硫硝混酸によう軟鋼及び各種不鍾鋼の腐蝕について*

第10號 硫 硝 混酸 に よ る軟鋼 及 び各 種 不銃 鋼 の腐 蝕 に つ いて 451
硫 硝 混 酸 に よ う軟鋼 及 び各 種 不 鍾 鋼 の腐 蝕 につ い て*
松
原
三
徳**西
本
索**
Minori Matubara And Motomu Nisimoto : The Corrosion Resistance of Mild Steel and
Stainless Steels Against Nitric and Sulphuric Acids Mixed.
The corrosion resistance of mild steel,
13% Cr steel, 18% Cr steel and 18-S Cr-Ni steel against nitric and sulphuric acids mixed has been examined. The
corrosion tests are carried out in 98% nitric and 98% sulphuric acids mixed and in 98% nitric and 30% fuming
sulphuric acids mixed at 30° and 50°,by measuring the weight loss for 10hours, and the corrosion rate is expressed as
g/m2/hr. The results obtained are shown in Fig. 1-12.
(Received May 19, 1943)
に30%獲
I.緒
言
煙 硫 酸 を混 合 し た 各 種 割 合 の 混 酸に つ い て,
30。 及 び50。 の 許 に 於 け る 軟 鋼,13%Cr不
不 鋳 鋼,18-8Cr-Ni不
濃 硫酸に 濃硲 酸 を混 入 し或は 濃 硝 酸 に 濃 硫 酸 を添 加 す
銃 鋼,18%Cr
銃 鋼 の 腐 蝕 試 験 を 行 つ て み た.
る と,こ れ 等 の 硫 硲 混 酸 は鐵 鋼 に 封 して は一 般 に そ の腐
II.腐
蝕性 を減少す る もの で あ る.こ れ 等 の 混 酸 の 貯 槽 等 に普
通 の鋼 飯が使 用せ られ るの も この爲 で あ る.
蝕 試 験
腐 蝕試 験 を行 つ た混 酸 は著 者 等 め 工 場 製 の98%硝
と98%硫
然 しなが ら實際 に これ 等 の 混 酸 の 貯 槽 につ い て み る
縞 常 に液 中に 浸 つ て ゐ る部分 の 腐 蝕 は極 め て 僅 少 で あ
るが,時 に は 液中 に浸 り時
酸 及 び98%硝
酸 と30%發
酸
煙 硫 酸 と を,次
の様 な割 合 で 混 合 して調製 した もの で あ る.
普
通
混
酸(容積
比)
には液 面 よ り露 出 す る部 分
の槽 壁,或 は 絶 え ず 混酸 の
蒸獲氣相 に露 され て ゐ る天
井等 は,か な り著 しい腐 蝕
を受け るめで あ る.こ れ は
液面 か ら 發 し友酸 分 が 槽 壁 に鱗 れ て 凝 縮 し(こ の 凝 縮
した酸 分の 組 成割 合 は一般に 槽 中 の 混酸 の 組 域 割 合 とは
異 なる),殊 に貯 槽 の 構 造 が 不 完全 な た め に外 氣 か ら漁 氣
尚こ の 外 に 實 際 に著 者 等 の 工 場 に 於 て 製 造 せ られ
ゐ る と こ ろ の2/1混
=2:1,容
量 比98%硝
積 比 に 換 算 す れ ば2'5:1と
の侵 入 して 來 るが 如 き閥 隙の あ る場 合,或 は 腐 蝕 の た め
No・4とNo.5と
に既 に槽 壁 の一 部 に破 れ 目等 の あ る場 合 に は,稀 鐸 せ ら
を 行 つ た.
