硫酸介质中不锈钢的使用

硫酸是产量大,用途广的基本化工原料,被广泛应用于国民经济各部门。无论是生产硫酸，还是使用硫酸，只要接触它，就会遇到硫酸的腐蚀问题。

硫酸虽然是一种含氧酸，但稀的和中等浓度的硫酸的氧化性较弱，因而属于还原酸。而浓硫酸，特别是热浓硫酸则具有很强的氧化性，因而属于氧化性酸。由于硫酸的此种特性，在选用耐硫酸不锈钢时，随硫酸浓度,温度的不同，所选牌号亦不同。

一般来说，不含Mo的不锈钢，例如18-8型Cr-Ni不锈钢，不能用于耐硫酸腐蚀；而含Mo2~3%的0cr17Ni12Mo2,00Cr17Ni14Mo2,0-1Cr18Ni12Mo2Ti等是可供选用的耐硫酸腐蚀的最低牌号。同样，含Mo2~3%的一些铁素体+奥氏体双相不锈钢，例如00Cr25Ni6Mo2N等的耐硫酸性能相当或优于含Mo 2~3%的Cr-Ni奥氏体钢。高Mo（Mo不小于4%）不锈钢的耐硫酸性能又比一般含Mo2~3%的钢有进一步的提高。但是，当钢中既含Mo又含Cu时，其耐硫酸性能又优于仅含Mo的不锈钢，因而，它们的使用范围可较仅含Mo的钢更加扩大。而用Mo，Cu，Si（3~4%）三元素复合金化的Cr-Ni奥氏体钢和铁素体+奥氏体双相不锈钢则是耐硫酸不锈钢中性能更佳，使用范围更宽的一类。

到目前为止，高牌号耐硫酸不锈钢，例如 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti，1Cr24Ni20Mo2Cu3（K合金），0Cr20Ni29Mo3Cu4（Carpenter-20）等主要用于常压下耐80ºC以下的各种浓度硫酸。但是，在90~98%的高温浓硫酸中，根据使用温度和浓度，只有选用高Si（~6%）不锈钢才能取得满意的结果。例如 国外专利牌号SHRAMET SX（00Cr18Ni20Si6MoCu），国内专利牌号 SS920（超低碳，~6%Si并含Mo，Cu）。SS920在高温（<=130ºC)，>=90%浓硫酸中的年腐蚀率在0.1~0.01以下。但一旦遇到稀硫酸，高硅不锈钢的耐蚀性会显著下降。

在不同浓度，温度的硫酸中，各种不锈钢的选择见下表

区域	选  用  不   锈  钢  牌  号
1	0Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti（<40ºC,无空气） 00Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo3 00Cr18Ni18Mo5 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti（<50ºC） 00Cr18Ni14Mo2Cu2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti（<80ºC） 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2（<80ºC） 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb
2	00Cr20Ni25Mo4.5Cu(904L) 0Cr20Ni29Cu4Mo3（<65ºC） 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti（<80ºC） 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2（<80ºC） 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb（<80ºC）
3	0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti（<50ºC） 00Cr18Ni14Mo2Cu2 00Cr20Ni25Mo4.5Cu(904L) 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb 0Cr20Ni29Cu4Mo3（<65ºC） 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti（<65ºC） 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2（65ºC）
4	1Cr18Ni12Mo2Ti 00Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo3,00Cr18Ni14Mo2Cu2 0Cr18Ni18Mo2Cu2 00Cr18Ni18Mo5 00Cr20Ni25Mo4.5Cu(904L) 0Cr20Ni29Cu4Mo3 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2 0Cr12Ni25Mo3Cu3Si2Nb
5	1Cr18Ni11Si4AlTi（<65ºC）,高Si(>=6%)不锈钢(<=130ºC)0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2（<65ºC）
6	一般不选用不锈钢,但浓度>=90%,温度<=130ºC,可选用含Mo,Cu的高Si(~6%)的不锈钢.例如SS920
7	同6
8	碳素钢 1Cr18Ni9Ti 0Cr20Ni29Cu4Mo3 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2
9	1Cr18Ni9Ti 0Cr20Ni29Cu4Mo3 0Cr20Ni24Mo3Si3Cu2
10	不选用不锈钢

当稀硫酸中含有足够的氧和氧化剂时，不锈钢的耐蚀性可提高，使用范围可扩大。例如,在浓度低于65%的硫酸中,本不能选用一般的18-8型Cr-Ni不锈钢，但当含有不低于5%的硝酸时，则可作为耐蚀材料加以应用。

当硫酸中含有杂质时，有的会加速，有的会降低不锈钢的腐蚀速度。例如硫酸中有较多的F¯,Cl¯存在，一般会显著提高不锈钢的腐蚀速度；硫酸中含有500-2000ppm铜离子时，会产生极大的缓蚀作用，从而使不锈钢的使用范围扩大。

当各种牌号的不锈钢均无法满足所遇到的苛刻的硫酸使用条件要求时，仍有镍基和铁基耐蚀合金可供选择。

当稀硫酸且具有磨损条件（即磨蚀条件）时，采用含Mo和含Mo,Cu的Cr-Ni双相不锈钢则是最佳选择。