Слабая серная кислота без примесей встречается редко, намного чаще в ней присутсввуют загрязняющие вещества различных типов и концентраций. H2SO4 с концентрацией от 5% до 25% представляет собой классическую восстанавливающую кислоту, максимальное содержание ионов водорода (протонов) в ней наблюдается при концентрации около 25 % масс. Концентрация в диапазоне 25%-70% отличается увеличением окислительной способности. Тем не менее корроизонные свойства кислоты любой концентрации напрямую зависят от характера и объема присутствующих примесей.

Взаимодействие сплавов с серной кислотой носит комплексный характер. Один процесс может включать не только наличие широкого диапазона концентраций серной кислоты, но также присутствие таких загрязнителей, как ионы трехвалентного железа и двухвалентной меди, нитраты, хлориды, аммиак, диоксид серы и оксиды металлов. Подобные переменные оказывают значительное влияние не только на окислительную способность растворов серной кислоты, но и на характеристики нержавеющих сталей и никелесодержащих сплавов при контакте.

Углеродистые стали и чугуны

Стандартные стали и чугуны неустойчивы к воздействию слабых кислот. Исключение составлет чугун с высоким содержанием кремния.

Нержавеющая сталь

Стали мартенситного и ферритного класса практически не применяются в слабой кислоте. При умеренно повышенных температурах аустенитные марки имеют ограничения по концентрации. Например, «резко возрастающая коррозия» (т.е. потеря потеря защитного слоя) со скоростью > 0,12 мм / год (> 5 милов в год) происходит в 0,25% H2SO4 при температурах значительно ниже 60° C (140° F) для безмолибденовых марок, таких как 304, и при температуре около 90° C (190° F) в 0,5% кислоте для марки стали 316.

Однако в условиях продувания воздухом при температуре окружающей среды марка 304 устойчива к 15% кислоте. В безвоздушной среде марка 316 стабильна при контакте с 10% кислотой. Устойчивость данной стали к 30% кислоте наблюдается при комнатной температуре и продувании воздухом. Скорость коррозии в вышеописанных условиях может быть резко снижена за счет присутствия окисляющих примесей, таких как ионы двухвалентной меди, железа или нитрат-ионы (усиливающих процесс декапировки), в то же время сокращение хлоридов и фторидов способствует возникновению коррозии. Для сварных конструкций рекомендоуется использование стабилизированных или низкоуглеродистых марок, поскольку кислота в этих диапазонах концентраций приводит к образованию межкристаллитной коррозии.

Некоторые дуплексные марки, такие как 7-Mo Plus (S32950), стабильны в 5% кислоте при температуре точки кипения и концентрациях до 40% при температуре окружающей среды. В данном случае ферритная фаза в дуплексных сплавах, потенциально подвержена избирательной коррозии.

Супераустенитные марки с содержанием 4% молибдена (например, Alloy 904L), 6% молибдена (UNS S31254, UNS N08367) и медьсодержащий Alloy 20 демонстрируют постепенно возрастающую устойчивость к средним концентрациям. При проведении испытания в 5% кислоте и температуре 80° C (176° F) показатели коррозии у Alloy 904L и Alloy 20 составили <0,025 мм/год (<1 милов в год), в другом тесте Alloy 20 подвергся образованию коррозии при 2,3 мм/год (90 милов в год), что позволяет отметить пограничную сопротивляемость данных сплавов при заданных температурах.

При сильном загрязнении кислоты хлоридом в настоящее время используются высоколегированные марки: Alloy 31 (N08031) или сплавы с содержанием 7% молибдена (UNS S32654).

Никель и никелевые сплавы

Никель-медные сплавы, такие как Alloy 400 (N04400), стабильны при контакте с кипящей 5%-ной серной кислотой (стремительно теряющей весь растворенный кислород). Однако при температурах ниже точки кипения наблюдается очень высокая степень агрессивности. Во время контакта с кислотой концентрации 25% и выше с повышением окислительных показателей, у Alloy 400 и Alloy 200 (N02200) наблюдается высокая интенсивность коррозии.

Сплавы Ni-Mo (например, Alloy B-2) демонстрируют хорошую стойкость, наблюдаемую как при наличии растворенного кислорода в условиях температур до 50° C (122° F), так и при температуре кипения и испарении кислорода. Тем не менее даже небольшое количество окислительных загрязняющих веществ может стать причиной серьезных повреждений.

Сплавы с содержанием хрома (Alloy 600 (N06600)) не имеют практического применения в этой области. В данном случае могут применяться марки Ni-Cr-Mo, типы Alloy C. Так, Alloy C-276 подвергается коррозии при скорости менее 0,12 мм/год (5 милов в год) и температуре до 75° C (165° F) в 25% серной кислоте и при концентрации до 70% в температурном диапазоне до 50° C (122° F). На практике незначительное содержание окислительных ионов способно значительно повысить сопротивление сплава.

Медь и ее сплавы

Сплавы на основе меди не рекомендуется использовать в слабой серной кислоте за редкими исключениями, когда кислота находится в восстановительных условиях. При контакте кислоты с медью начинается процесс автокаталитической коррозии. Увеличение объема растворенной меди обеспечивает повышение уровня ионов двухвалентной меди, которые сами по себе являются окисляющими загрязнителями

Свинец

Свинец является стандартным материалом для работы со слабой и сильной кислотой. Как правило, из него изготавливается футеровка для стальных сосудов. Стойкость металла связана с образованием пленок нерастворимого сульфата свинца, которые подвержены механическим повреждениям, эрозии, истиранию и т. д. с соответсвующими более высокими показателями агрессивности. Скорость коррозии у неповрежденной механическими воздействиями пленки составляет от 0,12 мм/год (5 милов в год) при контакте с кислотой концентрации до 50% при точке кипения при атмосферном давлении и в температурных условиях до 120° C (250° F) в диапазоне концентрации 50-70%. На сегодняшний день во многих промышленно развитых странах свинец вышел из употребления ввиду плохих механических свойств (подверженность «статической усталости» в автономных конструкциях или провисающих элементах), острой нехватки квалифицированных мастеров («специалистов по свинцу»), а также из соображений безопасности — свинец токсичен. Тем не менее, данный металл по-прежнему является базовой футеровкой (например, в Германии). Страны, считающие коррозионную стойкость свинца приемлемой, по-прежнему его используют.

Другие металлы

Титан и его сплавы при отсутствии окисляющих примесей довольно легко разрушаются слабыми минеральными кислотами и обычно не используются в данном направлении. Цирконий номинально выдерживает концентрацию до 70% при температуре кипения. В условиях повышения температуры наблюдается резко возрастающая коррозия. Однако сварные швы могут подвергаться разрушению и при температуре 50-60°C (140° F). Загрязняющие вещества в химических процессах способны снизить предельную концентрацию ближе к 60%; в присутствии ионов трехвалентного железа или двухвалентной меди могут образовываться коррозионные пирофорные продукты (потенциальная опасность пожара или взрыва).

При отсутствии загрязнения фторидом тантал устойчив к 0-70% серной кислоте до точки кипения при атмосферном давлении. Из тантала изготавливаются ребойлеры обогатительных установок для кислоты концентрации 70%.