стойкость к серной кислоте Н2SO4, магния – к растворам фтористой кислоты HF, железо – к фосфорнокислым растворам.

При этом кислотосойкость одного из компонентов сплава будет увеличивать устойчивость всего материала, следовательно для разных типов кислот потребуются стали разных составов, а именно:

Ферритная сталь

Она содержит малое (менее 0,1%) количество углерода и до 20-30% хрома.

Стали ферритных марок (12X17, 08X17Т, 15Х25Т и др.) проявляют устойчивость к азотной кислоте, водным растворам аммиака и аммиачной селитры. Добавки молибдена делают сталь 12Х17М2Т устойчивой и к органическим кислотам, таким как муравьиная и уксусная. Чтобы избежать межкристаллической коррозии в них добавляют карбидообразующие элементы – титан (в количестве не менее, чем в пропорции 5:1 углероду) или ниобий (10:1 к углероду).

Аустенитная сталь

Содержит среднее количество углерода, имеют в своем составе хром (15-25%) никель ( 6-12%) и молибден (0,5-1%). При 15-25 градусах все виды аустенитной устойчивы к серной и фосфорной кислотам. Но при температуре в 70 градусов хромоникелевые стали становятся нестойкими даже к кислотам слабой концентрации – только аустенитные стали с добавлением молибдена и меди могут выдерживать до 5 % раствора серной кислоты H2SО4.

Только сталь ЭИ943 – она же 06ХН28МДТ (0,06% С; 22-25% Сr; 26— 29% Ni; 2,5-3% Мо; 2,5-3,5% Сu и 0,5-0,3% Ti) может использоваться для хранения разбавленной серной кислоты.

Никель – металл достаточно дорогостоящий, поэтому разработаны стали в которых используются и другие аустенито-образующие элементы, такие как марганец или азот (стали 10Х14Г14Н4Т, 15Х17АГ14, 10Х14АГ15 и др.).

Особой популярностью среди аустенитных сплавов пользуется кислотостойкая сталь А4. В ее составе присутствует 2-3% молибдена – но этого достаточно для того, чтобы придать ей устойчивость в кислых средах и морской воде.

Мартенситная сталь

Это нержавеющий сплав с максимально возможной прочностью, В таких сплавах содержится значительное (до 1%) количество углерода, который формирует специфическую микрокристаллическую структуру. Мартенситные стали 20X13, 30X13 и 40X13 содержат в среднем около 13% хрома, они спокойно переносят соприкосновение со слабыми растворами органических кислот и их солей.

В последнее время все чаще применяются сплавы титана с палладием (0,2 %) и молибденом (30-35%). Титан обычно нестоек в кислотых средах, но в не-окислительных кислотах его сплавы титана проявляют высокую стойкость. Особенно это относится к сплаву марки 4201. Он устойчив даже в горячих сернокислых и солянокислых растворах, а разрушается только в очень концентрированных кислотах. Но в азотной и окислительных кислотах сплав 4201 устойчив только при низких температурах и слабых концентрациях.

Материал подготовлен специалистами компании «Стальной выбор»: https://stvybor.ru/.


©  Информационная группа «АдвертПром»
Замечания по работе сайта присылайте на support@rusopt.ru
По вопросам размещения рекламы на сайте: adv@rusopt.ru
Связь с администрацией проектов: advertprom@rusopt.ru

При полном или частичном использовании материалов, размещенных на портале, ссылка на сайт RusOpt.ru обязательна.
Условия размещения информации