304不锈钢碰到硫酸变色怎么办（不锈钢天敌毁容高手是谁）

硫酸对我们大家来说并不陌生，甚至谈硫酸色变，这是因为它的强腐蚀性为人们所知。实际上它作为一种重要的工业原料，可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中，还可作化学试剂，在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。那么，既然硫酸的用途那么大，但是又具有一般化学药品所不能比拟的强烈腐蚀性、氧化性和脱水性，现实生活中是用什么材料对它进行运输和储存的呢？这就是我们今天要介绍的一类耐硫酸用的不锈钢。而实际上这些过程都以浓硫酸的形式进行，不锈钢大量应用于这些过程设备中。由于浓硫酸腐蚀的复杂性，与浓硫酸接触的设备，腐蚀问题非常常见，尤其在硫酸的制酸过程中，因此一直以来人们非常重视浓硫酸用不锈钢的研究和开发。

一、耐硫酸用不锈钢的发展

1912年美国获得第一个不锈钢专利, 此后各国陆续开发了许多耐硫酸腐蚀的不锈钢。1922年出现加Mo提高抗硫酸腐蚀能力的不锈钢，1932年发展了加Mo Cu的18-8钢，1938年发展成铸造的20Cr-29Ni-3Cu-2Mo钢，1947年出现锻态20合金，1963年提出了Carpenter 20Cb-3（0Cr20 N i35Mo3Cu3Nb），后来又陆续提出0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti，Incoloy825（0Cr21Ni42Mo3Cu2Ti）等。近20年来，国内在引进国外相关钢种（如904L、20号合金等)的同时，也做了不少硫酸用不锈钢的开发研究工作，已经获得工业应用的有K合金，RS-2和RS4等不锈钢以及SS920 特殊不锈钢。此外尚有新二号合金、新二号A 合金以及RHS3、RHS4 等合金和不锈钢。如高硅不锈钢代替镍基耐蚀合金，合金元素硅价格便宜，用硅合金化大大降低了硫酸用不锈钢及其设备的造价。高硅不锈钢在高温浓硫酸中具有其他不锈钢甚至包括镍基合金在内所不能比拟的耐蚀性能。在硫酸工业中大力推广应用高硅不锈钢，社会和经济意义都十分重大。

二、硫酸用不锈钢的腐蚀机理

不锈钢在浓硫酸中具有活化-钝化的特性，由于浓硫酸的强氧化性，不锈钢具体处于活化状态还是钝化状态，需视不锈钢的合金化程度、浓硫酸的浓度、温度、所含杂质种类等因素而定。不同条件下，不锈钢可能处于活化状态或钝化状态，甚至可能处于活化-钝化的周期性波动状态，最主要表现为电位周期性波动。

首先，当具有光鲜表面的不锈钢浸入浓硫酸中，不锈钢将发生迅速溶解，且表面产生大量的气泡，此时不锈钢浓硫酸腐蚀体系的电化学阴阳极反应分别如下。阳极反应：

Me(Fe,Cr,Ni)→Men ne- (1)

阴极反应：

2H3O e-→H2 2H2O，H2SO4 8H 8e-→H2S 4H2O (2)

此阶段主要由活化极化所控制，去极化剂阴极还原反应未能提供足够大的电流密度促使不锈钢钝化。由于式(2)中H2S的产生为Ni提供了反应通道，在后续的反应中不锈钢表面将迅速产生上述的中间产物NiS，并逐渐形成非致密的NiS层。

Ni2 H2S=NiS 2H (3)

NiS层表面进行的去极化剂的阴极还原反应可能主要：

H2SO4 2H 2e-=SO2 H2O (4)

并且NiS的产生对上述反应式(4)具有催化作用。随着反应的进行，不锈钢表面的NiS迅速增多，NiS层的面积将远大于不锈钢基体表面为反应式(4)提供足够的场合，当其在表面的覆盖率达到或超过某一临界值θ。去极化剂硫酸分子的还原反应式(4)可为不锈钢提供足够大的电流密度促使其钝化，表面产生含铬的钝化膜，如反应式(5)：

Cr H2SO4=CrOOH SO2 H e- (5)

由于NiS在钝化电位处具有热力学不稳定性，NiS将缓慢溶解：

NiS=Ni2 S 2e- (6)

当表面的NiS溶解到在不锈钢表面的覆盖率小于θ时，去极化剂阴极还原反应电流密度不足以维持不锈钢钝性，钝化膜迅速溶解：

CrOOH H2SO4 H e-=CrSO4 2H2O (7)

因此不锈钢又恢复到之前的活化腐蚀状态，产生NiS促使不锈钢钝化，NiS溶解促使不锈钢钝性失去，如此反复并产生了含镍不锈钢在浓硫酸中的活化-钝化的波动腐蚀状态。

三、某些常用耐硫酸用不锈钢介绍

（1）904L不锈钢

904L不锈钢是经典硫酸用钢。类似的合金法国有U ranus B6（即UB6），瑞典有2RK65，德国有Cronifer 1925LC等。904L不锈钢可在温度低于40℃的任何浓度的硫酸中使用，对于稀硫酸来说，浓度<20%H2SO4时可用于70℃，浓度<5%H2SO4时使用温度可达100℃。

（2）含氮奥氏体-铁素体双相不锈钢

目前最典型的含氮双相不锈钢有瑞典Sandvik公司开发的2304 、2205 和2507，此外尚有美国Jessop公司等开发的255 系列，如JS Alloy255以及Ferralium Alloy 255 等。瑞典Avesta公司的含氮双相不锈钢基本与Sandvik公司相同。含氮双相不锈钢不仅合金成本低，综合机械性能好，而且耐腐蚀性能优良。2304 、2205和2507在稀硫酸中耐蚀性能优良，其中2205和2507均优于316L。在硫酸浓度<20 %时，2507的耐腐蚀性能甚至高于904L。在稀硫酸（≤20 %H2SO4）中，尤其是当其中含有固相颗粒时, 由于含氮双相不锈钢具有较高的强度，比奥氏体不锈钢更耐冲刷腐蚀。

（3）高硅不锈钢

80 年代国外一些公司突破了硅含量≤4 %Si的局限，最具代表性的有加拿大Chemetics 公司开发的Saramet 和瑞典Sandvik 公司开发的Sandvik。近几年来国外报道了Alloy 700 Si（或Nicrofer2509Si7，02X8H22C6）高硅奥氏体不锈钢。该不锈钢可轧制成薄板制造板式换热器。该合金的特点是提高硅含量，降低铬含量，以硅代铬，既降低了成本又提高了性能。以上三种不锈钢在硫酸中的耐蚀性数据如下表。

表1 Saramet 在浓硫酸中的耐蚀性能

304不锈钢碰到硫酸变色怎么办（不锈钢天敌毁容高手是谁）(1)