れた酸分 が槽 壁 に凝 縮 す る こ とゝ な りか な り著 しい 腐 蝕
酸(重
酸98%硫酸
な り上 記 混 酸 番
の 中 鮒 に 位 す る)に つ い て も腐 蝕 試
發煙 混
酸(重 量 比)
を受け るの であ る.こ の 稀 鐸 せ られ た 酸 分 が 槽 壁 に 凝 縮
す るこ とにつ い て は次 の 様 な事 實 が あ る.部 ち著 者等 の
工場に既 に腐 蝕の た め に全 部 で豹0・2m2に 達 す る數個 の
穴のあいた70%發
煙 混 酸 貯 槽(98%硝
發煙硫 酸が30%の
混 酸)が あ つ た が,こ の貯 槽中 に昭 和
酸が70%,30%
○○ 年 の3月31日
か ら4月3口
天1日 で他 は全部 晴 天)300ccの
ま で の4日間(こ
の間 曇
第 宣表
試験片の化學 成分
三 角 フ ラ ス コ を吊 して
おいた
ところ,そ の ブ ラ スコ 中に 約60%の
硲 酸(硫 酸 分
無 し)が 凝縮 して ゐ た こ とが あ る.
そこで これ 等 の 腐 蝕 の 問 題 の 解 決 の第 ∼ 着 手 と して,
98%硝
酸 に9$
硫 酸 を 混 合 した もの 及 び 曲%硝
酸
腐 蝕試 験 に使用 した試験 片 の 域分 は 第1表 に示 す もの
**佳
友化 學 工業 會社 新 居濱 製 造所
*昭秘18年4薄
本會 第 玉3回東 京大 會 に講 演
で あ つ て,何 れ も大髄20×30mmの短状
り
,そ の 表 面 はエ メ リー研 磨 紙 の3/0を
歌 の もの で あ
以 て研 磨 仕 上 と
452 研
究 雛7巻
又工 場 に 於 て 實 際 に 製 造 せ られ て ゐ る2/1混
した もの で あ る.
腐 蝕 試験 の方 法 は そ の 口 に 還 流 冷 却 器 を附 け た 容 積
250ccの 贋1口瓶 朕 の 硝 子製 容 器 に 所要 の腐 蝕液150ccを
入 れ,こ れ を精度士 ◎画5°
の30。 或 は50。 の 恒 温 槽 中 に浸
酸 につ
い て み るに,こ れは 幸 ひ に も最 小 の 腐 蝕 量 を示 す混合比
の 混 酸 附近 に位 ゐ す る こ とが 解 る.
13%Cr不
鋸 鋼,18%Cr不銹
鋼 」8-8
Cr-N三 不銹鍋
して温 度 を 一定 に保 ち,然 る 後 試 験 片 を硝 子製 フックに
は何 れ も硫 酸 に硝 酸 が 少量 添 加 され る と急 に腐 蝕量 を激
支 へ て そ の容 器 の底 に沈 ませ,10時
滅 す るが,』そ れ 以 上 碓 酸 の添 加 量がふ え る と腐 蝕量 を次
間経 過 の 後 取 り出 し
て流 水 中 で 試 験 片 の 表 面 の 腐 蝕 生 域 物 を拭 去 り,その 腐
蝕 減 量 を洲 定 した.
腐 蝕 量 を表 は す に は,腐 蝕 に よ る重 量減 を腐 蝕 前 に 於
け る試 験片 め 表 面積 及 び 浸 漬 時 間 を以 て 除 した9/m2/hr
の數 値 を以 て 示 し,且 つ 同 一 條 件 の 許 に於 て2回 の腐 蝕
(1)普通
98%硝
混 酸
酸 と98%硫
混 合 容 積 比10:1000附
近 で 最 低 とな4,そ れ 以上硝 酸
の 量 が ふ え る と腐 蝕 量 を 増 大 して 行 く.
硫 酸 に硲 酸 を 少 量添 加 した 場 合 の腐
腐蝕
の 激 減 は,こ
れ 等 の 不 鋸 鋼 は軟 鋼 と異 な りぐれ 自體 が 僅 か の酸 化劑に
試 験 を行 ひ その 平 均 値 を採 用 した 。
III.試験
第 に増 して 軟 鋼 の 場 合 と 同様 に 混 合 容 積此1000:1000
の 所 に峰 を つ く り,そ れ を越 す と再 び 腐 蝕 量 を減 少 して ,
よつ て も容 易 に 不 働 態 に なり易い性 質 に 基づ く もの と考
へ られ る・ 然 し混 合 容 積 比1000:1000附
近 の腐 蝕量の
結 果並 にそ の考 察
峰 の 存 在 は 瀬 鋼 の 場 合 と銅 様 に その原因は 不 明 であ る.
