工业原料生产腐蚀与材质的选用.pdf

工业原料生产腐蚀与材质的选用

第一章：硫酸工业

硫酸是重要的工业原料，它也是最重要的腐蚀介质之一，它和所有强酸一样，

酸液体中含有大量的氢气离子，是有效的阴极去极化剂，，多数工业金属和合

金的电极电位低于氢电极电位，当它们遇到硫酸溶液时，就会迅速溶解。稀硫

酸和浓硫酸的腐蚀性质有很大差别，，稀硫酸一般只具有酸性，浓硫酸不仅具

有酸性还具有强氧化性，，所以浓硫酸不仅有氢去极化作用，也有氧去极化作

用，，一些耐稀硫酸的材质到浓硫酸中会迅速溶解，，在稀硫酸中如果含有空

气或其它氧化剂，也会使腐蚀性加剧，也有一些不耐稀硫酸，但容易钝化的金

属，在浓硫酸中能产生保护膜层，因而具有乃浓硫酸的能力。

铅是很好的耐硫酸的材料，适用于96%以下的硫酸，对于稀硫酸即使温度达

到沸点，铅的腐蚀率也很低，除纯铅外，常用含锑的铅合金（硬铅），硬铅强

度较高，可用于泵、阀、管等，但耐腐蚀性能低一些，纯铅质软，只适合于做

槽的衬里。

铁和钢对浓硫酸有良好的耐腐蚀性能，但不适合于70-80%以下的稀酸，浓度

越高，钢铁的抵抗能力越好，对100%以上的发烟硫酸，铸铁又不适用，碳钢可

以用于102%以上的发烟硫酸，高温或高速的浓酸对钢铁的腐蚀很大，一般不适

用。

能同时抵抗浓硫酸和稀硫酸的金属和合金只有高硅铁、高合金不锈钢、镍钼和

镍钼铬合金、金、铂、钡等，高硅铁能耐一切温度和浓度的硫酸，适用于做泵、

阀、加热设备等，但也有一些缺点，抗热震动和机械震动的性能很差，加工困

难。

普通铬镍不锈钢和高镍铸铁都能耐温度不高、浓度70%-80%以上的硫酸，高镍铸

铁还能耐10%以下不充气的稀酸，普通不锈钢只能耐极低浓度的稀酸（5%以下）。

铜、镍及其合金对不含空气和氧化剂的稀硫酸（50-60%以下）有良好的耐腐蚀

性能，广泛用于处理这类稀酸的设备，但在高度充气或含氧化剂的硫酸内腐蚀

都很快，也不耐浓酸和高温。

银、钛、锆及其合金只能耐稀硫酸，不耐浓酸和高温，镁和只含铬的不锈钢在

一切浓度的硫酸中腐蚀率都很大。

非金属材料，常用的硅酸盐耐酸材料，如陶瓷、玻璃、耐酸岩石，还有碳和

石墨，橡胶，塑料。

硫酸盐类的水溶液有些呈酸性有些呈碱性，中性硫酸盐，一般强酸和强碱中和

的产物中性，选材时候按照其他中性盐溶液相似，酸性盐按照10%硫酸选材，一

般适用于10%硫酸的材料也适用于其硫酸盐，但含有氧化性铁离子和铜离子不能

运用于钢铁。

硫酸生产工艺

1：接触法：

接触法生产硫酸的原理是将原料硫或硫矿石焚烧，产生的二氧化硫气体在与

催化剂（五氧化二矾或铂）接触之下，与空气中的氧反应转化成三氧化硫，再

用浓硫酸吸收，直接制成三氧化硫，再用浓硫酸吸收直接得到98%以上的浓硫酸

和发烟硫酸。

2：铅室法：

铅室法在反应机制、生产流程和设备，以及产品的规格方面都和接触法截然

不同，唯一共同处是硫铁矿或硫燃烧生成二氧化硫的焚烧设备，二氧化硫转化

成三氧化硫不是利用五氧化二矾或铂固体触媒，而是用一氧化氮和二氧化氮混

合气体触媒，生成的产品硫酸浓度为60-70%，如需要制浓硫酸，还需要经过浓

缩。

材料论述；普通钢铁大量用于80-100%的硫酸，温度可以达到60-80°C，钢

铁在这一浓度和温度范围的硫酸中，表面能产生保护性的硫酸铁膜层，铸铁不

适用于超过100%的发烟硫酸，碳钢不适合100%-102%的硫酸，超过102%后又适

用，温度限度约为60°C，稀硫酸对钢铁的腐蚀性很大，当酸浓度为47%时候，

腐蚀率达到最高值，当酸浓度大于65%时，钢铁的腐蚀率显著下降，但是在65-80%

这一段浓度范围内，最好还是不要使用钢铁，以用铅或其他耐稀酸材料更为安

全。

钢和铸铁不适于高速流动的硫酸，因为表面保护膜可能被破坏，所以泵和阀

一般都用高硅铸铁和高合金不锈钢来做。但高级耐酸钢一般价格太高，很多场

合采用采用铸铁或碳钢输送浓硫酸。用于稀硫酸时候内部需衬耐酸橡胶或塑料。

高硅铁适合于一切浓度和温度的硫酸，高镍铸铁适用于中等温度以下极稀

（10%）的不冲气和非氧化性的硫酸盐，增高温度、流速和空气含量的时候，

会使腐蚀增大。

不锈钢：普通不锈钢对硫酸的耐腐蚀性能不好，加之价格较高，所以用途有限，

铬镍不锈钢可以使用于常温下5%以下的稀硫酸和90%以上的浓硫酸，，含钼的

的铬镍不锈钢耐腐蚀性能比较好但使用温度也不宜超过50-70度，对于中等浓

度的硫酸和发烟酸，所有的铬镍不锈钢腐蚀都很大，不适用，所有的铬钢对一

切浓度的不充气的硫酸都不适用。

高合金不锈钢（20合金）对