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不锈钢酸洗钝化原理和钝化的方法与工艺!

发布时间:2011-02-08 10:01:26点击:685

原理

不锈钢的耐腐蚀性主要是由于表面覆盖了一层非常薄的(约1nm)致密的钝化膜,这是不锈钢保护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特性,不应被视为腐蚀完全停止,而是形成扩散阻层,大大降低了阳极反应速度。通常,当有还原剂(如氯离子)时,它们倾向于破坏薄膜,而当氧化剂(如空气)存在时,它们可以保持或修复薄膜。

当不锈钢工件放在空气中时,它们会形成一层氧化膜,但这种膜的保护不够完美。为了保证钝化膜的完整性和稳定性,通常必须首先彻底清洁,包括碱性清洗和酸性清洗,然后使用氧化剂进行钝化。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件,确保形成高质量的钝化膜。由于酸液的化学活性使不锈钢表面的溶解率高于表面上的其他部分,因此酸洗可以使整个表面均匀平衡,去除一些原本容易引起腐蚀的隐患。但更重要的是,通过酸洗和钝化,铁和铁的氧化物比铬和铬的氧化物更容易溶解,从而去除贫瘠的铬层,导致不锈钢表面的铬富集。这种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。通过电化学改性处理,可以使钝化膜具有多层结构,在阻层中形成CRO3或CR2O,或者形成玻璃状氧化膜,从而使不锈钢发挥的耐腐蚀性,不同的钝化处理也会影响膜的成分和结构,从而影响不锈性。

国内外学者对不锈钢钝化膜的产生进行了大量的研究。以北京科技大学近年来对316L钢钝化膜光电子能谱(xps)的研究为例,简要介绍[1]。不锈钢钝化是由于某种原因导致表层溶解和水分子吸附,在氧化剂的催化作用下,形成氧化物和氢氧化物,并与CR、Ni、Mo元素发生转化反应,终形成稳定的相膜,防止膜的损坏和腐蚀。

方法与工艺

3.1处理方法比较酸洗钝化。

根据不同的操作方法,对不锈钢设备和零件进行酸洗钝化处理,如下:

浸渍方法:适用于可放置酸洗槽或钝化槽的部件,但不适用于大型设备。酸洗液可长期使用,生产效率高,成本低;大体积设备充满酸性浸渍物,消耗过大。

涂装法适用于物工操作、劳动条件差、酸液无法回收的大型设备内部表面和局部处理。

膏方法:用于安装或维护现场,特别是对焊接部门进行人工操作,劳动条件差,生产成本高。

喷淋方法:用于安装现场,大容器内壁用量低,成本低,速度快,但需要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,酸可回用,但需要配管与泵连接循环系统。

电化学方法:现场设备表面处理技术复杂,既可用于零件,又可用电刷,需要直流电源或恒定电位仪。

根据ASTMA380-1999,3.2.1通用处理,仅以300系列不锈钢为例,

(1)酸洗剂HNO36%~25% HF0.5%~8%(体积分);温度21~60℃;时间根据需要;或柠檬酸铵5%~10%(质量分数);温度49~71℃;时间10~60min。

(2)钝化剂HNO320%~50%(体积分数);温度49~71℃;时间10~30min;或温度2l~38℃;时间30~60min;或药剂HNO320%~50% Na2Cr20720%~6%(质量分数);温度49~51℃;时间15~30min;或温度21~38℃;时间30~60min。

(3)除鳞酸洗剂H2SO48%~11%(体积分);6时间5~45min;以及药剂HNO36%~25% HF0.5%~8%(体积分);21~60℃;或HNO315%~25% HFL%(体积分)。

3.2.2膏剂法处理。

(1)以新型设备广州石化尿素不锈钢内表面焊缝局部钝化及母材料钝化及维修表面打磨焊缝为例,酸洗膏:

将25%HNO~ 4%HF 7l%冷凝水(体积分)与BaSO,调至糊状。钝化膏:

K2Cr207与BaSO7将30%HNO3或25%HNO3 1%(质量分数)调整成糊状。涂层表面5~30分钟,用冷凝水冲洗至pH=7,也可采用喷洒过氧化氢的化学钝化法对单台设备进行喷洒。

(2)酸洗钝化膏,以上海大明铁厂专利为例:

作为钝化剂(HNN38%~14%);

硬脂酸镁2.2%~2.7%(作为增稠剂)HFl0%~15%(作为腐蚀剂)

多聚磷酸钠2.3%%~2.8%(作缓蚀剂);水(调节粘度)60%~70%。

电化学法处理3.2.3。

以厦门大学专利为例,其处理方法是:将待处理的不锈钢工件做为阳极,操纵恒定电位开展阳极化,或是将不锈钢工件先做为阴极,操纵恒定电位开展阴极化,随后将不锈钢工件做为阳极,操纵恒定电位开展阳极化,并持续更改其恒定电位开展钝化,电解液溶液均选用HNN03。经那样处理后,不锈钢钝化膜特性提升,耐腐蚀特性大幅度提升。点蚀临界电位(EB)提升1000mv左右(在3%Nacl中),耐腐蚀特性提升三个量级(在45℃的20%~30%H2S04中)。

应用范围

4.1酸洗钝化处理不锈钢设备制造过程。

切削加工后的清洗和酸洗钝化,4.1.1.1。

不锈钢工件锈钢工件表面通常残留铁屑、钢末和冷却乳液等污垢,导致不锈钢表面有污渍和生锈。因此,应去除油污,然后用硝酸盐清洗,不仅可以去除铁屑,还可以钝化。

4.1.2焊前后清洗及酸洗钝化。

由于脂肪是氢的来源,在不去除脂肪的焊缝中会形成孔隙,而低熔点金属污染(如富锌油漆)在焊接后会导致裂缝,因此不锈钢焊接前必须清洁坡口和两侧20mm内的表面,油可以用丙酮擦洗,油漆应先用砂布或不锈钢丝刷去除,然后用丙酮清洁。不锈钢设备制造,无论采用何种焊接技术,焊接后都应进行清洗,所有焊渣、飞溅物、污渍、氧化物等均应清除,清除方法包括机械清洗和化学清洗。机械清洗有抛光、抛光和喷砂、喷砂等,避免使用碳钢刷,以防止表面生锈。为了获得的耐腐蚀性能,它可以浸泡在混合液体中,或使用酸性冲洗钝化软膏。事实上,41械式清洗和化学清洗经常结合使用。

4.1.3锻铸件的清洗。

不锈钢工件经过锻造等热加工后,表面通常有一层氧化皮、润滑剂或氧化物污染,包括石墨、二硫化钼、二氧化碳等污染物。应通过喷丸、盐浴处理和多种酸洗处理。例如,美国不锈钢涡轮机的叶片处理过程是:盐浴(10min)→水淬水(2.5min)→硫酸洗涤(2min)→冷水洗涤(2min)→碱性高锰酸洗浴(10min)→冷水洗涤(2min)→冷水洗涤(1min)→冷水洗涤(1min)→冷水洗涤(1min)→冷风干燥。

4.2酸洗钝化处理后新装置投产。

许多大型化学、化学纤维、化学和其他设备的不锈钢设备和管道需要酸洗和钝化才能投入生产和开始工作。虽然该设备已经在制造商中进行了酸洗,以去除焊渣和氧化皮,但在储存、运输和安装过程中不可避免地会造成油脂、沙子和铁锈的污染。为了保证设备和设备试运行产品(特别是化工中间体和精制产品)的质量能够满足要求,并确保试运行的成功,必须进行酸洗和钝化。例如,H2O2生产装置、不锈钢设备和管道必须在投产前清洗,否则如果有污垢,重金属离子会使催化剂中毒。此外,如果金属表面有油和游离铁离子,会分解H2O2,大量热量会剧烈释放,引起火灾甚至爆炸。同样,微量油污和金属颗粒也可能产生火花,造成严重后果。

4.3酸洗钝化处理现场检修。

聚乙烯醇(PV)精制对苯二甲酸(PTA)。


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