Кислотная коррозия

Металлы при воздействии кислот подвергаются коррозии с выделением водорода. Механизм процесса катод­ного восстановления водорода описан ранее, поэтому рассмот­рим лишь воздействие растворов наиболее распространенных кислот на различные металлы с учетом того, что поведение металлов в растворах кислот зависит от их способности пере­ходить в пассивное состояние.

Серная кислота. В растворах серной кислоты состояние пас­сивации для железа достигается при концентрации кислоты около 50—55%. Дальнейшее повышение концентрации кислоты и температуры способствует переходу металла в активное со­стояние.

На скорость коррозии железа в растворах H₂SO₄, как и в других кислотах, влияет природа анионов, что связано с их адсорбцией на поверхности металла и торможением катодного и анодного процессов.

Согласно представлениям, развитым Я.М. Колотыркиным, влияние анионов на анодное растворение железа связа­но с образованием комплекса, которое протекает по схеме:

Fe + H₂O = Fe(OH^-)_адс + H⁺

Fe(OH^-)_адс = Fe(OH)_адс + e

Fe(OH)_адс + HSO^-₄ = FeSO₄ + H₂O + e

Fe(OH)_адс + SO^2-₄ = FeSO₄ + OH^- + e

FeSO₄ = Fe⁺² + SO^2-₄

Из этой схемы следует, что с увеличением концентрации ионов SO₄^2- и HSO^-₄ скорость анодного процесса возрастает. Хлорид-ионы вытесняют сульфат-ионы с поверхности железа, и скорость анодного процесса замедляется, но лишь до опреде­ленной концентрации С1^-. Следовательно, влияние ионов С1^- в растворах H₂SO₄ оп­ределяется конкурирующей адсорбцией сульфат- и хлорид-ио­нов. При нормальной температуре в 95—98%-ной серной кислоте стой­ки хромистые стали (17% Сr) без добавки и с добавкой не­большого количества Мо. В этих средах стойки также углеродистые стали и алюми­ний. Алюминиевые сплавы, не содержащие меди, менее стойки, чем чистый алюминий. При повышении температуры с 20⁰С до 98°С скорость коррозии алюминия и его сплавов из­меняется от 8 до 24 г/(м²-сут). При температуре кипения кор­розионно-стойкие стали устойчивы в 5 или 20%-ных растворах серной кислоты только при добавлении ингибитора. Медь стойка в H₂SO₄ при обычной температуре; при повы­шении температуры до 100°С коррозия интенсифицируется. При 200°С и повышенном давлении медь нестойка в 25%-ном растворе H₂SO₄. Латунь в растворах серной кислоты любой концентрации корродирует даже при нормальной температуре. Стойкость латуни может повыситься при добавлении в кислоту 30% соли CuSO₄-5H₂O.

Азотная кислота агрессивна по отношению к многим метал­лам. В растворах HNO₃ нестойки малоуглеродистые стали причем коррозия их возрастает с увеличением концентрации HNO₃ до 35—40 %, при которой наблюдается переход в пассив­ное состояние. Нарушение пассивного состояния наблюдается лишь при концентрации, близкой к 100%. Поскольку азотная кислота обладает окислительными свойствами, катодными деполяризаторами при коррозии железа являются нитрат-ионы и молекулы кислоты. При введении Ni и Мо стойкость хромистых сталей повышается. Разрушение сталей в HNO₃ проходит по границам зерен. Растворы с концентрацией более 80% и пары кислот слабо воздействуют на алюминий. В присутствии хло­рид-ионов и при интенсивном перемешивании скорость корро­зии алюминия возрастает.

Соляная кислота. Содержание в этой кислоте ионов С1^- обусловливает ее высокую агрессивность, поэтому даже корро­зионно-стойкие стали можно применять только при малых кон­центрациях НС1. Никель устойчив в НС1 даже при температуре' кипения. В присутствии хлоридов, ио­нов Fe(III) и других окислителей коррозия никеля и хромоникелевых сплавов усиливается.

Фосфорная кислота. В этой кислоте наиболее стоики мо­либденовые стали. Аустенитные хромоникелевые стали при обычной температуре стойки в растворах любой концентрации; малоуглеродистые стали стойки до 50°С в кон­центрированной кислоте; стали с 17% Сг стойки до температу­ры кипения в 1—10%-.ных растворах Н₃РО₄. В фосфорной кис­лоте стойки алюминий и его сплавы, не содержащие меди, за исключением сплавов с магнием.

Стойкость меди при 20—95⁰С в Н₃РО₄ высокая. Однако в присутствии окислителей и при повышении температуры ско­рость коррозии значительно возрастает. Поведение латуни и бронзы в растворах фосфорной кислоты аналогично поведению меди.

Фтороводородная кислота. В этой кислоте нестойки малоуглеродистая сталь, железо и чугун.

Хромистые стали (с 17% Сг) при обычной температуре стойки в 10%-ной HF. Магниевые сплавы стойки в 45%-ной HF при температурах до 65⁰С, латунь - при

20⁰С в 40-60%-ной кислоте, высоколегированные аустенитные стали—до 50°С в 20% HF.

Органические кислоты. Наиболее сильной органической кис­лотой является уксусная. Муравьиная кислота вызывает обра­зование питтингов (особенно при повышенных температурах), причем даже более глубоких, чем в уксусной кислоте. Лимон­ная, щавелевая, молочная кислоты при высоких концентрациях вызывают коррозию сталей, поэтому рекомен­дуется применять хромистые стали с добавкой молибдена. Коррозионно-стойкие стали стойки в бензойной, яблочной, пикриновой, винной, олеиновой и стеариновой кислотах даже при температурах 100⁰С и выше. Хорошую стойкость в органических кислотах имеет алюминий благодаря наличию на нем оксидной пленки.