В данном исследовании рассматривается коррозионное поведение интегрированных спирально-оребренных труб в низкотемпературных сернокислотных дымовых газах, с акцентом на влияние различных шагов оребрения на коррозионную стойкость оребренных труб из сталей A106 Gr.B и ND, а также на эволюцию их микроструктур. Образцы были взяты с промышленной линии горячей прокатки, при этом для стали A106 Gr.B шаг оребрения составлял 8 мм, 11 мм и 13 мм, а для стали ND - 8 мм и 11 мм. Все образцы были отшлифованы до зернистости 1200 и подвергнуты испытаниям на коррозию погружением в камере с постоянной температурой и влажностью. Экспериментальные параметры охватывали температуры от 30 до 140 ℃, массовые доли серной кислоты от 30 до 80 % и время коррозии от 2 до 4 часов. Скорость коррозии рассчитывалась методом потери веса, в единицах мг·см^⁻²·ч^⁻¹. Количество параллельных образцов составляло ≥3, а относительное стандартное отклонение контролировалось в пределах 5 %.

Подготовка металлографических образцов проводилась в соответствии со стандартными процедурами заливки, полировки и травления 4 % спиртовым раствором азотной кислоты. Наблюдения проводились с использованием оптического микроскопа Axio Scope A1 и сканирующего электронного микроскопа GeminiSEM 500 с полевой эмиссией. Размер зерна оценивался в соответствии с методом пересечения ASTM E112, а объемная доля перлита определялась путем усреднения пяти точек в поле зрения 500× с использованием программного обеспечения ImageJ.

1. Образец с шагом 11 мм из материала A106 Gr.B имел наименьшую объемную долю перлита (9,1 %), уровень размера зерна 7,5 и наибольшую микроструктурную однородность. Соответствующая скорость коррозии в условиях 60 ℃ и 35 % H_₂SO_₄ составила 35,7 мг·см^⁻²·ч^⁻¹, что значительно ниже, чем у образца с шагом 8 мм (63,5 мг·см^⁻²·ч^⁻¹).
2. Образец из стали ND с шагом 8 мм имел уровень размера зерна 8,0 и объемную долю перлита 10,4 %. Его скорость коррозии в тех же условиях составила 4,6 мг·см^⁻²·ч^⁻¹, что составляет всего 13 % от минимального значения для стали 20G. Анализ методом энергодисперсионной спектроскопии (EDS) показал, что на поверхности стали ND образовалась непрерывная пассивирующая пленка, содержащая Cr, Cu и Sb, толщиной примерно 80–120 нм, эффективно ингибирующая анодное растворение.
3. Когда температура была ≥80 ℃, а концентрация серной кислоты ≥50 %, все три материала перешли в зону пассивации, при этом скорость коррозии упала ниже 5 мг·см^⁻²·ч^⁻¹. Влияние шага оребрения на результаты потери веса снизилось до пределов погрешности.

Взаимосвязь между микроструктурой и свойствами показывает, что перлит, как катодная фаза, имеет разность потенциалов около 60 мВ по отношению к ферриту, что делает его местом зарождения питтинга. При каждом снижении объемной доли перлита на 1 % скорость коррозии снижается в среднем на 2,3 мг·см^⁻²·ч^⁻¹. Измельчение зерна ускоряет коррозию в зоне активного растворения, но снижает коррозию в зоне пассивации за счет увеличения плотности пленочного слоя. При каждом увеличении размера зерна на один уровень скорость коррозии в активной зоне увеличивается на 1,8 мг·см^⁻²·ч^⁻¹, в то время как в зоне пассивации она уменьшается на 0,7 мг·см^⁻²·ч^⁻¹.

Основываясь на комплексных экспериментальных данных, рекомендуется использовать интегрированные спирально-оребренные трубы с шагом 11 мм из стали A106 Gr.B или с шагом 8 мм из стали ND в условиях дымовых газов котла, где температура дымовых газов ≤70 ℃, а массовая доля H_₂SO_₄, соответствующая температуре точки росы серной кислоты, составляет ≤45 %, для баланса между стоимостью и коррозионной стойкостью. Процесс прокатки должен контролировать конечную температуру прокатки в диапазоне 880–920 ℃ и суммарную деформацию ≥60 % для уменьшения объемной доли перлита и улучшения микроструктурной однородности.