酸 との 各 種 混 合 割 合 の 普通 混 酸
につ い て,30。 及 び50。 の 許 に於 け る軟 鋼,13%Cr不銹
又2/1混
酸 につ い て み る に これ 等 不 銑 鋼 の 場 合にに
その 腐 蝕 量 は上 部 峰 の 附 近 に存 在 し,從 つ て 軟 鋼 とこれ
鋼,18%Cr不
等 不 銃 鋼 との腐 蝕 量て
は 比 較 的 に 相 接 近 して ゐ る こと ゝ
鋸 鋼.18-8
つ た結 粟 は第1圖
Cr-Ni不
及 び 第2圖
鋸 鋼 の腐 蝕 試 験 を行
に 示 す 如 くであ る.
な る.
軟 鋼 は硫 酸 に
次に湿 度の影
硝 酸 が 少量 添加
響 に つ いてみ る
され る と一時 腐
と第3∼6圖
蝕 量 を増 大 す る
示 す 如 くで あ
に
が,硝 酸 の 添 加
る.即 ち温度の
量 が 少 し く多 く
上 昇 と共 に一般
な る と次 第 に腐
に そ の腐 蝕量を
蝕 量 を減 少 して
増 大 して ゐ る
ゆ く.そ して 途
が,唯 特 異點 と
中混 合 容積 比
1000:1000の
、し て は 不 鋳 鋼
所 に峰 が 存 在 す
於 て は50。 の方
るが,そ れ を 越
が30°の 場 合 よ
す と大 髄 混 合 容
り も却 つ て腐触
が,98%硫
積 比100:1000
の 混 酸 に於 て 最
小 の 腐 蝕 量 を示し,そ
酸に
量 を 減 少 してゐ
第1圖
第2圖
れ 以 上 硝 酸 の 量 が ふ え る と腐 蝕 量
を増 大 して ゆ く.
る ことで あ る.
これ も恐 ら く温 度 上 昇 の た め硫 酸 の酸 化 力が 増 した ゝめ
によ る現 象 と考 へ られ る.
硫 酸 に硲 酸 を少量 添 加 した 場 合 の 腐 蝕量 の増 大 は 混 合
τ容 積 比1000
:1附 近 が その 臨 界點 に 位 ゐ す る もの で あつ
(2)獲
98%硝
煙 混 酸
酸 と30%發
煙 硫 酸 との 各 種 混合 割 合 の發煙
て,大 鐙 こ の 附 近 を 中 心 に して 腐 蝕 量 は 少 くな る こ とは
混 酸 に つ い て,30° 及 び50° の許に 於 け る 軟鋼 」3%Cr
二 三 の 補 助 的 實 験 に よつ て 確 め る こ とが 出 來 る.か
不 銃 鉱18%Cr不銹
くの
鍋18一$Cr-Ni不
銑 鋼 の腐 蝕試験
如 き聡 酸 の少量 添 加 こよ る 臨 界點の 存 在 は,硝 酸 添 加 の
を行 つた 結 果 は 第7周
ための 液 の酸 化 力 の増 大 に よつ て 起 る不 働 態 約 現 象 と し
て説 明 され る もの と考 へ る .然 し混 合 容 積 比1000:1000
軟 鋼 は30%獲
煙 硫 酸 に 硝 酸 が 混 入 され る と一 時か な
り腐 蝕量 を増 すが,硝 酸 σ)量が 地 すと 次 第 に 腐 蝕量 を減
の 混 酸 に よ る腐 蝿 の 蜘 よ次に述 べ る 福種不銹に
様に
も同
槻 れ るが,こ の 現 蜘は何 と解 す べ きか は 不 明 で あ る .
少 して70%獲
及び 第8圖
に示 す如 くで あ る.
煙 混 酸 に 於て は 大髄30%發
合 と同 程 度 の 腐 蝕 量 を示 す.
