Wat zijn de effecten van zwavelzuur op staal?
Zwavelzuur is een sterk zuur dat op veel verschillende manieren kan reageren en de reactie van zwavelzuur op staal kan soms tegenstrijdig zijn. Bij bepaalde concentraties vormt zwavelzuur op staal een beschermende laag en is het staal prima. Andere concentraties zullen corrosie veroorzaken en het staal zal langzaam verslechteren. Bij roestend staal vormt zwavelzuur vaak waterstofgas, wat de corrosie bevordert. Lage niveaus van waterstofgas kunnen het staal doen groeven of kromtrekken.
De beste reactie van zwavelzuur op staal is dat het zuur een ijzersulfaatlaag begint te creëren die het staal tegen het zuur beschermt en geen corrosie en weinig metaalverlies veroorzaakt. Dit gebeurt alleen als de concentratie van het zwavelzuur tussen 70 en 99,5 procent ligt. Bij een concentratie in dit bereik kan het worden opgeslagen in een niet-beschermende en ongevoerde stalen behuizing.
Zoals bij de meeste stoffen is corrosie de meest voorkomende reactie van zwavelzuur op staal. Ongeacht of de concentratie lager of hoger is dan het veilige concentratiebereik, zal zwavelzuur het staal gaan aantasten. De corrosie is typisch langzaam, maar zeer hoge concentraties kunnen snel door het staal eten. Om zwavelzuur in de veiligere concentraties te houden, moet een stalen behuizing met ijzersulfaat worden gebruikt en moet de voering indien nodig worden bijgevuld.
Wanneer zwavelzuur op staal reageert, treedt meer dan metaalverlies op. Een bijproduct van deze corrosie is waterstofgas, dat werkt om de beschermlaag van ijzersulfaat te verwijderen. Dit gebeurt omdat de waterstof in het zwavelzuur vrijkomt om ruimte te maken voor het ijzer in staal, waardoor de waterstof gas wordt. Dit zorgt ervoor dat de corrosie van het staal versnelt en, indien niet gefixeerd, verdere corrosie onvermijdelijk zal maken. Om deze reden moet de stalen behuizing worden gecontroleerd en de beschermende laag vaak worden bijgevuld.
Een laag niveau van waterstofgas kan het metaal niet tot volledige verslechtering brengen, maar in plaats daarvan kan het de vorm van het staal veranderen. Als het waterstofgas gering is, zal tegen de tijd dat het ijzersulfaat verwijdert, de reactie tussen het zwavelzuur en staal automatisch verder ijzersulfaat opleveren. Deze constante op- en neergang van corrosie, bescherming en waterstofgas betekent dat het staal typisch in willekeurige richtingen zal groeven of kromtrekken. Op dit punt is het staal vaak onbruikbaar, vooral als het fungeerde als een pomp om het zwavelzuur te verplaatsen.