不銹鋼設(shè)備及零部件酸洗鈍化技術(shù)

馬柏強(qiáng)

摘要：在不銹鋼使用的過程中，隨著使用環(huán)境的不同會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重的情況會(huì)影響不銹鋼的使用壽命。因此，在使用前要對(duì)不銹鋼設(shè)備及零部件進(jìn)行酸洗鈍化來(lái)延長(zhǎng)其使用壽命。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；設(shè)備零件；酸洗鈍化

前言

不銹鋼的酸洗鈍化工藝對(duì)不銹鋼的表面質(zhì)量有著重要的影響，鈍化工藝不好會(huì)嚴(yán)重影響著使用壽命。因此，我們要根據(jù)使用環(huán)境的不同采用不同的鈍化工藝進(jìn)行鈍化，保證不銹鋼的使用效果。

1.酸洗鈍化的機(jī)理

奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性能，而且還有較好的冷熱加工性能，因而被廣泛應(yīng)用于制造各類具有防腐蝕性能的設(shè)備。在奧氏體不銹鋼表面形成的鈍化膜，對(duì)其耐蝕性能有很大的改善，而不銹鋼的鈍化膜主要是通過對(duì)其表面進(jìn)行酸洗和鈍化處理得來(lái)。金屬經(jīng)氧化性介質(zhì)處理后，其腐蝕速率比處理前有顯著下降的現(xiàn)象稱為金屬的鈍化。不銹鋼較耐腐蝕主要是因鋼中含有較高含量的鉻、鎳、鉬等元素，如316L，鉻含量為16～18，鎳含量為10～14，鉬含量為2～3），這些元素易于氧化，與鈍化試劑反應(yīng)后，能在鋼的表面形成致密的氧化膜（約為1mm）。鈍化膜結(jié)構(gòu)連續(xù)、致密且質(zhì)地堅(jiān)硬，通常不會(huì)因受到外界環(huán)境的侵蝕而破壞。同時(shí)，也由于它的化學(xué)勢(shì)能較低，對(duì)許多介質(zhì)呈現(xiàn)反應(yīng)惰性。從而有效阻止了腐蝕反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，保護(hù)基體不再被進(jìn)一步腐蝕，起到了一定的保護(hù)效果。鈍化膜在鹵素離子長(zhǎng)期作用下容易受到破壞，在制造和安裝（包括酸洗鈍化和水壓試驗(yàn)等）過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鹵素離子（如氯離子）的含量。同時(shí)，對(duì)不銹鋼設(shè)備介質(zhì)表面的酸洗鈍化提出更高的要求，可增強(qiáng)材質(zhì)的防腐蝕能力，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命或檢修周期。

2.酸洗鈍化的方法和工藝過程

不銹鋼的鈍化處理一般用氧化性較強(qiáng)的硝酸溶液來(lái)進(jìn)行。為了確保鈍化處理的效果，在鈍化前，必須對(duì)待鈍化表面進(jìn)行酸洗。整個(gè)處理過程稱之為酸洗鈍化處理。酸洗鈍化的方法有浸漬法、膏劑法、噴淋法、循環(huán)法等，一般核電和海水淡化等不銹鋼設(shè)備的酸洗鈍化主要采用浸漬法和膏劑法。為確保核電和海水淡化等不銹鋼設(shè)備的酸洗鈍化質(zhì)量，酸洗鈍化應(yīng)首先考慮用酸洗鈍化液浸漬方法，在不便于采用浸漬的情況下，才考慮用涂刷酸洗鈍化膏的方式。對(duì)零部件的處理常以浸漬法為主，膏劑法主要用于已制造成形設(shè)備的表面處理，或在檢修現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備表面和焊接部位的處理。

3.酸洗鈍化中技術(shù)要求

3.1 表面預(yù)處理

去除母材和焊縫表面的飛濺、焊渣、咬邊、凸凹不平、油污等，一般用機(jī)械處理和化學(xué)處理兩種方法進(jìn)行。用手持式打磨機(jī)磨平焊接接頭表面的飛濺、焊渣、咬邊，此過程非常關(guān)鍵，表面的光潔度將直接影響到成膜的好壞。清洗時(shí)所用刷子材質(zhì)必須是不銹鋼的，油污雜質(zhì)可用堿液清洗，然后用水清洗干凈。

