Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
Более высокая летучесть и агрессивность соляной кислоты требуют более мощных отсосов и лучших уплотнений, что удорожает стоимость оборудования. Невысокая максимальная концентрация НС1 (35%) приводит к непроизводительным перевозкам, требует больших емкостей для хранения. Стоимость соляной кислоты в 1,5 раза выше, чем серной, а регенерация, травильных растворов более сложна и требует значительных капитальных затрат. Все это сдерживает, а в некоторых случаях делает экономически нецелесообразным применение соляной кислоты для травления [159].
При периодическом травлении в стационарных ваннах для удаления окалины обычно используют 15—20 %-ные растворы соляной кислоты с содержанием ллороводорода 27,5—31%. Температура травления 20—60 °С. Повышение температуры выше 40 °С приводит к ускорению удаления окалины, однако резко увеличивается унос кислоты [160]. Для снижения уноса зеркало ванн обычно локрывают слоем гранул полиэтилена, пористых пластмасс, вводят пенообразователи. В качестве пенообразователей используют препараты KB, КГИС, КДИС, КДЖ, синтанол, ОП-7, ОП-10 и др. Требования к пенообразователям сформулированы в [160].
Процесс травления углеродистой стали с окалиной протекает в соответствии со следующими уравнениями реакции:
Как следует из уравнений 2.13—2.16, основным продуктом травления в НС1 является FeCi2.
Растворимость FeCb существенно выше, чем Fe so4, поэтому возможность осаждения на поверхности стали солей железа при солянокислотном травлении в значительной степени уменьшается.
Солянокислотное травление горячекатаной полосы на НТА обычно проводят при 60—90 °С с использованием 4—5 ванн. Концентрация НС1 в них последовательно возрастает с 25—100 г/л в первой ванне до 120—200 г/л в последней [154]. При солянокислотном травлении на НТА по сравнению с сернокислотным в 4—6 раз снижается расход кислоты и значительно возрастает скорость удаления окалины.
Помимо серной и соляной кислот при травлении труб, проката, метизов используют их смеси [161], в количественном соотношении H2S04:HC1= 1:3. Смешанные травильные растворы в какой-то степени свободны от недостатков, присущих травлению в каждой из этих кислот. В металлургической, трубной, машиностроительной промышленности широко используются травильные сернокислотные растворы с добавкой NaCl (20—200 г/л). В этих растворах хлор-ионы, ингибируя процесс растворения стали, активируют растворение оксидов железа. Составы некоторых травильных растворов приведены в табл. 44.
Fe203 + 6HC1 zzt 2FeCl3+3H20, Fe304-f8HCl zzt 2FeCl3 + FeCla + 4H20, FeO + 2HCl rzt FeCl2+H20, Fe-f2HCl ГГ± FlCla-f- H2, '2FeCl3+2H rrt 2FeCl2-f 2CH1, 2FeCl3+Fe zzt 3FeCl2.
(2.12) (2.13) (2.14) (2.15) (2.16)
100
ТАБЛИЦА 44. СОСТАВ И ТЕМПЕРАТУРА РАСТВОРОВ ДЛЯ КИСЛОТНОГО ТРАВЛЕНИЯ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
№ раствора
Состав, т/л
Температура
°C
1
150—200 H2S04
20—70
11
80—100 H2S04H
r-150—200 NaCl
50—60
111
80—100 H2S04
50—60
IV
70—100 H2S04-
h 100—150 HC1
30—40
V
150—200 HC1
35—40
VI
350—380 HC1
20—40
VII
150—200 H2S04-
r-20—25 NaCl+2—10 FeS04
18—35
VII1
8—10 HC1+40
—50 NaCl+140—150 FeCl2
18—35
IX
10—20 H2S04+
40—50 NaCl+200—250 FeS04
18—35
Растворы 1, IV, V, VI применяют для химического травления деталей с толстым слоем окалины, растворы И, III—для деталей с незначительным слоем окалины. Сернокислые растворы I—IV сменяют, когда концентрация солей достигает 20—25 %, а концентрация кислоты снижается до 50%; солянокислотные растворы V, VI — когда содержание солей повысится до 25—30 %, а концентрация кислоты снизится до 5 %.
Растворы VII—IX применяют для электрохимического травления при плотности тока 5—10 А/дм2 с реверсированием. Состав VIII используют для сталей с тонким слоем окалины.
Применение ингибиторов в процессах травления
углеродистых сталей
В процессе травления низкоуглеродистых сталей с целью удаления с них окалины 5 % кислоты расходуется на собственно растворение окалины и 55 % на растворение стали. Считают, что травлении теряется от 2 до 4 % протравливаемой стали, что при годовом производстве в 150 млн. т составляет 4—6 т. Снижение потерь металла при травлении — важнейший резерв экономии. Поэтому травление сталей в серной и соляной кислотах должно осуществляться обязательно с применением ингибиторов. Но не только это диктует необходимость использования ингибиторов. Дело в том, что процесс травления сопровождается обычно побочными явлениями, такими как неравномерность» растворения металла, перетравливание его (особенно в серной кислоте), что приводит к увеличению микрошероховатости поверхности и, в конечном счете, к снижению качества стали. Неравномерность травления, растравливание поверхности способствует появлению будущих очагов локальных коррозионных процессов. Поглощение металлом выделяющегося при травлении водорода вызывает изменение физико-механических и физико-химических свойств: электропроводности, магнитной восприимчивости, микротвердости, пластических и прочностных свойств и т. п. Все эти нежелательные явления могут быть эффективно предотвращены введением в травильные растворы ингибиторов. Большинство ингибиторов разработаны преимущественно для серной кислоты.
