Blog Ko Buijs: Roestvast staal en zwavelzuur
De vraag wordt mij nog wel eens gesteld of austenitisch roestvast staal bestand is tegen zwavelzuur. In het Duits zou men dan de bekende uitdrukking ‘jein’ kunnen gebruiken omdat deze vraag inderdaad met een ja of een nee kan worden beantwoord; echter wel met de klemtoon op ‘nee’. Om dit verder te verduidelijken is het verstandig om eerst wat meer stil te staan bij dit veel gebruikte anorganische zuur dat bekend staat als de chemische formule H2SO4.
Zwavelzuur heeft een sterk reducerend en hygroscopisch karakter en bij het verdunnen komt er warmte vrij. Dat laatste kan een extra negatieve factor zijn voor het roestvast staal wat men toe wil gaan passen omdat de corrosiviteit immers toeneemt zodra de temperatuur stijgt. De corrosiviteit van zwavelzuur hangt bovendien van meerdere factoren af en een belangrijke variabele naast de temperatuur is de concentratie. Eventuele aanwezigheid van oxiderende of reducerende verontreinigingen kunnen de corrosiviteit ook (sterk) beïnvloeden. Daarom is het nogal bedenkelijk om zomaar af te gaan op corrosietabellen omdat deze uitgaan van zwavelzuur dat geen additieven bevat. Men kan dan ook stellen dat kleine verschillen in onzuiverheden en mogelijke overige condities van grote invloed zijn op de uiteindelijke corrosiesnelheid. Die kleine verschillen kunnen ook reeds ontstaan zodra metaalionen in zwavelzuur in oplossing gaan als gevolg van corrosie.
Een stabiel passief gedrag in zwavelzuur van zowel AISI304(L) als 316(L) is in principe alleen mogelijk in zeer lage en/of zeer hoge concentraties van dit zuur (>93%) bij kamertemperatuur. Hogere percentages chroom en/of molybdeen in het roestvast staal zullen de weerstand tegen corrosie enigszins verhogen waardoor het genoemde percentage van >93% nog iets mag dalen tot >90%.
Verdunde zwavelzuuroplossingen zullen met oxideerbare metalen waterstofgas en metaalzouten vormen volgens de formule Me + H2SO4→MeSO4 + H2. Vult men voor de uitdrukking ‘Me’ het element ijzer in dan krijgt men dus ijzersulfaat plus waterstofgas. Bij hoger geconcentreerd zwavelzuur verloopt dit anders en wel volgens de formule 2H2SO4 + 2e-→ SO2 + 2H2O + sulfaationen. De noodzakelijke elektronen worden ook door het metaal geleverd wat dus ook het ontstaan van corrosie betekent. De chemische formule SO2 + H2O → H2SO3 (zwaveligzuur) kan dan ook zeker van toepassing zijn. Bij blootstelling aan zuurstof kan dit zwaveligzuur weer omgezet worden in zwavelzuur (H2SO4).
Hoewel de ‘gewone’ typen roestvast staal goed bestand zijn tegen hoog geconcentreerd zwavelzuur moet men toch oppassen want als bijvoorbeeld het vloeistofniveau in een opslagtank daalt dan blijft de ‘droog gevallen’ wand een tijd vochtig door een dunne film zwavelzuur. Als er dan bijvoorbeeld ter plaatse een atmosfeer heerst met een hoge relatieve vochtigheid dan zal door de hygroscopische werking van deze zwavelzuurfilm vocht worden opgenomen. Op deze wijze wordt zo’n zwavelzuurfilm verdund en warmer waardoor het uiterst corrosief wordt.
Feitelijk is er maar een type roestvast staal redelijk goed bestand tegen zwavelzuur mits de temperatuur niet te hoog wordt (liefst kamertemperatuur) en dat is het koperhoudende EN 1.4539 (904L). Dankzij het aanwezige koper (2%) kan er aan het oppervlak door het zwavelzuur een dun laagje kopersulfaat ontstaan. Dit laagje remt de corrosie af omdat deze stof als een sterke inhibitor c.q. corrosieremmer werkt. Feitelijk kan men stellen dat dit materiaal zichzelf inhibiteert tijdens het gebruik in zwavelzuur.
Hopelijk zal deze blog ertoe bijdragen dat er minder corrosieschade zal ontstaan indien men roestvast staal wil toepassen in zwavelzuur. Bij de geringste twijfel zal men toch veelal moeten uitwijken naar een nikkellegering. Ook kan men een deskundige raadplegen.
www.innometconsultancy.nl
