Thép không gỉ và axit sulfuric (H2SO4)

Axit sunfuric bị oxy hóa khi cô đặc nhưng giảm ở nồng độ thấp và ‘trung gian’.

Phản ứng của hầu hết các loại thép không gỉ là nhìn chung chúng có khả năng kháng ở nồng độ thấp hoặc cao, nhưng bị tấn công ở nồng độ trung gian.

Axit đậm đặc thương mại là khoảng 96% khối lượng (sg = 1,84)

Nhận xét về các lớp cụ thể

18-10 (1.4301, Inox 304) – hạn chế sử dụng trong axit loãng tối đa 5% ở nhiệt độ phòng. Nhiệt độ tăng nhanh làm cho thép trở nên vô dụng. Chấp nhận được trên 90% ở nhiệt độ phòng.

17-12-2.5 (1.4401, Inox 316) – Loại này mang lại lợi thế đáng kể so với Inox 304 ở nồng độ thấp, lên đến 22% ở nhiệt độ phòng chỉ giảm dần với nhiệt độ lên tới 40 độ C và sau đó nhanh hơn đến khoảng 5% ở 60 độ C.

Thép Duplex – 2304 (1.4362) tương tự 1.4401 (Inox 316) ở nhiệt độ phòng nhưng chỉ giảm dần theo nhiệt độ, vẫn cho phép khoảng 8% ở 80 độ C. 1.4462 (Duplex 2205) chấp nhận được ở mức cao 40% khi nhiệt độ phòng giảm đến khoảng 12% ở 80 độ C. Super Duplex 2507 (1.4410) chỉ cung cấp cải thiện giới hạn đến 45% ở nhiệt độ phòng.

Inox Duplex 904L (1.4539) – Thép này được phát triển đặc biệt để sử dụng axit sunfuric và có thể được sử dụng trên toàn bộ phạm vi nồng độ lên đến 35 độ C.

Axit đậm đặc

Để ý và quan sát kỹ rất cần thiết với axit rất đậm đặc (98 – 100%) ở nhiệt độ cao vì những thay đổi nhỏ đối với các điều kiện giúp kháng thuốc tức là nồng độ cao giảm do pha loãng.

Tăng vận tốc hoặc giảm trong điều kiện oxy hóa, có thể ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn dự kiến.

Tạp chất

Sự hiện diện của clorua trong axit sunfuric có thể là một mối nguy hiểm bổ sung.

Axit clohydric (HCl) có thể được giải phóng khỏi natri clorua bằng axit sunfuric, tùy thuộc vào nhiệt độ, làm cho hỗn hợp trở nên mạnh hơn.

Ảnh hưởng của việc bổ sung hợp kim đến thép không gỉ đến khả năng chống ăn mòn

Sự cải thiện khả năng chống ăn mòn chuyển từ SUS304 sang SUS316 là do bổ sung molypden.

Bổ sung thêm moybdenum và đồng trong loại 1.4539 (Inox 904L) mở rộng khả năng chống ăn mòn trong các điều kiện axit giảm.

Molypden ở loại Inox 316 và loại 1.4539 cũng giúp cải thiện khả năng chống lại sự tấn công của clorua, khi xuất hiện dưới dạng tạp chất trong axit.

Việc bổ sung hợp kim của đồng có lợi nhất để mở rộng sức đề kháng của thép không gỉ ở nồng độ trung bình của axit sulfuric.

Thép không gỉ song có chứa đồng, chẳng hạn như loại 1.4501 cũng có thể được xem xét cho dịch vụ axit sunfuric.

Thép không gỉ silic như Mác 1.4361 nên được xem xét cho các ứng dụng axit nóng, rất cô đặc.

Nguy cơ ăn mòn do ‘tự pha loãng’ axit sunfuric

Axit sunfuric có ái lực mạnh với nước, hút nước từ môi trường xung quanh và do đó tự pha loãng.

Kết quả có thể là axit được cho là “cô đặc” một cách an toàn khi tiếp xúc với thép không gỉ 304, trên 90%, thực sự nó có thể tấn công thép 304 nếu để trong thời gian lâu vì nó hấp thụ nước từ môi trường xung quang và tự pha loãng.

Điều này có thể xảy ra tại các điểm hở, nơi hơi ẩm từ không khí làm loãng axit và dẫn đến ăn mòn xung quanh ‘dòng chất lỏng’.

