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不锈钢的酸洗钝化相关知识

发布时间:2022-08-11 06:30:00点击:72

必要性

奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温氧化性、良好的低温性能和优异的机械加工性能。因此,广泛应用于化工、石油、动力、核工程、航空航天、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的是防腐和防锈。不锈钢的耐腐蚀性主要取决于表面钝化膜。如果膜不完整或有缺陷,不锈钢仍会被腐蚀。工程中通常进行酸洗钝化,使不锈钢的耐腐蚀潜力更大。不锈钢设备及部件在成型、组装、焊接、焊接检查(如探伤、耐压试验)、施工标记等过程中,会带来表面油污、铁锈、非金属污垢、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等。,影响不锈钢设备及部件的表面质量,破坏其表面的氧化膜,降低钢材的综合耐腐蚀性和局部耐腐蚀性(包括点蚀、缝隙腐蚀),甚至导致应力腐蚀破裂。

不锈钢表面清洗、酸洗和钝化不仅能限度地提高耐腐蚀性,还能防止产品污染,获得美观效果。GB压力容器150规定,“不锈钢和复合钢板制成的容器表面应酸洗钝化”。这一规定是针对石化中使用的压力容器,因为这些设备用于与腐蚀介质直接接触的场合,需要从保证耐腐蚀性和耐腐蚀性的角度提出酸洗钝化。对于其他工业部门,如果不是为了防腐,只是基于清洁和美观的要求,而不锈钢则不需要酸洗钝化。但不锈钢设备的焊缝也需要酸洗钝化。对于核工程,除酸洗钝化外,还应采用高纯度介质进行终精细清洗或机械、化学和电解抛光。

原理

不锈钢的耐腐蚀性主要是由于表面覆盖一层极薄(约1)nm)致密钝化膜是不锈钢保护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特性,不应视为完全停止腐蚀,而应形成扩散阻挡层,大大降低阳极反应速度。通常,当氧化剂(如空气)存在时,有还原剂(如氯离子)倾向于破坏膜或修复膜。

放置在空气中的不锈钢工件会形成氧化膜,但保护性不完善。通常先彻底清洗,包括碱洗和酸洗,然后用氧化剂钝化,以确保钝化膜的完整性和稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件,保证形成优质钝化膜。酸洗使不锈钢平均表面10μm厚表面被腐蚀,酸液的化学活性使缺陷部位的溶解率高于表面其他部位,因此酸洗可使整个表面均匀平衡,去除一些容易引起腐蚀的隐患。但更重要的是,通过酸洗钝化,铁和铁的氧化物比铬和铬的氧化物溶解,去除贫铬层,导致铬在不锈钢表面丰富,富铬钝化膜的电位可以达到+(SCE),接近贵金属的电位提高了耐腐蚀性的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分和结构,从而影响不锈蚀。例如,通过电化学改性处理,钝化膜可以具有多层结构,并在阻挡层中形成CrO3或Cr2O3、或形成玻璃氧化膜,使不锈钢能发挥的耐腐蚀性。

国内外学者对不锈钢钝化膜的生成进行了大量的研究。近年来,北京科技大学对316L钢钝化膜光电子能谱(xps)以研究为例[1]。不锈钢钝化是由于某种原因溶解表层,吸附水分子,在氧化剂的催化作用下形成氧化物和氢氧化物,形成不锈钢cr,Ni,Mo元素发生转换反应,终形成稳定的成相膜,防止膜的破坏和腐蚀。

方法与工艺

3.酸洗钝化处理方法比较

根据不同的操作,不锈钢设备和零件酸洗钝化的方法有很多,对比如下:

