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    不銹鋼酸洗鈍化原理

    2018-12-10   來源:   點擊數:17次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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      中國鋼管信息港首次發布:不銹鋼就是不容易生銹的鋼,實際上一部分不銹鋼,既有不銹性,又有耐酸性(耐蝕性)。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜(鈍化膜)的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明,鋼在大氣、水等弱介質中和硝酸等氧化性介質中,其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高,當鉻含量達到一定的百分比時,鋼的耐蝕性發生突變,即從易生銹到不易生銹,從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結構分類,有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼;按主要化學成分分類,基本上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統;按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等,按耐蝕類型分可分為耐點蝕不銹鋼、耐應力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等;按功能特點分類又可分為無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內的強韌性等系列特點,所以在重工業、輕工業、生活用品行業以及建筑裝飾等行業中獲取得廣泛的應用。
      
      奧氏體不銹鋼
      
      在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0.1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能通過相變使之強化,僅能通過冷加工進行強化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外,如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能,在各行各業中獲得了廣泛的應用。
      
      鐵素體不銹鋼
      
      在使用狀態下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%,具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳,有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,這類鋼具導熱系數大,膨脹系數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點,多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點,因而限制了它的應用。爐外精煉技術(AOD或VOD)的應用可使碳、氮等間隙元素大大降低,因此使這類鋼獲得廣泛應用。
      
      奧氏體--鐵素體雙相不銹鋼
      
      中國鋼管信息港首次發布:是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高,具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能,也是一種節鎳不銹鋼。
      
      馬氏體不銹鋼
      
      通過熱處理可以調整其力學性能的不銹鋼,通俗地說,是一類可硬化的不銹鋼。典型牌號為Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度較高,不同回火溫度具有不同強韌性組合,主要用于蒸汽輪機葉片、餐具、外科手術器械。根據化學成分的差異,馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據組織和強化機理的不同,還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體(或半馬氏體)沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時效不銹鋼等。
      
      不銹鋼的抗腐蝕陛能主要是由于表面覆蓋著一層極薄的(約1nm)致密的鈍化膜,這層膜1n腐蝕介質隔離,是不銹鋼防護的基本屏障。不銹鋼鈍化具有動態特征,不應看作腐蝕完全停止,而是形成擴散的阻擋層,使陽極反應速度大大降低。通常在有還原劑(如氯離子)情況下傾向于破壞膜,而在氧化劑(如空氣)存在時能保持或修復膜。
      
      不銹鋼工件放置于空氣中會形成氧化膜,但這種膜的保護性不夠完善。通常先要進行徹底清洗,包括堿洗與酸洗,再用氧化劑鈍化,才能保證鈍化膜的完整性與穩定性。酸洗的目的之一是為鈍化處理創造有利條件,保證形成優質的鈍化膜。因為通過酸洗使不銹鋼表面平均有10m厚一層表面被腐蝕掉,酸液的化學活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高,因此酸洗可使整個表面趨于均勻平衡,一些原來容易造成腐蝕的隱患被清除掉了。但更重要的是,通過酸洗鈍化,使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優先溶解,去掉了貧鉻層,造成鉻在不銹鋼表面富集,這種富鉻鈍化膜的電位可達+1.0V(SCE),接近貴金屬的電位,提高了抗腐蝕的穩定性。不同的鈍化處理也會影響膜的成分與結構,從而影響不銹性,如通過電化學改性處理,可使鈍化膜具有多層結構,在阻擋層形成CrO3或Cr2O3,或形成玻璃態的氧化膜,使不銹鋼能發揮最大的耐蝕性。
      