Điện trở của thép không gỉ cũng phụ thuộc vào nhiệt độ.

Vì nhiệt được tạo ra khi axit được pha loãng, các điều kiện ấm hơn có thể xuất hiện cục bộ, điều này có thể làm tăng nguy cơ tấn công trong axit loãng.

Độ nhạy với nhiệt độ cũng có thể là mối nguy hiểm đối với các hiệu ứng ‘tường nóng’ trong các mạch sưởi ấm hoặc với các phần tử trao đổi nhiệt.

Ảnh hưởng của sục khí và điều kiện oxy hóa

Sục khí hoặc sự hiện diện của các ‘tác nhân’ oxy hóa trong axit sulfuric góp phần vào khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ.

Thép không gỉ có sức đề kháng thấp hơn đối với axit sunfuric khử khí. Các ion có thể khử như Fe3 +, Cu2 +, Sn4 + là những chất oxy hóa hiệu quả và có thể làm giảm sự ăn mòn nếu có trong axit.

Các chất oxy hóa tương tự như axit cromic hoặc axit nitric làm giảm tốc độ ăn mòn, nếu có trong axit sunfuric.

Trioxide hòa tan (SO3) có trong axit sulfuric trên nồng độ 97%, cũng có thể làm giảm tốc độ ăn mòn.

Hàm lượng crom rất quan trọng đối với điện trở của thép và vì vậy 310 có thể được xem xét khi có các tác nhân oxy hóa, sử dụng thêm crôm (25%).

Các điều kiện oxy hóa vừa phải trong axit sunfuric loãng có thể dẫn đến tấn công intercystalline cục bộ (ICC), đặc biệt là nếu crom bị giảm cục bộ, như trường hợp khi các loại ‘carbon 304 hoặc 316 tiêu chuẩn’ bị nhạy cảm ‘.

Đây là lý do tại sao các loại Inox 304L, hoặc các loại ổn định, chẳng hạn như Inox 321, được sử dụng trong đó các khu vực ảnh hưởng nhiệt hàn (HAZ) không thể được xử lý lại bằng dung dịch.

Điều quan trọng là phải cẩn thận với dữ liệu ăn mòn, vì các biến đổi nhỏ trong tạp chất hoặc điều kiện có thể ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn dịch vụ và do đó độ bền tiềm tàng của thép không gỉ trong axit sulfuric.

Ảnh hưởng của vận tốc dòng chảy

Thép không gỉ thích hợp hơn thép carbon để xử lý tốc độ dòng axit đậm đặc cao (90-98%).

Lớp thụ động trên thép không gỉ ổn định hơn lớp sắt sunfat hình thành trên thép carbon trong điều kiện dòng chảy hỗn loạn.

Tốc độ dòng chảy có thể trở thành một vấn đề khi khu vực tập trung và thụ động của nồng độ và nhiệt độ được tiếp cận.

Sử dụng thép không gỉ tiếp xúc với axit pin

Axit ắc quy là axit sunfuric có nồng độ phần trăm trọng lượng trên 35, tức là ở trọng lượng riêng ‘được sạc đầy’ là 1,28

Không nên chọn loại Inox 304 hoặc Inox 316 cho các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc kéo dài, như bể chứa, không nên sử dụng.

Đối với các ứng dụng lưu trữ hoặc trong trường hợp thời gian phục vụ nhà máy lâu dài hoặc các cân nhắc về an toàn là quan trọng, nên xem xét axit sunfuric nồng độ ‘pin’, các loại austenit như 1.4539 hoặc 1.4563 nên được sử dụng thay thế.

Các loại Inox 316 có thể phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến tiếp xúc ngắn hạn hoặc không liên tục như nhà máy xử lý pin hoặc khay đổ.

Nên cẩn thận để đảm bảo rằng nồng độ axit không được phép tăng lên thông qua sự bốc hơi nước (làm khô) và nhiệt độ được duy trì ở mức thấp nhất có thể.

Kiến thức Vật Liệu tại: https://vatlieu.edu.vn/ và https://g7m.vn

Chuyên hàng inox 316 tại: https://inox316.vn

Chuyên hàng inox 310s tại: https://inox310s.vn

Đặt hàng online tại: https://kimloaig7.com/