3.2 酸洗和鈍化

根據(jù)不銹鋼設(shè)備工藝技術(shù)要求，無(wú)論是浸漬法和膏劑法，一般采用二合一方法（俗稱一步洗）較多。酸洗鈍化處理與酸洗鈍化液的濃度、環(huán)境溫度和接觸時(shí)間三者有關(guān)，必須嚴(yán)格按照酸洗鈍化技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行操作。溫度過低，酸洗鈍化會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品鈍化膜的不完整性，處理應(yīng)在大于1O℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行。一般來(lái)說，提高酸洗鈍化溫度會(huì)加速和改善清洗效果，但也可能帶來(lái)導(dǎo)致增加表面污染或損壞的危險(xiǎn)，即所謂。過酸洗。。最終沖洗必須用氯離子濃度小于25mg/L的去離子水沖洗。

3.3 后期處理

酸洗鈍化后對(duì)鈍化表面需采取一定的保護(hù)措施，以防鈍化膜（約1nm厚）的破壞。形成的鈍化膜不宜接觸硬物，禁止焊接和打磨等。ASTM/A38O《不銹鋼制品和設(shè)備的清潔、除銹和鈍化》中強(qiáng)調(diào)指出鈍化膜的保護(hù)貫穿制造、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、存放、安裝等步驟，并且還規(guī)定不得用聚氯乙烯等作為包裝材料。聚氯乙烯材料在陽(yáng)光或紫外光的作用下，會(huì)對(duì)不銹鋼產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

4.主要方法和步驟及鈍化時(shí)間

第一步為堿洗。碳鋼板材表面含有大量的FeO，不需要經(jīng)過特殊的堿溶液處理，一般直接采用酸洗方法清除氧化鐵皮。對(duì)于不銹鋼，通常其氧化鐵皮有三層，內(nèi)層是Cr2O3和Cr2O3.FeO的尖晶石結(jié)構(gòu)，中間層為Fe3O4，外層是Fe2O4，去除氧化鐵皮的主要困難是由于內(nèi)層的Cr2O3.FeO和外層的Fe3O4都難溶于酸，為此必須采取一定措施。不銹鋼中形成的Cr2O3和尖晶石Cr2O3.FeO使酸洗變得困難，但其在堿溶液中卻易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易溶于水溶液的鉻酸鈉。通過一系列的復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，氧化鐵皮中具有強(qiáng)耐酸性的尖晶石氧化物發(fā)生分解，并進(jìn)一步與堿溶液反應(yīng)，生成鉻、錳酸的鈉鹽。為了提高鈍化質(zhì)量，清除酒罐表面含有的油脂、有機(jī)物、污點(diǎn)與粉塵等物質(zhì)，在鈍化前要對(duì)酒罐內(nèi)壁先進(jìn)行堿液清洗。

第二步為水洗。水洗主要是為了清除堿洗殘留液，需用酒廠純化水沖洗，沖洗完的廢水直接排走。

第三步酸洗鈍化。酸洗可以使不銹鋼缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，整個(gè)表面趨于均勻平衡，清除掉一些原來(lái)容易造成腐蝕的隱患。同時(shí)使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優(yōu)先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼表面富集，再通過鈍化液鈍化，使富鉻鈍化膜的電位接近貴金屬的電位，提高不銹鋼抗腐蝕的穩(wěn)定性。所以酸洗可以為鈍化處理創(chuàng)造條件，保證形成優(yōu)質(zhì)的鈍化膜。第四步用純化水沖洗。參照生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，分別測(cè)量進(jìn)罐水和出罐水（直接排走）的色度、濁度、嗅和味、PH、電導(dǎo)率，當(dāng)二者基本一致且相關(guān)指標(biāo)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)后停止清洗。

鈍化反應(yīng)的時(shí)間受溫度和鈍化液的氧化能力的影響，溫度較低時(shí)，鈍化液活性不強(qiáng)，反應(yīng)進(jìn)行較慢，溫度較高時(shí)，反應(yīng)不停止；當(dāng)鈍化液氧化能力強(qiáng)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間短，當(dāng)鈍化液氧化能力弱時(shí)，反應(yīng)時(shí)間慢。鈍化反應(yīng)的時(shí)間選擇是比較好掌握的。只要反應(yīng)產(chǎn)生的紅棕色氣體停止，說明鈍化膜已經(jīng)形成，阻隔了鈍化液與板材的反應(yīng)，所以，只要產(chǎn)生的紅棕色氣體停止，反應(yīng)就充分完成。

5.結(jié)束語(yǔ)

在不銹鋼酸洗鈍化的過程中，我們要對(duì)酸洗鈍化工藝和時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保證酸洗鈍化的效果，提高不銹鋼的使用壽命。

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