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不锈钢酸洗钝化处理的原理、方法以及注意事项讲解

发布时间:2021-05-24 14:51:18点击:431

一、酸洗钝化的基本原理。

由于加入较高Cr元素(如316LW(Cr)=16.00~18.00)后,易氧化且能在钢表面快速形成致密的Cr2O3氧化膜,从而使钢电极电位及抗氧化介质腐蚀能力提高,因此不锈钢的耐腐蚀性能主要依赖于其表面覆盖的极薄(约1nm)钝化膜,该钝化膜是不锈钢的基本防护屏障,当钝化膜不完全或有缺陷时,不锈钢仍会受到腐蚀。

在船内吊运、组装、焊接、焊缝检查(如着色探伤、耐压试验)以及加工过程中产生的表面油污、划痕、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅等,都会对不锈钢表面造成影响,对不锈钢表面钝化膜造成破坏,降低表面耐蚀性,还容易与后装化学品中的腐蚀介质共同作用,引发点蚀、晶间腐蚀甚至应力腐蚀开裂。

GB150-1998《钢制压力容器》规定:“对不锈钢有防腐要求的容器,其表面应采用酸洗钝化处理”。另外,不锈钢化学品船还因装载多种不同的化学品,对防止货物污染有较高的要求,而国产不锈钢表面质量较差,通常应对不锈钢设备、附件进行机械、化学或电解抛光等精整处理后再清洗、酸洗钝化使不锈钢具有较强的耐蚀性。

不锈化学品船在操作中一般采用海水洗舱的工艺,海水中含有大量的氯离子,对钝化膜有很大的腐蚀作用,而工况恶劣时进行酸洗钝化更是必不可少的。

不锈钢钝化膜具有动态特性,不应被视为完全停止腐蚀,而是在形成扩散保护层时,通常在有还原剂(如氯离子)的情况下,会破坏钝化膜,而在有氧化剂(如空气)的情况下,则会保护和修复钝化膜。

放入空气中的不锈钢会形成一层氧化膜,但该膜的保护性并不很好,酸洗后不锈钢表面平均有厚度为10μm的一层被腐蚀掉,而酸洗钝化时,缺陷部位的溶解率较其他部位高,所以酸洗可以使整个表面趋于均匀平衡,更重要的是,通过酸洗钝化,可以使铁和铁的氧化物比铬和铬的氧化物更容易溶解,去除贫铬层,使不锈钢表面富铬,并在氧化剂钝化作用下使表面产生完全稳定的钝化膜,这样富铬钝化膜的电位可以达到+1.0V(SCE),接近贵金属的电位,提高了耐腐蚀的稳定性。

二、酸洗钝化方法。

不锈钢酸洗钝化主要有浸渍法、膏剂法、涂刷法、喷淋法、循环法和电化法6种方法,其中,浸渍法、膏剂法和喷淋法较适合不锈钢化学品船及设备的酸洗钝化。

1.浸渍法:

本法适用于不锈钢管、弯头、小件等部位,处理效果。由于可充分浸没于酸洗钝化溶液中,使表面反应完全,钝化成膜紧密均匀。该方法适用于连续操作,但随着反应浓度的降低需要不断补充新液。它的缺点是,受酸性介质槽形状和容量的限制,不适用于大容量设备和形状过长过宽的管道;长期不会因溶液挥发等原因造成效果下降,需要专用场地、酸性介质槽和加热设备。

2.膏剂法:

目前,不锈钢酸洗钝化膏已在国内广泛使用,并有系列产品供应,其主要成分为硝酸、氢氟酸、缓蚀剂、粘合剂等按一定比例配制而成,船标CB/T3595-94CB/T3595-94有具体的检验规则,手工操作,适合现场施工,可用于不锈钢化学品船的焊缝处理、焊接变色、甲板顶部、拐角死角、扶梯背面及液舱内大面积涂抹钝化。

膏剂工艺的优点是不需要特殊设备和场地,不需要加热设备,现场操作灵活,酸洗钝化一次完成,独立性强;钝化膏保质期长,每次涂抹处理均用新的钝化膏一次性,表面一层钝化结束即停止,不易过腐蚀,不受后续冲洗时间限制,焊缝等薄弱部位也可加强钝化。其不足之处是操作环境差,劳动强度大,成本高,对不锈钢管道的内壁处理效果稍差,需与其他方法联合使用。

