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    不锈钢酸洗钝化原理

    2018-12-10   来源:   点击数:17次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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      中国钢管信息港首次发布:不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。
      
      奥氏体不锈钢
      
      在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括着名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显着提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。
      
      铁素体不锈钢
      
      在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。
      
      奥氏体--铁素体双相不锈钢
      
      中国钢管信息港首次发布:是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显着提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
      
      马氏体不锈钢
      
      通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
      
      不锈钢的抗腐蚀陛能主要是由于表面覆盖着一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜,这层膜1n腐蚀介质隔离,是不锈钢防护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特征,不应看作腐蚀完全停止,而是形成扩散的阻挡层,使阳极反应速度大大降低。通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏膜,而在氧化剂(如空气)存在时能保持或修复膜。
      
      不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜,但这种膜的保护性不够完善。通常先要进行彻底清洗,包括碱洗与酸洗,再用氧化剂钝化,才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件,保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使不锈钢表面平均有10m厚一层表面被腐蚀掉,酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高,因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡,一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。但更重要的是,通过酸洗钝化,使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解,去掉了贫铬层,造成铬在不锈钢表面富集,这种富铬钝化膜的电位可达+1.0V(SCE),接近贵金属的电位,提高了抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分与结构,从而影响不锈性,如通过电化学改性处理,可使钝化膜具有多层结构,在阻挡层形成CrO3或Cr2O3,或形成玻璃态的氧化膜,使不锈钢能发挥最大的耐蚀性。
      
      一、不锈钢酸洗钝化的方法
      
      浸渍法 用于可放入酸洗槽或钝化槽的零部件,但不适于大设备酸洗液可较长时间使 用,生产效率较高、成本低;大容积设备充满酸液浸渍耗液太大。
      
      涂刷法 适用于大型设备内处表面及局部处理物工操作、劳动条件差、酸液无法回收。
      
      膏剂法 用于安装或检修现场,尤其用于焊接部处理手工操作、劳动条件差、生产成 本高。
      
      喷淋法 用于安装现场,大型容器内壁用液量低、费用少、速度快,但需配置喷枪及 循环系统。
      
      循环法 用于大型设备,如换热器、管壳处理施工方便,酸液可回用,需配管与泵连 接循环系统。
      
      电化学法 既可用于零部件,又可用电刷法对现场设备表面处理, 技术较复杂,需直流 电源或恒电位仪。
      
      二、酸洗、钝化工艺流程
      
      去油、清理污物→净水部洗→钝化→净水冲洗→吹干
      
      三、酸洗、钝化前的预处理
      
      3.1对制造完工后的不锈钢容器或零部件按图样和工艺文件的要求,对规定项目检查合格后,才能进行酸洗、钝化预处理。
      
      3.2将焊缝及其两侧焊渣、飞溅物清理干净,容器的机加工件表面应用汽油或清洗剂去除油渍等污物。
      
      3.3清除焊缝两侧异物时,应用不锈钢丝刷,不锈钢铲或砂轮清除,清除完毕用净水(水中氯离子含量不超过25mg/l)冲刷干净。
      
      3.4当油污严重时则用3-5%的碱溶液将油污清除,并用净水冲洗干净。
      
      3.5对不锈钢热加工件的氧化皮可用机械喷砂的方法清除,砂必须是纯硅或氧化铝。
      
      3.6制定酸洗、钝化的安全措施,确定必须的用具和劳动防护用品。
      
      四、酸洗、钝化溶液及膏的配方
      
      4.1 酸洗液配方:硝酸(比重1.42)20%,氢氟酸为5%,其余为水。以上为体积百分比。
      
      4.2 酸洗膏配方:盐酸(比重1.19)20毫升,水100毫升,硝酸(比重1.42)30毫升,膨润土150克。
      
      4.3 钝化液配方:硝酸(比重1.42)5%,重铬酸钾4克,其余为水。以上休积百分比,钝化温度为室温。
      
      4.4 钝化膏配方:硝酸(浓度67%)30毫升,重铬酸钾4克,加膨润土(100-200目)搅拌至糊状为止。
      
      五、酸洗钝化操作
      
      5.1 只有进行过预处理的容器或零部件才能进行酸洗钝化处理。
      
      5.2 酸洗液酸洗主要用于较小型未经加工的零部件整体处理,可以用喷刷的方法。溶液温度在21-60℃时,每隔10分钟左右检查一次,直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止。
      
      5.3 酸洗膏酸洗主要适用于大型容器或局部处理。在室温下将酸洗膏外均匀干净设备上(约2-3mm厚),停留一小时后用洁净水或不锈钢丝刷轻轻刷,直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止。
      
