Zbog jake korozivnosti sumporne kiseline, oprema za proizvodnju sumporne kiseline i korištenje sumporne kiseline uzrokovala je ozbiljnu koroziju. Kako bi se spriječila ili ublažila ova vrsta korozije i osigurao nesmetan napredak proizvodnje, materijali različite opreme za sumpornu kiselinu moraju biti pravilno odabrani i razumno korišteni u skladu s karakteristikama korozije sumporne kiseline i otpornošću na koroziju različitih materijala.
1. Karakteristike korozije sumporne kiseline:
Sumporna kiselina se uglavnom proizvodi kontaktnom metodom i metodom olovne komore. Sumpor ili sulfid, kao što je ruda bakrenog sulfida, spaljuje se da bi se proizveo sumporov dioksid. Pod djelovanjem kisika i katalizatora, sumporov dioksid postaje sumporov trioksid, a sumporov trioksid se otapa u vodi da bi se dobila sumporna kiselina. Kada je koncentracija sumporne kiseline veća od 100% i sadrži slobodni sumporni trioksid, naziva se oleum. Na primjer, kiselina koja sadrži 20% slobodnog plinovitog sumpor trioksida naziva se 20% oleum ili 104,5% sumporna kiselina.
Razrijeđena sumporna kiselina je neoksidirajuća kiselina. Kako koncentracija raste, sumporna kiselina će postati oksidirajuća kiselina, koja se može reducirati u sumporni dioksid. Stoga koncentrirana sumporna kiselina može pasivizirati čelik i željezo, čineći da obični čelik postane otporan na koroziju u koncentriranoj sumpornoj kiselini. Međutim, sumporna kiselina će apsorbirati vlagu iz zraka. Nakon što se sumporna kiselina razrijedi do koncentracije ispod 68%, oprema od ugljičnog čelika i lijevanog željeza bit će ozbiljno korodirana. U neoksidirajućoj razrijeđenoj sumpornoj kiselini čelik i željezo ne mogu se pasivizirati stvaranjem oksidnog filma na površini. Prisutnost kisika i drugih oksidirajućih sredstava mijenja korozivna svojstva razrijeđene sumporne kiseline. Ali u koncentriranoj sumpornoj kiselini, budući da je sama koncentrirana sumporna kiselina oksidans, kisik i oksidans neće promijeniti karakteristike korozije koncentrirane sumporne kiseline na metale, baš kao što na nehrđajući čelik ne utječe kisik ili nema kisika u dušičnoj kiselini.
Drugo, otpornost ugljičnog čelika na koroziju sumpornom kiselinom:
Ugljični čelik naširoko se koristi kao oprema za sumpornu kiselinu s koncentracijom većom od 70% na sobnoj temperaturi, kao što su spremnici, cjevovodi, cisterne i brodska skladišta. Obično sadrže 78%, 93%, 98% sumporne kiseline i oleum. Slika 1 prikazuje učinak koncentracije sumporne kiseline i temperature na brzinu korozije ugljičnog čelika u koncentriranoj sumpornoj kiselini. Krivulja izokorozije pokazuje da kada je koncentracija sumporne kiseline oko 101%, krivulja je očito konkavna, što ukazuje da se ovdje korozija brzo povećava, te treba obratiti posebnu pozornost pri odabiru ugljičnog čelika. Oko 85% koncentracije sumporne kiseline, krivulja je također blago konkavna, što ukazuje na blagi porast korozije ovdje. Isprekidani dio krivulje označava nedovoljno podataka, a položaj krivulje je donekle spekulativan. Slika 1 također pokazuje da se ugljični čelik ne može koristiti u sumpornoj kiselini s manje od 65% na bilo kojoj temperaturi. Kada je temperatura iznad 65 stupnjeva, bez obzira koliko je visoka koncentracija sumporne kiseline, ugljični čelik općenito se ne može koristiti.
Veće brzine protoka povećavaju koroziju ugljičnog čelika sumpornom kiselinom, jer crpke izrađene od ugljičnog čelika imaju kratak vijek trajanja, ali čini se da brzine protoka od nekoliko stopa u sekundi ne mijenjaju njegova korozivna svojstva. Suspendirane krutine mogu uzrokovati trošenje i koroziju ugljičnog čelika.
