不銹鋼表面處理的酸洗和鈍化

不銹鋼表面處理通用信息：

應(yīng)用材料的功能表面是衛(wèi)生設(shè)計(jì)的重要前提。它可以通過(guò)改善表面的性質(zhì)、形貌和能級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)操作程序。表面形貌決定了清洗行為、生物膜的形成和污染以及顆粒的排放。表面形貌決定了腐蝕行為、金屬成分的清潔度、化學(xué)鈍化性和顆粒向周圍介質(zhì)的排放。表面的能級(jí)和電荷決定了表面的化學(xué)性質(zhì)和土壤或食物的吸附/解吸。不銹鋼是符合這些要求的材料之一。

它們至少含有10.5%（按重量計(jì)）的鉻，多含有1.2%（按重量計(jì)）的碳。然而，在這一基本定義中，有一系列不銹鋼，其鉻、鎳、鉬和許多其他合金元素的含量各不相同，每個(gè)元素的設(shè)計(jì)都賦予材料特殊的性能。表1顯示了食品和飲料工業(yè)中使用的常見的不銹鋼等級(jí)。

鉻、鎳和鉬含量較高的不銹鋼通常表現(xiàn)出更好的耐腐蝕性，盡管這些級(jí)別的不銹鋼可能更貴。

某些食品（如含鹽或酸性食品）和一些清潔程序甚至可能損壞鈍化表面。因此，設(shè)計(jì)的先決條件是仔細(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?jí)的不銹鋼。例如，在含鹽環(huán)境中，含鉬量約為2.25%的材料EN1.4401（AISI316）比EN1.4301（AISI304）具有更強(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。必須清除軋屑（一種厚而可見的氧化皮）――必須在材料交付給設(shè)備制造商之前，這通常在信譽(yù)良好的鋼廠進(jìn)行。

油脂、油、粘合劑、腳印、指紋和油漆等土壤必須用適當(dāng)?shù)臒o(wú)氯脫脂劑或溶劑清洗掉。使用液體和蒸汽脫脂劑。液體清洗通常由苛性洗滌劑（例如非磷酸鹽洗滌劑、緩沖劑和表面活性劑的混合物）或熱堿性溶液（也包括各種添加劑（例如氫氧化鈉、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(guò)噴灑或擦洗的方式使用。

必須通過(guò)酸處理（如檸檬酸或硝酸）去除與污染程度相適應(yīng)的嵌入鐵顆粒（因車間操作不當(dāng)而產(chǎn)生的常見污染物，其中碳鋼已加工過(guò)，例如：機(jī)加工、研磨、鋼絲刷、噴砂或焊接，靠近不銹鋼料）。每次處理后，必須徹底清洗表面。

如果有一個(gè)干凈的表面和充足的氧氣（來(lái)自空氣或含氧水），不銹鋼將自然地和自發(fā)地在所有暴露的表面上形成一個(gè)堅(jiān)韌的鈍化層。

如果被動(dòng)層在設(shè)備制造期間或之后受到物理?yè)p壞，則必須為其提供自我修復(fù)的機(jī)會(huì)，一旦表面清潔并再次暴露于氧氣中，被動(dòng)層將自動(dòng)修復(fù)。焊接也會(huì)損壞鈍化層，因此可能需要焊后酸洗。

如果特殊應(yīng)用需要，鈍化層的強(qiáng)度和耐腐蝕性可以通過(guò)化學(xué)鈍化處理和/或電解拋光來(lái)提高。

酸洗、化學(xué)鈍化和電解拋光應(yīng)視為單獨(dú)的處理，而不是替代。每項(xiàng)工作只能由合格的承包商小心進(jìn)行。必須記住，集成系統(tǒng)的化學(xué)表面處理可能會(huì)對(duì)彈性體、塑料和玻璃材料產(chǎn)生不利影響。因此，重要的是僅適用于組裝設(shè)備表面處理，這些表面處理適用于它們可能接觸的所有材料。

酸洗

酸洗是一種酸處理，旨在去除一層薄的（通常為1至3μm）易腐蝕材料，這是由于不銹鋼表面在氧氣存在下暴露在高溫下（例如，使用含有40ppm以上氧氣的保護(hù)氣體焊接）。適度使用時(shí)，酸洗不會(huì)對(duì)表面形貌和清潔性產(chǎn)生不利影響。

如果使用更積極和嚴(yán)格的控制，酸洗可以影響多達(dá)8微米的表面去除。但是，過(guò)度的酸洗會(huì)損壞表面并降低其耐腐蝕性。

酸洗原則

在對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行酸洗之前，應(yīng)進(jìn)行去除氧化產(chǎn)物所必需的任何機(jī)械處理，如研磨或研磨，并且在進(jìn)行此類處理之后，應(yīng)對(duì)受影響區(qū)域進(jìn)行脫脂。但是，在進(jìn)行任何化學(xué)鈍化處理之前，應(yīng)進(jìn)行酸洗。

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

酸洗不適合去除游離鐵顆粒。如果車間操作不當(dāng)導(dǎo)致游離鐵顆粒嵌入太深，無(wú)法通過(guò)酸洗去除，則可以使用更具侵蝕性的化學(xué)品，從而能夠完全去除嵌入的鐵。但重要的是，所有的游離鐵都要去除，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，化學(xué)鈍化是一種有助于增稠的工藝，因此可以加強(qiáng)保護(hù)性鈍化層，這是不銹鋼耐腐蝕性的來(lái)源。

酸洗不是為了光滑不銹鋼表面或粗糙的焊縫。也不打算糾正表面變化，如晶粒變形或由不銹鋼部件冷成形引起的修改；對(duì)于這些，表面磨削可能更合適。

為什么需要酸洗?

在焊接過(guò)程中，不銹鋼的局部加熱導(dǎo)致原本透明的鈍化層厚度增加。焊接后，其影響將清晰可見，在焊縫上和焊縫兩側(cè)的“熱影響區(qū)”（HAZ）中形成色帶，稱為“熱色調(diào)”（見圖1）。熱也會(huì)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鉻含量低于大塊鋼的鉻含量。這將表現(xiàn)出對(duì)縫隙或點(diǎn)蝕的抵抗力降低。因此，去除所有可見的熱色調(diào)是良好的車間做法。

酸洗不僅在焊接后使用。它還可用于清潔表面，以清除制造殘留物，如氧化鐵。需要酸洗時(shí),顯示熱色調(diào)超過(guò)EHEDGDoc中所述“稻草黃色”限制的所有表面,必須酸洗。即使是那些不易看到的焊縫（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（例如：管道長(zhǎng)度）在組裝前可以單獨(dú)酸洗。如果熱色調(diào)的顏色比稻草黃色淺（見圖2），則認(rèn)為不需要酸洗，特別是如果焊縫位于難以處理的區(qū)域（如管道內(nèi)部）。

Fig.1:Heattintinsideatubeatthelocationoftheweld

Fig.2:Onlyminimalheat-tintinsidethetubeatthelocationoftheweld(Picklingnotessential)

(Source:HENKEL)

酸洗程序

硝酸和氫氟酸（HNO3和HF）的混合物通常用于不銹鋼酸洗（見表2）。酸洗酸可以通過(guò)浸泡槽、在管道中循環(huán)或噴霧的方式使用，也可以作為刷涂糊料或凝膠的方式使用，用于對(duì)無(wú)法浸泡的過(guò)大部件進(jìn)行局部處理。