煙硫 酸の場
第1
0號 磯硝混酸 による軟 鋼及び各種不銹鋼 の腐蝕に ついて 453
第4圖
第5圖
第8圖
第7圖
第6圖
第11圓
第10間
第9圖
13%Cr不
銃
い.從 つ て70%1發
鋼,18%Cr不
鋸
との 腐 蝕 量は 比較 的 に相 接 近 してゐ る こと 覧な る.樹 濠
鋼
,18-8Cr-Ni
第12圏
第8圏
煙 混 酸 に於 ては 軟 鋼 とこれ 等 不 鋳 鋼
目す べ き は13%Cr不
鋸 鋼 の30%發
煙 硫 酸 中 に於 け る
不 鋸 鋼 は30%
腐 蝕で あ る.師 ち13%Cr不
喪煙硫 酸には殆
於 て は殆 ど腐 蝕 され な い場 合 とか な り著 し く腐 蝕 せ られ
ど腐 蝕 せ られ な
る場 合の 二 重性 格 的 な 性質 が あ る(第7圖
い が,こ
於 け る13%Cr不
れ に 硝
銃鋼は30%獲
煙硫酸 中に
及 び 第8圖
鋳 鋼 の點 線 は この 著 しい腐 蝕の 場 合 を
酸 が 混 入 さ れ,る
示 した もので あ る).こ の 現 象 は13%Cr不
と次 第 に 腐 食虫量
含 有 量が末 だ 少い た め に,30%獲
を 増 し,70%獲
不働 態が 不 安定 で あ るた め で あ ら う.從 つ て 給%Cr不
煙混酸に於ては軟鋼 の場 合 とは脇に 最 も腐 蝕量が状 き
に
鋸 鋼 はCrの
煙 硫 酸 率 に 於 け る その
鱗鋼 に 自 金 等 の電 氣 化 學 的 に 陰性 の 金 属 を接 購 せ しむ る
454 研 究 と完全 に安 定 な 不働 態 と なつ て腐 蝕 せ られ な い が,反 樹
に 軟 鋼 等の 電 氣 化 學 的 に 陽 性 の金 属 を接觸 せ しむ る と不
第7巻
使 用 を考 慮 す る必 要 もあ る ま い.
98%轍に對
して は從 來 主 と して18-8cr-Ni不銹
安 定 な不 働 態 は容 易 に破 れ て 著 し く腐 蝕 せ られ る.こ れ
鋼 が 使 用 され て來 た が,時 局 下Ni資
等 の 硯 象 は13%Cr不銹
18%Cr不
鋼 の 實 際的 な使 用 に 際 して 注
る.軟銅
意 すべ き或 る略 示 を我 々に與 へ る もの で あ る.
次 に 濃 度 の 影 響 に つ い て み る と第9∼12・
くで あ る.邸 ち 軍獨 の30%獲
圖 に示 す如
煙 硫 酸 に於 て は 軟 鋼 も各
銃 鋼 或 は13%Cr不
源 の 不 足 の7kcめκ
銃 鋼 の使用 に進 み つ ゝあ
も液 温 の 低 い場 合 に は 使 用 し得 る が,何 等かの
事 故 に よ り液 が30∼40%に
稀 繹 され る と激 烈 に腐蝕
せ られ で危険 で あ るか ら,そ の 使用に 際 して は充分 の注
種 不銃 鋼 もそ の 腐 蝕 量 は30。 と50。 と に於 て殆 ど差 を示
意を要 す る.
し て ゐ ない が,混 酸 に な る と各 種 不銹 鋼 は何 れ も濃 度 差
2/1混 酸に對 して は1及
び2隊
示 す 如 く軟 鋼 と各種
の 影 響 をか なり著 しく示 して居 り,逆 に 軟 鋼 は50。 の 方
不鋳 鋼 との 腐 蝕 量 は相 接 近 して ゐ るか ら,強 い て 不鋳鋼
が30° の 場 合 よ りも却つ て腐 蝕 量 を減 少 して ゐ る.
