不銹鋼表面處理的酸洗和鈍化

一般不銹鋼表面處理信息：

應(yīng)用材料的功能性表面是衛(wèi)生設(shè)計(jì)的重要前提。它可以通過提高表面的性質(zhì)、形狀和能量水平來實(shí)現(xiàn)的操作程序。表面形狀決定清潔行為、生物膜的形成和污染以及顆粒的排放。表面形狀決定腐蝕行為、金屬成分的清潔度、化學(xué)鈍化和顆粒向周圍介質(zhì)的排放。表面的能量水平和電荷決定了表面的化學(xué)性質(zhì)以及土壤或食物的吸附/解吸。不銹鋼是滿足這些要求的材料之一。

它們含有至少10.5%(按重量計(jì))的鉻含量多為1.2%的碳（按重量計(jì)算）。然而，在這一基本定義中，有一系列不銹鋼，其中鉻、鎳、鉬和許多其他合金元素的含量不同，每種元素的設(shè)計(jì)都賦予材料特殊的性能。表1顯示了食品和飲料行業(yè)中常用的不銹鋼等級。

鉻、鎳和鉬含量較高的不銹鋼通常表現(xiàn)出好的耐腐蝕性，盡管這些等級的不銹鋼可能更貴。

一些食物（如鹽或酸性食物）和一些清潔程序甚至可能損壞鈍化表面。因此，設(shè)計(jì)的前提是仔細(xì)考慮預(yù)期的使用條件，并選擇具有足夠固有耐腐蝕性的適當(dāng)?shù)燃壍牟讳P鋼。例如，在含鹽環(huán)境中，鉬的含量約為2.25%的材料EN1.4401（AISI316）比EN1.4301（AISI304)具有較強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕能力。

在任何不銹鋼上形成有效的鈍化層取決于表面沒有物理和化學(xué)污染物。必須清除軋制碎片（一種厚而可見的氧化皮）――這通常在信譽(yù)良好的鋼廠進(jìn)行，直到材料交付給設(shè)備制造商。

必須用適當(dāng)?shù)臒o氯脫脂劑或溶劑清洗油脂、油脂、粘合劑、腳印、指紋和油漆等土壤。使用液體和蒸汽脫脂劑。液體清洗通常由苛性洗滌劑（如非磷酸洗滌劑、緩沖劑和表面活性劑的混合物）或熱堿性溶液（包括各種添加劑（如氫氧化鈉、氫氧化鉀和表面活性劑的混合物）完成。有機(jī)溶劑（如異丙醇）可通過噴灑或擦洗使用。

嵌入鐵顆粒(車間操作不當(dāng)造成的常見污染物，如機(jī)加工、研磨、鋼絲刷、噴砂或焊接、靠近不銹鋼材料)必須通過酸處理(如檸檬酸或硝酸)去除。每次處理后，表面必須徹底清潔。

如果有一個(gè)干凈的表面和足夠的氧氣(來自空氣或含氧水)，不銹鋼會在所有暴露的表面自然和自發(fā)地形成一個(gè)堅(jiān)硬的鈍化層。

如果被動層在設(shè)備制造過程中或之后受到物理損壞，則必須提供自我修復(fù)的機(jī)會。一旦表面清潔并再次暴露在氧氣中，被動層將自動修復(fù)。焊接也會損壞鈍化層，因此焊接后可能需要酸洗。

通過化學(xué)鈍化處理和/或電解拋光，可以提高鈍化層的強(qiáng)度和耐腐蝕性。

酸洗、化學(xué)鈍化和電解拋光應(yīng)被視為單獨(dú)處理，而不是替代品。每項(xiàng)工作只能由合格的承包商仔細(xì)進(jìn)行。必須記住，集成系統(tǒng)的化學(xué)表面處理可能會對彈性體、塑料和玻璃材料產(chǎn)生不利影響。因此，僅適用于裝配設(shè)備的表面處理是很重要的，這適用于所有可能接觸的材料。

酸洗

酸洗是一種旨在去除一層薄層的酸洗(通常為1到3(μm）腐蝕性材料，這是由于不銹鋼表面暴露在高溫下存在氧氣(例如，使用含有40種材料)ppm上述氧氣保護(hù)氣體焊接)。適度使用時(shí)，酸洗不會對表面形狀和清潔度產(chǎn)生不利影響。

