Poszukuję gatunku stali odpornej na: (kwas siarkowy 96% )+ (siarczan amonu 40%, ale w temperaturze 70 stopni C).

12-11-2005

Poszukuję gatunku stali odpornej na: (kwas siarkowy 96% )+ (siarczan amonu 40%, ale w temperaturze 70 stopni C).

Wysokostopowe stale austenityczne ze względu na wysoką zawartość chromu, niklu, molibdenu i azotu zapewniają wyższą odporność na korozję w porównaniu do konwencjonalnych gatunków stali austenitycznych. Pierwiastki takie jak chrom, molibden, miedź i krzem wpływają na zwiększenie odporności korozyjnej stali w kwasie siarkowym.
W środowisku zawierającym kwas siarkowy i siarczanu amonu z powodzeniem mogą być stosowane stale austenityczne a zwłaszcza wysokostopowe stale austenityczne („superustenityczne”) oraz stopy niklu w zależności od stężenia i temperatury roztworu.
W celu prawidłowego doboru stali na elementy pracujące w środowisku kwasu siarkowego i siarczanu amonu można posłużyć się wykresem korozja – temperatura – stężenie kwasu (rys. 1, 2).

Rys.1. Krzywa korozyjna 0,1 mm/rok w czystym kwasie siarkowym

Rys. 2. Krzywa korozyjna 0,05 mm/rok w czystym kwasie siarkowym

W środowisku kwasu siarkowego o stężeniu do 80% można stosować stal austenityczną X2CrNi19-11/1.4306 (304L), która wykazuje odporność do stężenia kwasu 93% o temperaturze 40ºC i do 70ºC dla stężenia kwasu wynoszącego 98%. Dodatek molibdenu w stalach austenitycznych znacznie polepsza ich odporność na korozję. Najczęściej stosowanymi stalami w takim środowisku są: X2CrNiMo17-12-2/1.4404 (316L) a w szczególności X2CrNiMo18-15-4/1.4438 (317L). W kwasie o temperaturze powyżej 70ºC zaleca się stosowanie stali austenitycznych zawierających w swym składzie molibden i ok. 0,5% krzemu. W zakresie średnich stężeń kwasu siarkowego (30-80%) stale korodują szybciej, a dodatek 1,5% miedzi polepsza ich odporność na oddziaływanie takiego środowiska. Do takiej rodziny stali należą wysokostopowe stale austenityczne - superaustenityczne X1NiCrMoCu25-20-5/1.4539 (904L), X1CrNiMoCuN20-18-7/1.4547 (S31256 / 254 SMO) i (S32654 / 654SMO), a w szczególności stale dwufazowe ferrytyczno-austenityczne typu duplex X2CrNiMoCuN25-6-3/1.4507(Ferralium 255) (tab.1), które stosuje się do wyższych stężeń kwasu siarkowego oraz stop niklu „Alloy 20” o stężeniu miedzi ok. 3,5%.
Na elementy pracujące w wyższym zakresie stężeń i temperatur kwasu siarkowego stosuje się także stopy niklu odporne na korozję typu Hastelloy zawierające do 20% Fe i do 25% Mo oraz Cr, którego stężenie może dochodzić do 20%. Stop NiCr22Fe20Mo7Cu2 stosowany jest na zbiorniki do przechowywania kwasów fosforowego i siarkowego. Stopy niklu objęte są normą PN-ISO 9722:2000.

Tablica 1
Orientacyjne porównanie odporności korozyjne różnych stopów w środowisku siarczanu amonu i kwasu siarkowego

Środowisko

Stężenie (kg/kg)

Temperatura, °C

AISI 316

FERRALIUM® 255-SD50

HASTELLOY® B-3

HASTELLOY®
C-276

Carpenter 20Cb-3®

Avesta 2205

Avesta 254 SMO®

INCONEL® 625

INCOLOY® 825

MONEL® 400

Siarczan amonu

wszystkie

70°C

–

wszystkie

20°C-
temp. wż.

–

Kwas siarkowy

20%

40°C

30%

40°C

40%

40°C

–

40-98%

40°C

–

5-30%

80°C

–

80°C

–

10%

80°C

–

30%

80°C

–

30-50%

60°C

–

98%

100°C

–

98%

150°C

–

++ - bardzo dobra odporność korozyjna; + - dobra odporność korozyjna w większości warunków

– - niezalecane użycie w tym środowisku; bd - brak danych; sc – dotyczy tylko określonego stężenia podanego w tabeli

Gatunki opatentowane, znaki zastrzeżone: FERRALIUM® - Meighs Ltd, Langley Alloys Division;

254SMO®, SAF 2205 i SAF 2507 - AvestaPolarit AB; CARPENTER 20Cb-3® - CRS Holdings (Carpenter Technology, Inc);

HASTELLOY® is - Haynes International, Inc; INCOLOY®, INCONEL® and MONEL® - Special Metals Corporation;

ZERON® - Weir Materials Ltd.

Literatura
[1]. Brochure - Performance Alloys Invented and supported FERRALIUM® 255 SD50, Langley Alloys, 2003
[2]. Duplex Stainless Steel, Outokumpu Stainless AB, Avesta Research Centre 1011EN-GB:3. Centrum Tryck AB, Avesta, Sweden, 2004.
[3]. Corrosion-Resistant Alloys, HASTELLOY® B-3® alloy, Product data sheet nr. H-2104A Haynes International, Inc