      5.4 钝化液主要适用于小型容器或部件整体处理,可以采用浸入或喷刷的方法,当溶液温度在48-60℃时,每20分钟检查一次,当溶液在21-47℃时,每小时检查一次,直至表面生成均匀的钝化膜为止。
      
      5.5 钝化膏主要适用于大型容器或局部处理,在室温下将钝化膏均匀涂在酸洗过的容器表面(约2-3mm),1小时后检查,直至表面生成均匀的钝化膜为止。
      
      5.6 酸洗钝化容器或零部件必须用洁净水将表面冲洗干净,最后用酸性石蕊试纸测试冲洗面的任何处,使PH值在6.5-7.5之间,然后擦干或用压缩空气吹干。
      
      5.7 容器和零部件经酸洗钝化后搬运吊装及存放时禁止磕碰划伤钝化膜。
      
      六、注意事项
      
      6.1 配液时应将水按比例放入耐酸容器中,然后再按比例缓慢加酸,防止倒酸速度过快引起飞溅伤人。
      
      6.2酸洗钝化处理,首次操作应先在小部件局部面上或类似的材料上作试验。
      
      6.3 酸洗过程中,操作人员必须认真仔细,及时观察,防止容器表面腐蚀过重。对碳钢零部件应采取有效措施,防止遭到腐蚀。
      
      6.4 酸洗后不锈钢表面不得有明显的腐蚀痕迹,不得有颜色不均匀的斑纹,焊缝及热加工表面不得有氧化色。
      
      6.5 操作人员在操作时,必须穿好耐酸服,带好手套,口罩与防护眼罩。在容器内酸洗,必须带上检查合格的防毒面具,并在专人监护下进行。
      
      6.6 有防腐要求的奥氏体不锈钢零部件按图样要求进行热处理后,做酸洗钝化处理。
      
      6.7 上述的酸洗钝化配方及操作、浓度、体积比、液体温度和操作时间可根据情况允许做小量适当的调整。酸洗钝化液可重复使用,但必须保证适当的浓度和体积比。
      
      七、检验方法
      
      酸洗钝化处理后的质量检验一般可从以下三个方面来考虑:
      
      1、外观检验
      
      酸洗钝化表面应呈均匀的银白色。不得有明显的腐蚀痕迹,焊缝及热影响区表面不得有氧化色,不得有颜色不均匀的斑痕。
      
      2.残液检验
      
      用酚酞试纸检查表面上残液的冲净程度pH值中性为合格。
      
      3、蓝点试验(钝化膜致密性检验)
      
      酸洗钝化处理质量,根据需要还可采用蓝点试验法来检验:用1克铁氰化钾K3[Fe(CN6)]加3毫升(65%_85%)硝酸HNO3和100毫升水配制成溶液(宜现用现配)。然后用滤纸浸渍溶液后,贴附于待测表面或直接将溶液涂、滴于待测表面,30秒内观察表面显现蓝点情况,有蓝点为不合格。需注意的是该试验需待酸洗钝化表面基本干燥后进行,试验后对试验液也应冲洗干净。
      
      蓝点试验法的基本原理为:若表面钝化膜不完善或有铁离子污染,就会有游离的铁离子存在,那么即可发生如下反应: Fe2++K3[Fe(CN)6] =KFe[Fe(CN)6]↓(深蓝色)+2K+
      
      蓝点检验法一般应用于不锈钢化工容器制造,这是一种非常严格的检验方法,为使检验通过,必须严格遵守工艺规程。
      
      4、检验钝化表面碳钢微粒:将8克CuSO4溶于500毫升蒸馏水中,加入2~3毫升H2SO4,然后将配置的溶液滴于钝化表面,保持湿润,在6分钟内不出现铜析出为合格。
      
      不锈钢罐采用酸洗钝化膏进行酸洗钝化,可形成的氧化膜致密完整,酸洗钝化膏不加入硫化物和氧化物,膏剂中的氯离子得到严格控制,不锈钢罐酸洗钝化膏对焊接接头的抗晶及腐蚀性能是安全的,提高了不锈钢罐的耐腐蚀性。也可以运用于一系列不锈钢材质储罐,如不锈钢过滤罐、不锈钢搅拌罐、不锈钢水箱等。
      
      建议:
      
      1.不锈钢放置要有专用的场地,一定要铺木板或橡胶皮,严禁与碳钢混放;
      
      2.各类加工设备,如滚板机、剪板机台等要进行清洗处理,滚轴、压角要涂刷清漆,保证不锈钢不与碳钢直接接触;
      
      3.工装夹具采用不锈钢材料或衬垫不锈钢;
      
      4.酸洗的钢丝刷要用不锈钢材质钢丝刷。中国钢管信息港首次发布
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