硝酸是強氧化酸,有強烈的氧化腐蝕性。廣泛應用于化纖、化肥、染料等化工行業。不銹耐酸鋼是由于在硝酸工業中的應用而得到發展的。Cr13型不銹鋼在室溫稀硝酸中有一定的耐蝕性。Cr18型不銹鋼在各種溫度下對稀硝酸均有很好的耐蝕性。但在硝酸工業中大量使用的還是綜合性能較好的Cr18Ni9型不銹鋼。鉬對耐酸鋼在硝酸中的耐蝕性有不利的作用,因而在硝酸工業中一般不用含鉬不銹鋼。生產濃硝酸時,需選用特殊的不銹鋼。
硝酸中含有氯、鉻等離子時,其腐蝕作用將增強。硝酸中的氯離子還易使耐酸鋼產生點蝕。硝酸具有較強的晶間腐蝕作用,易使焊縫熱影響區產生刀狀腐蝕。濃度(質量分數)為65%的沸騰硝酸不僅對因碳化鉻析出所造成的晶間腐蝕傾向敏感,而且對σ相析出所造成的晶間腐蝕傾向也敏感。
工業硝酸分為濃硝酸(96%~98%)和稀硝酸(<65%)。下面簡要介紹不銹鋼在稀硝酸、濃硝酸生產設備上的應用。
a. 不銹鋼在稀硝酸生產中的應用
硝酸是強氧化性酸,稀硝酸也有很強的氧化性,不銹鋼在稀硝酸中極易鈍化,因此具有良好的耐蝕性,因此所有不銹鋼在稀硝酸中的耐蝕能力均相當好。18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼如 06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、06Cr18Ni11Ti具有優良的耐稀硝酸性能,在濃度(質量分數)小于65%的稀硝酸中大量使用,雙相不銹鋼022Cr25Ni6Ti、022Cr25Ni6N也獲得很好的應用。對鑄件的力學性能一般要求不高,也不需要焊接,改用Cr17型鐵素體不銹鋼較為經濟合理。對氧化壓縮因與冷凝硝酸接觸,既要耐蝕,又要有較高的強度,可采用馬氏體不銹鋼12Cr13、14Cr17Ni2鋼,在調質狀態下使用。
b. 不銹鋼在濃硝酸生產中的應用
當硝酸濃度(質量分數)>68%時,一般18-8型Cr-Ni 鋼已滿足不了要求。濃度(質量分數)≤85%時,通常選擇Cr25Ni20型不銹鋼。若硝酸濃度再高,由于硝酸過氧化作用,Cr25Ni20 鋼的耐蝕性急劇下降,將會受到嚴重腐蝕,必須選用w(Si)=4%~6% 的不銹鋼,如: 14Cr18Ni11Si4AITi、06Cr18Ni13Si4、022Cr20Ni24Si4Ti。當硝酸濃度≥97%時,可選用含硅≥5%~6%的Cr-Ni不銹鋼。
c. 耐硝酸不銹鋼的應用實例
硝酸生產主要設備用不銹鋼情況見表2-11。