3.喷淋法:

适用于现场固定、封闭环境的单一产品或内部结构简单的设备进行酸洗钝化,如板材生产线上的喷淋酸洗工序,对不锈钢化学品船,可进行液货舱内壁酸洗。它具有连续运行速度快、操作方法简单、对工人腐蚀影响小、移液过程可以把管线酸洗干净、溶剂利用率较高等优点。此方法的局限性较大,例如:

1.液舱脚手架应全部拆除,液舱内及管系应清洁干净,管路内不得有残渣、杂质等。

2.所有深井泵、阀门、洗舱机等全船液体和货物系统都要调试好备用。

3.酸洗液在舱内停留时间过长,将发生反应导致不锈钢过腐蚀,因此必须连续作业,船厂必须高度配合,做好大量清洗用水的准备,如遇停电、停水、停工,将造成严重后果。

4.废酸液及废水排放须有较大容器盛放或暂时启用一舱代替,但应尽快中和排放,以免腐蚀舱体。

5.随着反应时间的延长,溶液杂质含量的增加,酸洗液中有效成分逐渐减少,应随时检查溶液浓度,及时补充新液。

6.甲板、四壁、死角、扶梯后部等部位的喷雾停留时间较短,酸洗效果略差于底板。

三、酸洗钝化处理注意事项

1.酸洗钝化前处理:不锈钢表面如有油脂等污垢,会影响酸洗钝化质量,一般应先用碱性洗涤剂等清洗液进行内壁清洗。

2.控制酸洗液/软膏和清洗水中的氯离子浓度:氯离子含量过高会破坏不锈钢钝化膜,部分不锈钢酸洗液/软膏采用了添加盐酸、高氯酸等含氯离子的腐蚀介质作为主剂或助剂来去除表面氧化层,对于防止腐蚀是不利的,在检验时应加以控制,如船标CB/T3595-94中所规定,不锈钢酸洗钝化膏的氯离子含量应控制在25ppm~100ppm之间。此外对清洗水中的氯离子含量也要控制在25PPM以下,施工时在自来水中加入氯离子缓蚀剂硝酸钠即可达到要求。

3.废水中和环保排放:对于酸洗钝化废水,应符合环保排放标准,如含氟废水可加入石灰乳或氯化钙处理,含铬废水可加入硫酸亚铁还原处理等。

四、酸洗钝化质量检查。

根据CB/T3595-94、国际标准ISO15730等有关规定,不锈钢电解抛光、打磨抛光和酸洗钝化处理后的表面钝化膜检验可参照船标《不锈钢酸洗钝化膏》ISO15730等有关规定进行,一般分为:外观检验、化学检验、化学检验。另外,化学检验还主要采用人造海水挂片腐蚀试验、硫酸铜滴定试验、高铁氰化钾滴定试验、高铁氰化钾滴定试验等有关规定:

1.外表检查:不锈钢酸洗钝化表面应为均匀的银白色、光洁、美观、无明显的腐蚀痕迹、焊缝和热影响区应无氧化色、无色斑。

2.残留检测:用酚酞试纸检测不锈钢表面残留液体的冲刷强度,PH值中性为合格。

3.蓝点测试法:蓝点测试法的基本原理是,如果表面钝化膜不完全或被铁离子污染,就会有游离的铁离子存在,铁氰化钾溶液与铁离子发生反应产生蓝色沉淀,反应形式如下:

k++Fe+2+[Fe(CN)6]-3+KFe[Fe(CN)6]-2

以100毫升的烧杯将10g铁氰化钾溶于50ml蒸馏水中,溶解后加入30ml浓硝酸,然后移入1000毫升的容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度,即为蓝点检查液,贮存一周。检测方法:将蓝点检测液滴在贴在不锈钢表面的试纸上,30秒钟后试纸上显示蓝点,表明不合格。要注意的是,化学试验会破坏不锈钢的钝化膜,一般可采用试板与产品同时酸洗钝化,然后在试板上进行上述试验。


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