Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
Процессы растворения составляющих окалины и металла в серной кислоте могут быть представлены следующими реакциями:
Fe203 + 3 H2S04 = Fe2 (S04)3 + 3H20, ) (2.6)
Fe3Ot + 4 H2S04 = FeSO. + Fe2 (S04)3 -f 4H20,
(2.7)
98
FeO^r- H2S04 = FeS04 + H20, Fe-fH2S04 = FeS04-bH2, Fe-bFe2(S04)3=3FeS04.
(2.8)
(2.9) (2.10)
Реакции (2.6) и (2.9) протекают медленно и количество трехвалентного железа в растворе невелико. Кроме того, выделяющийся водород восстанавливает трехвалентное железо до двухвалентного. В результате основным продуктом травления является соль двухвалентного железа Fe SOt, имеющая низкую растворимость при невысоких температурах травильных растворов и кристаллизующаяся в виде Fe SOi ¦ 7Н20. Накопление солей двухвалентного железа приводит к снижению скорости травления. Поэтому обычно травление ведут до содержания серной кислоты 2—3 % и сульфата до 300—400 г/л, после чего травильный, раствор сливают. При сернокислотном травлении труб из углеродистых сталей.: 1 м3 раствора обрабатывают до 50 м2 поверхности при этом расход кислоты: составляет от 8 до 34 кг (в пересчете на 100%) на 1 т труб [153], при травлении листового металла от 30 до 70 кг/т проката [156]. При травлении углеродистых сталей рекомендуется использовать контактную серную кислоту, имеющую меньше вредных примесей (особенно мышьяка, который способствует образованию на поверхности шлама и летучих соединений мышьяка).
Продолжительность травления в серной кислоте зависит от ее температуры и концентрации и обычно подбирается экспериментально. Время травления в неподвижных сернокислотных растворах в несколько раз больше, чем при непрерывном или струйном травлении.
Сернокислотные травильные растворы широко применяют на современных металлургических предприятиях для удаления окалины с горячекатаных полос в непрерывнотравильных агрегатах (НТА) [154]. В НТА горячий сернокислотный раствор и непрерывнодвижущаяся стальная полоса движутся противотоком. Полоса проходит 4—5 ванн, в которых последовательно, по ходу движения увеличивается концентрация серной кислоты с 12—16 % в первой ванне до 20— 25 % в последней. Температура растворов в ваннах 85—95 °С.
Скорость движения полосы в НТА достигает 260—300 м/мин, расход кислоты 9—10 кг/т, время удаления 1—3 мин. На качество и время травления существенное влияние оказывает накопление сульфата железа. При концентрации двухвалентного железа в растворе 100 г/л (20,5 % Fe so4) выпадает труднорастворимый моногидрат Fe S04 ¦ Н20, который оседает на днищах ванн и поверхности полос. Поэтому концентрация сульфата железа при сернокислотном травлении на НТА не должна превышать 35 %,
В последнее время для интенсификации процессов удаления окалины при непрерывном травлении холоднокатаного листа в сернокислотных растворах рекомендуется электрохимическое катодно-анодное травление постоянным током [157]. Травление осуществляется в растворах, содержащих 60—100 г/л H2S04, Fe so4 до 40—60 г/л, температура травления 50—70 °С, общая длительность травления 15—18 с с цикличностью 2—3 с на аноде и катоде. Ввод тока осуществляется через раствор по монополярной схеме при движении листа между параллельно расположенными электродами. Наложение тока в 4—6 раз ускоряет травление, улучшает микрогеометрию поверхности листа.
Травление в соляной кислоте. Травление труб и проката из углеродистых сталей в соляной кислоте в нашей стране в крупном маштабе еще не осуществляется, хотя оно по ряду причин более прогрессивно.
При травлении в соляной кислоте получается более качественная поверхность, сокращается время удаления окалины, в связи с чем увеличивается производительность. Накопление солей железа не оказывает существенного влияния" на скорость травления. Процесс травления в соляной кислоте можно проводить при более низких температурах, так как растворение оксидов железа происходит со значительной скоростью. При концентрации НС1 10—20 % удаление окалины происходит преимущественно за счет ее растворения при относительно небольшой скорости растворения самой стали; в соляной кислоте растворяется 40— 50% окалины против 15—20% в сериой. При солянокислотном травлении наблюдается существенно меньшее наводороживание стали, чем при сернокислотном (в зависимости от условий травления содержание водорода в стали при
•4*<(Ъ5) Зак. 258 99»
солянокислотном травлении в 2—5 раз меньше; чем прн сернокислотном). Расход соляной кислоты на 1 т протравленной стали в 2—3 раза меньше, чем серной.
В мировой практике существует явно выраженная тенденция на использование в процессах травления труб и проката соляной кислоты [158]. Применение солянокислотного травления зависит от ряда причин и, в первую очередь, от воз-можности интенсификации процесса (травление при высоких температурах, вы- ¦ соких скоростях движения металла), возможности регенерации отработанных pa-i створов и обезвреживания стоков, При использовании герметического оборудо-' вания и регенерации отработанных растворов по Рутнеру, экономически целесо-[ образно применять солянокислотное травление. Однако солянокнслотное травление имеет н недостатки.
