不銹鋼的酸洗鈍化相關(guān)知識

必要性

奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、耐高溫氧化性、良好的低溫性能和優(yōu)異的機(jī)械加工性能。因此，廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力、核工程、航空航天、海洋、醫(yī)藥、輕工、紡織等部門。其主要目的是防腐和防銹。不銹鋼的耐腐蝕性主要取決于表面鈍化膜。如果膜不完整或有缺陷，不銹鋼仍會被腐蝕。工程中通常進(jìn)行酸洗鈍化，使不銹鋼的耐腐蝕潛力更大。不銹鋼設(shè)備及部件在成型、組裝、焊接、焊接檢查(如探傷、耐壓試驗)、施工標(biāo)記等過程中，會帶來表面油污、鐵銹、非金屬污垢、低熔點(diǎn)金屬污染物、油漆、焊渣、飛濺物等。，影響不銹鋼設(shè)備及部件的表面質(zhì)量，破壞其表面的氧化膜，降低鋼材的綜合耐腐蝕性和局部耐腐蝕性(包括點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕)，甚至導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破裂。

不銹鋼表面清洗、酸洗和鈍化不僅能限度地提高耐腐蝕性，還能防止產(chǎn)品污染，獲得美觀效果。GB壓力容器150規(guī)定，“不銹鋼和復(fù)合鋼板制成的容器表面應(yīng)酸洗鈍化”。這一規(guī)定是針對石化中使用的壓力容器，因為這些設(shè)備用于與腐蝕介質(zhì)直接接觸的場合，需要從保證耐腐蝕性和耐腐蝕性的角度提出酸洗鈍化。對于其他工業(yè)部門，如果不是為了防腐，只是基于清潔和美觀的要求，而不銹鋼則不需要酸洗鈍化。但不銹鋼設(shè)備的焊縫也需要酸洗鈍化。對于核工程，除酸洗鈍化外，還應(yīng)采用高純度介質(zhì)進(jìn)行終精細(xì)清洗或機(jī)械、化學(xué)和電解拋光。

原理

不銹鋼的耐腐蝕性主要是由于表面覆蓋一層極薄(約1)nm)致密鈍化膜是不銹鋼保護(hù)的基本屏障。不銹鋼鈍化具有動態(tài)特性，不應(yīng)視為完全停止腐蝕，而應(yīng)形成擴(kuò)散阻擋層，大大降低陽極反應(yīng)速度。通常，當(dāng)氧化劑（如空氣）存在時，有還原劑（如氯離子）傾向于破壞膜或修復(fù)膜。

放置在空氣中的不銹鋼工件會形成氧化膜，但保護(hù)性不完善。通常先徹底清洗，包括堿洗和酸洗，然后用氧化劑鈍化，以確保鈍化膜的完整性和穩(wěn)定性。酸洗的目的之一是為鈍化處理創(chuàng)造有利條件，保證形成優(yōu)質(zhì)鈍化膜。酸洗使不銹鋼平均表面10μm厚表面被腐蝕，酸液的化學(xué)活性使缺陷部位的溶解率高于表面其他部位，因此酸洗可使整個表面均勻平衡，去除一些容易引起腐蝕的隱患。但更重要的是，通過酸洗鈍化，鐵和鐵的氧化物比鉻和鉻的氧化物溶解，去除貧鉻層，導(dǎo)致鉻在不銹鋼表面豐富，富鉻鈍化膜的電位可以達(dá)到+(SCE)，接近貴金屬的電位提高了耐腐蝕性的穩(wěn)定性。不同的鈍化處理也會影響膜的成分和結(jié)構(gòu)，從而影響不銹蝕。例如，通過電化學(xué)改性處理，鈍化膜可以具有多層結(jié)構(gòu)，并在阻擋層中形成CrO3或Cr2O3、或形成玻璃氧化膜，使不銹鋼能發(fā)揮的耐腐蝕性。

國內(nèi)外學(xué)者對不銹鋼鈍化膜的生成進(jìn)行了大量的研究。近年來，北京科技大學(xué)對316L鋼鈍化膜光電子能譜(xps)以研究為例[1]。不銹鋼鈍化是由于某種原因溶解表層，吸附水分子，在氧化劑的催化作用下形成氧化物和氫氧化物，形成不銹鋼cr，Ni，Mo元素發(fā)生轉(zhuǎn)換反應(yīng)，終形成穩(wěn)定的成相膜，防止膜的破壞和腐蝕。

方法與工藝

3.酸洗鈍化處理方法比較

根據(jù)不同的操作，不銹鋼設(shè)備和零件酸洗鈍化的方法有很多，對比如下:

浸漬方法：用于可放入酸洗槽或鈍化槽的零件，但不適合大型設(shè)備。酸洗液可長期使用，生產(chǎn)效率高，成本低；大容積設(shè)備充滿酸浸漬劑。

涂裝方法適用于大型設(shè)備的內(nèi)表面和局部處理，物工操作，勞動條件差，酸液無法回收。

膏法：用于安裝或維修現(xiàn)場，特別是焊接部處理手工操作，勞動條件差，生產(chǎn)成本高。

噴淋方法：用于安裝現(xiàn)場，大容器內(nèi)壁液量低，成本低，速度快，但需配備噴槍和循環(huán)系統(tǒng)。

循環(huán)方法：用于換熱器等大型設(shè)備，管殼處理施工方便，酸液可回用，但需配管與泵連接循環(huán)系統(tǒng)

電化學(xué)法:既可用于零件，也可用于現(xiàn)場設(shè)備表面處理技術(shù)復(fù)雜，需要DC電源或恒電位儀。

3.2.1ASTMA380-1999，僅以300系列不銹鋼為例，

(1)酸洗劑HNO36％～25％+HF0.5%~8%（體積分?jǐn)?shù)）℃；時間要求；或藥劑檸檬酸銨5%~10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）℃；時間10～60min。

(2)鈍化劑HNO320%~50%(體積分?jǐn)?shù))℃；時間10～30min；或溫度2l～38℃；時間30～60min；或藥劑HNO320％～50％+Na2Cr207H2022%~6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))℃；時間15～30min；或溫度21～38℃；時間30～60min。

(3)除鱗酸洗劑H2SO48%~11%（體積分?jǐn)?shù)）℃；6時間5～45min；及藥劑HNO36％～25％+HF0.5%~8%（體積分?jǐn)?shù)）℃；或HNO315％～25％+HFl%-8%(體積分?jǐn)?shù))。

3.2.2

（1）以廣州石化尿素不銹鋼新設(shè)備內(nèi)表面焊縫、母材鈍化、維修表面拋光焊縫局部鈍化為例，酸洗膏：

25％HNO~+4％HF+7l%冷凝水(體積分?jǐn)?shù))BaSO，調(diào)整到糊狀。鈍化膏：

30％HNO3或25％HNO3+1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))K2Cr207與BaSO7調(diào)至糊狀。涂層表面5~300。min，用冷凝水沖洗至pH=7、單臺設(shè)備也可采用噴灑過氧化氫的化學(xué)鈍化法。

(2)以上海大明鐵廠專利為例。酸洗鈍化膏:

HN038%~14%(作為鈍化劑)；

HFl0%~15%(腐蝕劑)；硬脂酸鎂2.2%~2.7%(增稠劑)

硝酸鎂60%~70%(作為填料，提高附著力和滲透性);多聚磷酸鈉2.3%~2.8%(作為緩蝕劑);水(調(diào)節(jié)粘度)。

3.3

以廈門大學(xué)專利為例，處理方法為：處理不銹鋼工件為陽極，控制恒電位陽極化處理，或不銹鋼工件為陰極，控制恒電位陰極化處理，不銹鋼工件為陽極，控制恒電位陽極化處理，繼續(xù)改變恒電位鈍化處理，電解質(zhì)溶液采用HN03.經(jīng)過這種處理，不銹鋼鈍化膜的性質(zhì)得到了提高，耐腐蝕性得到了極大的提高。點(diǎn)蝕臨界電位(Eb)提高約1000mV(在3％NaCl中)，抗均勻腐蝕性能提高三個數(shù)量級(455)℃的20％～30％H2S04中)。

應(yīng)用范圍

4.1不銹鋼設(shè)備制造過程中的酸洗鈍化處理

4.1.1切削后的清洗和酸洗鈍化

不銹鋼工件切割后，表面通常會殘留鐵屑、鋼末、冷卻乳液等污垢，使不銹鋼表面出現(xiàn)污漬和銹蝕。因此，應(yīng)進(jìn)行脫脂和除油，然后用硝酸清洗，不僅去除鐵屑和鋼末，而且鈍化。

4.1.2焊接前后的清洗和酸洗鈍化

由于油是氫的來源，在沒有去除油的焊縫中會形成氣孔，而低熔點(diǎn)金屬污染(如富鋅漆)會導(dǎo)致焊接后開裂，因此坡口和兩側(cè)必須在不銹鋼焊接前20mm內(nèi)表面清潔，油可用丙酮擦洗，油漆銹應(yīng)先用砂布或不銹鋼絲刷清除，然后用丙酮擦洗。無論采用什么焊接技術(shù)，焊接后都應(yīng)清洗不銹鋼設(shè)備。所有焊渣、飛濺物、污漬和氧化物應(yīng)清除。清洗方法包括機(jī)械清洗和化學(xué)清洗。機(jī)械清洗包括拋光、拋光和噴砂噴丸，應(yīng)避免使用碳鋼刷，防止表面生銹。為了獲得的耐腐蝕性，它可以浸泡在里面HNO3