Punjenje zrakom ima mali učinak na koroziju ugljičnog čelika u koncentriranoj sumpornoj kiselini, jer sama koncentrirana sumporna kiselina oksidira. Međutim, utvrđeno je da "mjehurići zraka" imaju destruktivan učinak na cjevovode kroz koje prolazi koncentrirana sumporna kiselina. Na primjer, cjevovod od ugljičnog čelika koji prolazi kroz 93%-tnu sumpornu kiselinu, nakon razdoblja korištenja, otkriveno je da su se pojavili utori duž gornje strane unutarnje stijenke cijevi, utori su bili duboki i oštri i gotovo da nije bilo korozije na ostalim unutarnjim površinama cijevi. To je očito uzrokovano "mjehurićima zraka" koji lebde iznad unutarnje stijenke cijevi. Zrak se usisava kroz brtvu pumpe i ulazi u sustav sa sumpornom kiselinom koja teče. Destruktivni učinak ovog "mjehurića zraka" može se prevladati ispuštanjem zraka ili sprječavanjem ulaska zraka u cjevovod iz pumpi, ventila itd.
Ugljični čelik koristi se u koncentriranoj sumpornoj kiselini. Nakon zagrijavanja zbog zavarivanja i drugih razloga, na nekim će se područjima pojaviti "psorijazna" korozija. To je uzrokovano sferoidizacijom strukture perlita nakon zagrijavanja. Ugljični čelik je normaliziran na oko 850 stupnjeva. Konačno, može spriječiti pojavu "psorijazne" korozije.
3. Karakteristike otpornosti niskolegiranog čelika na koroziju sumpornom kiselinom:
Otpornost na koroziju niskolegiranog čelika u sumpornoj kiselini općenito je slična onoj ugljičnog čelika, ali je otpornost na koroziju nekih niskolegiranih čelika koji sadrže bakar ili molibden u razrijeđenoj sumpornoj kiselini na sobnoj temperaturi poboljšana. Na primjer, čelik 09CuWSn ima mnogo bolju otpornost na koroziju od običnog ugljičnog čelika u razrijeđenoj sumpornoj kiselini na sobnoj temperaturi, a njegova otpornost na koroziju u koncentriranoj sumpornoj kiselini slična je onoj običnog ugljičnog čelika.
Četvrto, otpornost lijevanog željeza na koroziju sumpornom kiselinom:
Otpornost na koroziju običnog lijevanog željeza u sumpornoj kiselini slična je otpornosti običnog ugljičnog čelika. Međutim, sivi lijev će puknuti u koncentriranoj sumpornoj kiselini. To je zato što kiselina može prodrijeti u unutrašnjost lijevanog željeza duž kontinuirane ljuspičaste strukture grafita, uzrokujući koroziju unutar lijevanog željeza (javni račun: upravitelj pumpe). Zbog povećanja volumena produkata korozije stvara se visoko lokalno naprezanje. S povećanjem proizvoda korozije, lokalno unutarnje naprezanje nastavlja rasti, što konačno dovodi do pucanja i oštećenja lijevanog željeza. Stoga obični sivi lijev obično nije prikladan za upotrebu u sumpornoj kiselini. Ako se kontinuirana ljuskasta grafitna struktura toplinskom obradom promijeni u diskontinuiranu sfernu strukturu, sumporna kiselina neće prodrijeti u lijevano željezo, čime se sprječava pucanje lijevanog željeza u sumpornoj kiselini. Stoga, takozvani kovani lijev, nodularni lijev ili nodularni lijev imaju bolje performanse u sumpornoj kiselini.
Galvanska korozija može nastati kada se lijevano željezo i ugljični čelik koriste zajedno u oko 100% sumpornoj kiselini. Zbog krtosti lijevanog željeza i razmatranja sigurnosti, itd., treba koristiti ugljični čelik umjesto lijevanog željeza kada je to moguće.
5. Karakteristike otpornosti na koroziju sumporne kiseline lijevanog željeza s visokim sadržajem silicija:
Tipičan sastav željeza s visokim udjelom silicija je 0.95% ugljika, 14,5% silicija, a ostatak je željezo. Sa stajališta sastava čini se da pripada čeliku, a po strukturi i učinku sličan je lijevanom željezu, pa se obično naziva visokosilicijsko lijevano željezo. Ne sadrži dragocjene legirajuće elemente poput kroma i nikla i ima dobru otpornost na koroziju. U sumpornoj kiselini, od 0 do 100% koncentracije, ima bolju otpornost na koroziju od svih ostalih inženjerskih legura, pa se široko koristi u mediju sumporne kiseline. Međutim, lijevano željezo s visokim sadržajem silicija tvrdo je i krto, teško ga je obraditi i može se samo lijevati. Vrlo je osjetljiv na temperaturne promjene tijekom upotrebe, a jako hlađenje i toplina će popucati i oštetiti se. Također je lako puknuti kada je izložen mehaničkim vibracijama ili udarcima, stoga je potrebna posebna pažnja pri proizvodnji, ugradnji i uporabi. Međutim, budući da je tvrd, vrlo je otporan na habanje, posebno pogodan za čvrste suspenzije
Koristi se u sumpornoj kiselini s tvarima ili čvrstim nečistoćama.