浸渍方法:用于可放入酸洗槽或钝化槽的零件,但不适合大型设备。酸洗液可长期使用,生产效率高,成本低;大容积设备充满酸浸渍剂。

涂装方法适用于大型设备的内表面和局部处理,物工操作,劳动条件差,酸液无法回收。

膏法:用于安装或维修现场,特别是焊接部处理手工操作,劳动条件差,生产成本高。

喷淋方法:用于安装现场,大容器内壁液量低,成本低,速度快,但需配备喷枪和循环系统。

循环方法:用于换热器等大型设备,管壳处理施工方便,酸液可回用,但需配管与泵连接循环系统

电化学法:既可用于零件,也可用于现场设备表面处理技术复杂,需要DC电源或恒电位仪。

3.2.1ASTMA380-1999,仅以300系列不锈钢为例,

(1)酸洗剂HNO36%~25%+HF0.5%~8%(体积分数)℃;时间要求;或药剂柠檬酸铵5%~10%(质量分数)℃;时间10~60min。

(2)钝化剂HNO320%~50%(体积分数)℃;时间10~30min;或温度2l~38℃;时间30~60min;或药剂HNO320%~50%+Na2Cr207H2022%~6%(质量分数)℃;时间15~30min;或温度21~38℃;时间30~60min。

(3)除鳞酸洗剂H2SO48%~11%(体积分数)℃;6时间5~45min;及药剂HNO36%~25%+HF0.5%~8%(体积分数)℃;或HNO315%~25%+HFl%-8%(体积分数)。

3.2.2

(1)以广州石化尿素不锈钢新设备内表面焊缝、母材钝化、维修表面抛光焊缝局部钝化为例,酸洗膏:

25%HNO~+4%HF+7l%冷凝水(体积分数)BaSO,调整到糊状。钝化膏:

30%HNO3或25%HNO3+1%(质量分数)K2Cr207与BaSO7调至糊状。涂层表面5~300。min,用冷凝水冲洗至pH=7、单台设备也可采用喷洒过氧化氢的化学钝化法。

(2)以上海大明铁厂专利为例。酸洗钝化膏:

HN038%~14%(作为钝化剂);

HFl0%~15%(腐蚀剂);硬脂酸镁2.2%~2.7%(增稠剂)

硝酸镁60%~70%(作为填料,提高附着力和渗透性);多聚磷酸钠2.3%~2.8%(作为缓蚀剂);水(调节粘度)。

3.3

以厦门大学专利为例,处理方法为:处理不锈钢工件为阳极,控制恒电位阳极化处理,或不锈钢工件为阴极,控制恒电位阴极化处理,不锈钢工件为阳极,控制恒电位阳极化处理,继续改变恒电位钝化处理,电解质溶液采用HN03.经过这种处理,不锈钢钝化膜的性质得到了提高,耐腐蚀性得到了极大的提高。点蚀临界电位(Eb)提高约1000mV(在3%NaCl中),抗均匀腐蚀性能提高三个数量级(455)℃的20%~30%H2S04中)。

应用范围

4.1不锈钢设备制造过程中的酸洗钝化处理

4.1.1切削后的清洗和酸洗钝化

不锈钢工件切割后,表面通常会残留铁屑、钢末、冷却乳液等污垢,使不锈钢表面出现污渍和锈蚀。因此,应进行脱脂和除油,然后用硝酸清洗,不仅去除铁屑和钢末,而且钝化。

4.1.2焊接前后的清洗和酸洗钝化

由于油是氢的来源,在没有去除油的焊缝中会形成气孔,而低熔点金属污染(如富锌漆)会导致焊接后开裂,因此坡口和两侧必须在不锈钢焊接前20mm内表面清洁,油可用丙酮擦洗,油漆锈应先用砂布或不锈钢丝刷清除,然后用丙酮擦洗。无论采用什么焊接技术,焊接后都应清洗不锈钢设备。所有焊渣、飞溅物、污渍和氧化物应清除。清洗方法包括机械清洗和化学清洗。机械清洗包括抛光、抛光和喷砂喷丸,应避免使用碳钢刷,防止表面生锈。为了获得的耐腐蚀性,它可以浸泡在里面HNO3


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