      一、不銹鋼酸洗鈍化的方法
      
      浸漬法 用于可放入酸洗槽或鈍化槽的零部件,但不適于大設備酸洗液可較長時間使 用,生產效率較高、成本低;大容積設備充滿酸液浸漬耗液太大。
      
      涂刷法 適用于大型設備內處表面及局部處理物工操作、勞動條件差、酸液無法回收。
      
      膏劑法 用于安裝或檢修現場,尤其用于焊接部處理手工操作、勞動條件差、生產成 本高。
      
      噴淋法 用于安裝現場,大型容器內壁用液量低、費用少、速度快,但需配置噴槍及 循環系統。
      
      循環法 用于大型設備,如換熱器、管殼處理施工方便,酸液可回用,需配管與泵連 接循環系統。
      
      電化學法 既可用于零部件,又可用電刷法對現場設備表面處理, 技術較復雜,需直流 電源或恒電位儀。
      
      二、酸洗、鈍化工藝流程
      
      去油、清理污物→凈水部洗→鈍化→凈水沖洗→吹干
      
      三、酸洗、鈍化前的預處理
      
      3.1對制造完工后的不銹鋼容器或零部件按圖樣和工藝文件的要求,對規定項目檢查合格后,才能進行酸洗、鈍化預處理。
      
      3.2將焊縫及其兩側焊渣、飛濺物清理干凈,容器的機加工件表面應用汽油或清洗劑去除油漬等污物。
      
      3.3清除焊縫兩側異物時,應用不銹鋼絲刷,不銹鋼鏟或砂輪清除,清除完畢用凈水(水中氯離子含量不超過25mg/l)沖刷干凈。
      
      3.4當油污嚴重時則用3-5%的堿溶液將油污清除,并用凈水沖洗干凈。
      
      3.5對不銹鋼熱加工件的氧化皮可用機械噴砂的方法清除,砂必須是純硅或氧化鋁。
      
      3.6制定酸洗、鈍化的安全措施,確定必須的用具和勞動防護用品。
      
      四、酸洗、鈍化溶液及膏的配方
      
      4.1 酸洗液配方:硝酸(比重1.42)20%,氫氟酸為5%,其余為水。以上為體積百分比。
      
      4.2 酸洗膏配方:鹽酸(比重1.19)20毫升,水100毫升,硝酸(比重1.42)30毫升,膨潤土150克。
      
      4.3 鈍化液配方:硝酸(比重1.42)5%,重鉻酸鉀4克,其余為水。以上休積百分比,鈍化溫度為室溫。
      
      4.4 鈍化膏配方:硝酸(濃度67%)30毫升,重鉻酸鉀4克,加膨潤土(100-200目)攪拌至糊狀為止。
      
      五、酸洗鈍化操作
      
      5.1 只有進行過預處理的容器或零部件才能進行酸洗鈍化處理。
      
      5.2 酸洗液酸洗主要用于較小型未經加工的零部件整體處理,可以用噴刷的方法。溶液溫度在21-60℃時,每隔10分鐘左右檢查一次,直至呈現出均勻的白色酸蝕的光潔度為止。
      
      5.3 酸洗膏酸洗主要適用于大型容器或局部處理。在室溫下將酸洗膏外均勻干凈設備上(約2-3mm厚),停留一小時后用潔凈水或不銹鋼絲刷輕輕刷,直至呈現出均勻的白色酸蝕的光潔度為止。
      
      5.4 鈍化液主要適用于小型容器或部件整體處理,可以采用浸入或噴刷的方法,當溶液溫度在48-60℃時,每20分鐘檢查一次,當溶液在21-47℃時,每小時檢查一次,直至表面生成均勻的鈍化膜為止。
      