を使 用 す る必 要 は 認 め られ な い.然
し貯 槽 の 槽 壁 或は天
井 等 の 如 く液 面 よ り露 出 して 酸 分 の 蒸 獲 氣 相 に 露 される
IV.結
論
各 種 混 合 割 合 の 普通 混 酸(98%硝
混 酸)及 び發 煙 混 酸(98%硝
部 分 に は硝 酸 の 蒸 氣 が凝 縮 し,殊 に 講 造 上 外部 よ り漁氣
酸 との
の 侵 入 して來 る様 な歌 態 に於 て は これ 等 の 硝 酸 分 は稀樺
煙 硫 酸 との混
せられ るか ら,か ゝる部 分 には 不 鋳 鋼 の 使用 が望 ま しい,
酸 と98%硫
酸 と30%發
酸)に つ いて,30° 及 び50。 の許 に於 け る軟 鋼,13%Cr不
鋸 鍋18%Cr不
銃 鍋18-8
Cr-Ni不銹
鋼 の腐 蝕 試験 を
行 つ た が,そ の結 果 は第1∼ 茎2圖 に 示 す如 くで あ つ た,
これ等の隅試験
の結果を著者 等の工場に 於て實際 に
製 造 せ られ て ゐｰ798'%硫
酸,30%獲
等 の 各 軍獨 の 酸 及 び2/1混
酸,42%獲
煙 硫 酸,98%硝
酸
煙 混 酸,70%獲
煙
混 酸 等 に つ い て結 論 す れば 次の 様 に な る 。
98%硫
あ るが,50°
に な る と不銃 鋼 は逆 に 術 蝕 量 を減 少す るの で 相 當 の 開 き
を生 じ大 艦6∼7:1と
な る.現 在98%硫
酸 を虚理 す
る材 料 と して は 一般 に 炭 素 鋼 及 び 鋳 鐵 が 使 用 され て ゐ る
が,液 温 の 高 い 場 合 に 核不 鱗 鋼 の使 用 と云 ふ こ と も考 慮
さ るべ き で あ ら う.
30%發
蝕 は地 大 す る の2,兩 者 の腐 蝕 量 の 比 は3∼4:1と非
常
に接 近 して 來 る.從 つ て液 の 濃度 ぶ 低 い場 合に は不鋳鋼
はその 鋭 峰 を發 揮 す るが 液温 が 高 く な る と 鈍 化 す るの
軟 鋼 は半 記 と同 様 に貯 槽 等 の 如 き もの に幹 ては凝 縮酸分
に 腐 蝕 せ られ 易 いの で 不銹 鋼 の使 期 が 望 ま しい 。
70%發
煙 混 酸 に劉 して は軟 鋼 と各 種 不 鋳 鋼 とは42%
發煙 混 酸 の場 合 と同 様 な 傾 向 を示 すが,30。 に 於 て も軟
鋼 自身 の 腐 蝕 が ひ ど くな い の で42%護
様な大 き な開 、
きは なin.從
うと考 へ る.但
煙硫 酸 に 封 して は軟 鋼 と各 種 不銃 鋼 との 腐 蝕
量 の 比 は 大鰹10:1を
に な ると軟 鋼 の 腐 蝕 が 却つ て減 少す る と共 に 不 鋳鋼 の腐
で,液温 の 高 い 場 合 に は軟 鋼 の 使 用 で 十 分 で あ る.然 し
酸 に封 して は温 度 が30° の 場 合 に は軟 鋼 と各
種 不銹 鋼 との 腐 蝕 量 の 比は大體2∼3：1で
42%獲
煙 混 酸 に封 しては30。 の 場 合 に は軟 鋼 と各種
不鋸 鋼 との 腐 蝕 量て
の 庇 は 大 髄20∼30:1を
示 すが,50°
示 して ゐ る(但 し13%Cr不
煙 混 酸 の場 合の
つ て軟 鋼 の 使 馬 で十 分 で あら
し貯 槽 等 の様 な もの に於 て は同様 に不鋳
鋼 の 使 用 を考 慮 すべ き で あ ら う.
銃鋼
終りに 臨 み これ 等 の實 験 に封 し種 々御 援 助 を賜 はつた
は こ4)酸 に 封 して は 不 安定 な不 働 態 を示 す もの で あ る こ
竹 内 研 究 部 長,久 米 研 究 部 副 長,藤 村 研 究課 長 その 他 の方
とはAl
方 に 厚 く御 禮申 し上 げ る.
の通 りで あ る)。然 し この 獲 煙 硫 酸 に 封 して は
軟 鋼 自身 が か な りの 耐 酸 性 を示 す か ら,強い て 不銹 鋼 の