تآكل حمض النيتريك
حمض النيتريك هو حمض مؤكسد، وتتكثف قوته المؤكسدة مع زيادة تركيزه ودرجة حرارته. تُستخدم المعادن الخاملة مثل الألومنيوم، والتيتانيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، والحديد الزهر-عالي السليكون بشكل عام كمواد مقاومة للتآكل-. يتمتع حمض النيتريك بمقاومة قوية للتآكل بين الخلايا الحبيبية، مما يسبب تآكلًا بين الخلايا الحبيبية في الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يكون عرضة للتآكل بين الخلايا الحبيبية.
بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في حمض النيتريك، خاصة في الحالات الحساسة (على سبيل المثال، ما بعد-اللحام، ما بعد-التزوير، ما بعد-الصب)، فإن الاتجاه الحالي هو نحو الفولاذ المقاوم للصدأ فائق-منخفض الكربون. عندما يتم تقليل محتوى الكربون في الفولاذ المقاوم للصدأ إلى أقل من 0.02%، فإن معدل تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ الحساس عند غليان حمض النيتريك بنسبة 65% ينخفض بشكل ملحوظ.
يجب اختبار الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في حمض النيتريك للتأكد من قابليته للتآكل بين الحبيبات. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في حمض النيتريك المركز وفي حمض النيتريك المخفف بدرجة حرارة أعلى من 60 درجة (5%-50%)، يجب استخدام طريقة غليان حمض النيتريك للاختبار. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في حمض النيتريك المخفف (30%-50%)، يجب استخدام طريقة نشارة النحاس بحمض الكبريتيك -كبريتات النحاس- للاختبار. ليس من الضروري إجراء الاختبار بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في حمض النيتريك المخفف في درجة حرارة الغرفة.
When nitric acid contains oxygen ions (>0.1 جم/لتر)، سوف يسرع من تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ ويسبب تآكل الحفر. في هذه الحالة، يوصى باستخدام الموليبدينوم- المحتوي على الفولاذ المقاوم للصدأ، مثل 00Cr17Ni14Mo2 والفولاذ 2RE69 (00Cr25Ni22Mo2N). إنكولوي 801 (20Cr-32Ni-Ti) مقاوم لكل من تآكل حمض النيتريك والتآكل الناتج عن الإجهاد في -المياه المحتوية على الأكسجين ذات درجة الحرارة العالية.
-مواد مقاومة للتآكل
I. الكربون الصلب والحديد الزهر
إن طبقة الأكسيد المكونة من الفولاذ الكربوني والحديد الزهر العادي في حمض النيتريك تتميز بأنها مسامية جدًا وليست مقاومة للتآكل.
ثانيا. معادن غير حديدية
يتمتع النحاس والفضة والرصاص والنيكل بمقاومة ضعيفة للتآكل في حمض النيتريك. يتمتع الألومنيوم النقي والألمنيوم المقاوم للصدأ- بمقاومة ممتازة للتآكل في حمض النيتريك المدخن بتركيز 95% أو أعلى، ولكنه غير مقاوم في حمض النيتريك بتركيز أقل من 85%، حتى في درجة حرارة الغرفة. عندما يتجاوز تركيز حمض النيتريك 95%، تكون مقاومة الألومنيوم للتآكل أفضل من مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8.
يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في حمض النيتريك في جميع درجات الحرارة والتركيزات التي تقل عن نقطة الغليان. يزداد معدل تآكل التيتانيوم في حمض النيتريك-عند درجة الحرارة المرتفعة مع زيادة درجة الحرارة. يكون معدل تآكل التيتانيوم أعلى عند التركيزات المتوسطة من حمض النيتريك، ويتناقص مع زيادة التركيز. ويصل معدل التآكل إلى الحد الأقصى عند 240 درجة، وينخفض مرة أخرى فوق 240 درجة. في حمض النيتريك المدخن، عندما يتجاوز ثاني أكسيد النيتروجين 2% ويكون محتوى الماء غير كافٍ، يمكن أن يتفاعل التيتانيوم وحمض النيتريك طاردًا للحرارة، مما يسبب انفجارًا. يمكن تجنب حدوث انفجار عندما يتجاوز محتوى الماء في حمض النيتريك 2%. يعتمد احتمال تسبب التيتانيوم في انفجار حمض النيتريك المدخن على ثاني أكسيد النيتروجين ومحتوى الماء في حمض النيتريك.
(ثالثا) الفولاذ المقاوم للصدأألواح الفولاذ المقاوم للصدأ المخصصة
يظل الفولاذ المقاوم للصدأ هو المادة الأكثر استخدامًا في معدات حمض النيتريك. يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ Cr13 مقاومة جيدة للتآكل في حمض النيتريك المخفف في درجة حرارة الغرفة. يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ Cr17 مقاومة جيدة للتآكل في الأحماض المخففة عند درجات حرارة مختلفة أقل من نقطة الغليان تحت الضغط العادي. في حين أن الفولاذ المقاوم للصدأ Cr13 وCr17 مناسب للاستخدام في حمض النيتريك من حيث مقاومة التآكل، فقد تم استبدالهما بالفولاذ الأوستنيتي 18-8 بسبب ضعف أداء المعالجة. يُظهر الفولاذ الأوستنيتي مقاومة أفضل للتآكل في حمض النيتريك مقارنة بالفولاذ الحديدي . 18-8 ولا يمكن استخدام الفولاذ إلا في درجة حرارة الغرفة في حمض النيتريك المركز وهو غير مناسب لدرجات الحرارة المرتفعة. الموليبدينوم-الذي يحتوي على الفولاذ المقاوم للصدأ لا يستخدم عمومًا في حمض النيتريك؛ فقط عندما يحتوي حمض النيتريك على أيونات الكلوريد، يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ المحتوي على الموليبدينوم تحسين مقاومة التآكل.
(رابعًا) السبائك-القائمة على النيكل
العديد من السبائك القائمة على النيكل-والتي تحتوي على نسبة عالية من الكروم تظهر مقاومة ممتازة للتآكل في حمض النيتريك، مثل Hastelloy C.