如果使用更積極、更嚴(yán)格的控制，酸洗可影響表面去除多達(dá)8微米。但是，過度的酸洗會損壞表面，降低其耐腐蝕性。

酸洗原則

在焊接區(qū)域進(jìn)行酸洗之前，應(yīng)進(jìn)行任何必要的機(jī)械處理，以去除氧化物，如研磨或研磨，并在此類處理后對受影響區(qū)域進(jìn)行脫脂。然而，酸洗應(yīng)在任何化學(xué)鈍化處理之前進(jìn)行。

酸洗不應(yīng)與除垢混淆，除垢是從表面去除厚片氧化皮。這種氧化物通常是深灰色的，通常在鋼材交付前在鋼廠清除。

酸洗不適合去除游離鐵顆粒。如果由于車間操作不當(dāng)，游離鐵顆粒嵌入過深，無法通過酸洗去除，則可以使用更具侵蝕性的化學(xué)品來完全去除嵌入的鐵。但重要的是要去除所有游離鐵，而不是擴(kuò)散到不銹鋼制造表面的其他區(qū)域。

酸洗不應(yīng)與化學(xué)鈍化(見第6節(jié))混淆?；瘜W(xué)鈍化是一種有利于增稠的工藝，因此可以增強(qiáng)不銹鋼耐腐蝕性的保護(hù)性鈍化層。

酸洗不是為了光滑的不銹鋼表面或粗糙的焊縫。不打算糾正表面變化，如不銹鋼零件冷成型引起的顆粒變形或修改；表面研磨可能更適合這些。

為什么需要酸洗？

在焊接過程中，不銹鋼的局部加熱導(dǎo)致原有透明鈍化層的厚度增加。焊接后，其影響將在焊縫和焊縫兩側(cè)的焊縫上清晰可見“熱影響區(qū)”（HAZ）中形色帶，稱為“熱色調(diào)”（見圖1）。熱也會導(dǎo)致鉻被拉到表面，因?yàn)殂t比鋼中的鐵更容易與大氣中的氧氣結(jié)合。這種向外擴(kuò)散的鉻在熱著色表面及其下方留下一層低于大型鋼的鉻。這將降低對間隙或點(diǎn)蝕的抵抗力。因此，去除所有可見的熱色調(diào)是一個(gè)很好的車間實(shí)踐。

焊接后不僅使用酸洗。它還可以用來清潔表面，以清除制造的殘留物，如氧化鐵。當(dāng)需要酸洗時(shí)，顯示熱色調(diào)超過EHEDGDoc中所述“稻草黃色”所有受限表面必須酸洗。即使是不易看到的焊縫（如管道內(nèi)部）也應(yīng)在使用前進(jìn)行酸洗和化學(xué)鈍化（如有必要）。理想情況下，設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)確保單個(gè)部件（如管道長度）在組裝前可單獨(dú)酸洗。如果熱色比稻草的黃色淺（見圖2），則不需要酸洗，尤其是如果焊縫位于難以處理的區(qū)域（如管道內(nèi)部）。

酸洗程序

硝酸和氫氟酸（HNO3和HF）這種混合物通常用于不銹鋼酸洗（見表2）。酸洗酸可以通過在管道中循環(huán)或噴涂來使用，也可以用來刷膏或凝膠，用于局部處理不能浸泡的大部分。

這些腐蝕性硝酸/氫氟酸（HNO3/HF）酸洗劑是專門用來去除氧化物的，比如焊接產(chǎn)生的熱色調(diào)。一般清洗或化學(xué)鈍化不應(yīng)用于不銹鋼表面。

酸洗后，鋼表面的所有酸、殘留物和污染物應(yīng)徹底清洗，使其無污漬，達(dá)到耐腐蝕性。在這個(gè)階段，表面將沒有結(jié)垢、游離鐵和外來雜質(zhì)，并準(zhǔn)備進(jìn)行必要的化學(xué)鈍化。

需要指出的是，酸洗后，完全沖洗可能包括拆卸和/或更換墊圈和密封件，因?yàn)樗嵯此岬臍埩粑锟赡軙粼谛￠g隙中。

因?yàn)镠NO3/HF酸洗確實(shí)可以去除表面上的少量金屬，因此應(yīng)限制其使用。如果使用過多的強(qiáng)酸，會導(dǎo)致一些不可接受的表面腐蝕。避免過度接觸酸洗酸（見圖3b和3c）。