      5.5 鈍化膏主要適用于大型容器或局部處理,在室溫下將鈍化膏均勻涂在酸洗過的容器表面(約2-3mm),1小時后檢查,直至表面生成均勻的鈍化膜為止。
      
      5.6 酸洗鈍化容器或零部件必須用潔凈水將表面沖洗干凈,最后用酸性石蕊試紙測試沖洗面的任何處,使PH值在6.5-7.5之間,然后擦干或用壓縮空氣吹干。
      
      5.7 容器和零部件經酸洗鈍化后搬運吊裝及存放時禁止磕碰劃傷鈍化膜。
      
      六、注意事項
      
      6.1 配液時應將水按比例放入耐酸容器中,然后再按比例緩慢加酸,防止倒酸速度過快引起飛濺傷人。
      
      6.2酸洗鈍化處理,首次操作應先在小部件局部面上或類似的材料上作試驗。
      
      6.3 酸洗過程中,操作人員必須認真仔細,及時觀察,防止容器表面腐蝕過重。對碳鋼零部件應采取有效措施,防止遭到腐蝕。
      
      6.4 酸洗后不銹鋼表面不得有明顯的腐蝕痕跡,不得有顏色不均勻的斑紋,焊縫及熱加工表面不得有氧化色。
      
      6.5 操作人員在操作時,必須穿好耐酸服,帶好手套,口罩與防護眼罩。在容器內酸洗,必須帶上檢查合格的防毒面具,并在專人監護下進行。
      
      6.6 有防腐要求的奧氏體不銹鋼零部件按圖樣要求進行熱處理后,做酸洗鈍化處理。
      
      6.7 上述的酸洗鈍化配方及操作、濃度、體積比、液體溫度和操作時間可根據情況允許做小量適當的調整。酸洗鈍化液可重復使用,但必須保證適當的濃度和體積比。
      
      七、檢驗方法
      
      酸洗鈍化處理后的質量檢驗一般可從以下三個方面來考慮:
      
      1、外觀檢驗
      
      酸洗鈍化表面應呈均勻的銀白色。不得有明顯的腐蝕痕跡,焊縫及熱影響區表面不得有氧化色,不得有顏色不均勻的斑痕。
      
      2.殘液檢驗
      
      用酚酞試紙檢查表面上殘液的沖凈程度pH值中性為合格。
      
      3、藍點試驗(鈍化膜致密性檢驗)
      
      酸洗鈍化處理質量,根據需要還可采用藍點試驗法來檢驗:用1克鐵氰化鉀K3[Fe(CN6)]加3毫升(65%_85%)硝酸HNO3和100毫升水配制成溶液(宜現用現配)。然后用濾紙浸漬溶液后,貼附于待測表面或直接將溶液涂、滴于待測表面,30秒內觀察表面顯現藍點情況,有藍點為不合格。需注意的是該試驗需待酸洗鈍化表面基本干燥后進行,試驗后對試驗液也應沖洗干凈。
      
      藍點試驗法的基本原理為:若表面鈍化膜不完善或有鐵離子污染,就會有游離的鐵離子存在,那么即可發生如下反應: Fe2++K3[Fe(CN)6] =KFe[Fe(CN)6]↓(深藍色)+2K+
      
      藍點檢驗法一般應用于不銹鋼化工容器制造,這是一種非常嚴格的檢驗方法,為使檢驗通過,必須嚴格遵守工藝規程。
      
      4、檢驗鈍化表面碳鋼微粒:將8克CuSO4溶于500毫升蒸餾水中,加入2~3毫升H2SO4,然后將配置的溶液滴于鈍化表面,保持濕潤,在6分鐘內不出現銅析出為合格。
      
      不銹鋼罐采用酸洗鈍化膏進行酸洗鈍化,可形成的氧化膜致密完整,酸洗鈍化膏不加入硫化物和氧化物,膏劑中的氯離子得到嚴格控制,不銹鋼罐酸洗鈍化膏對焊接接頭的抗晶及腐蝕性能是安全的,提高了不銹鋼罐的耐腐蝕性。也可以運用于一系列不銹鋼材質儲罐,如不銹鋼過濾罐、不銹鋼攪拌罐、不銹鋼水箱等。
      
      建議:
      
      1.不銹鋼放置要有專用的場地,一定要鋪木板或橡膠皮,嚴禁與碳鋼混放;
      
      2.各類加工設備,如滾板機、剪板機臺等要進行清洗處理,滾軸、壓角要涂刷清漆,保證不銹鋼不與碳鋼直接接觸;
      
      3.工裝夾具采用不銹鋼材料或襯墊不銹鋼;
      
      4.酸洗的鋼絲刷要用不銹鋼材質鋼絲刷。中國鋼管信息港首次發布
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