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介紹不鏽鋼的酸洗鈍化原理!


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1酸洗鈍化原理

不鏽鋼的耐腐蝕性主要是因為在鋼中添加了較高含量的Cr元素(如316L W(Cr)=16.00~18.00),Cr 元素易於氧化,能在鋼的錶面迅速形成緻密的Cr2O3氧化膜,使鋼的電極電位和在氧化介質中的耐蝕性發生突變性提高,不鏽鋼的耐腐蝕效能主要依靠錶面改寫的這一層極薄的(約1nm)緻密的鈍化膜,這層鈍化膜與腐蝕介質隔離,是不鏽鋼防護的基本屏障,如果鈍化膜不完整或有缺陷被破壞,不鏽鋼仍會被腐蝕。

不鏽鋼化學品船在內膽板材、裝置及附件的弔運、裝配、焊接、焊縫檢查(如著色探傷、耐壓實驗)及加工過程中帶來的錶面油汙、劃傷、鐵鏽、雜質、低熔點金屬汙染物、油漆、焊渣、飛濺物等,這些物質影響了不鏽鋼錶面質量,破壞了其錶面鈍化膜,降低了錶面耐蝕性,還易與以後載運的化學品中的腐蝕介質共同作用,引發點蝕、晶間腐蝕、甚至會導致應力腐蝕開裂。

在GB150《壓力容器》中規定:“有防腐要求的不鏽鋼製造的容器錶面應進行酸洗鈍化“。不鏽鋼化學品船還由於載運多種不同的化學品,對防止貨品汙染有很高的要求,而國產不鏽鋼板錶面質量相對較差,通常應對不鏽鋼板、裝置、附件進行機械、化學或電解拋光等精整處理後再清洗、酸洗鈍化,使不鏽鋼具有更強的耐蝕力。

不鏽鋼化學品船在營運中通常有使用海水洗艙的工序, 海水中富含氯離子,對鈍化膜具有較大的腐蝕作用,工況惡劣,進行酸洗鈍化更是不可缺少。

不鏽鋼鈍化膜具有動態特徵,不應看作腐蝕完全停止,而是在形成擴散的保護層,通常在有還原劑(如氯離子)的情況下傾向於破壞鈍化膜,而在氧化劑(如空氣)存在時能保護和修複鈍化膜。

不鏽鋼放置於空氣中會形成氧化膜,但這種膜的保護性不夠完善,透過酸洗使不鏽鋼錶面平均有厚度為10μm的一層錶面被腐蝕掉,酸液的化學活性使得缺陷部位的溶解率比錶面上其他部位高,因此酸洗可使整個錶面趨於均勻平衡,更重要的是,透過酸洗鈍化,使鐵及鐵的氧化物比鉻和鉻的氧化物優先溶解,去掉了貧鉻層,使不鏽鋼錶面富鉻,在氧化劑鈍化作用下使錶面產生完整穩定的鈍化膜,這種富鉻鈍化膜的電位可達+1.0V(SCE),接近貴金屬的電位,提高了抗腐蝕的穩定性。

2酸洗鈍化方式

根據操作方式不同,不鏽鋼酸洗鈍化處理主要有浸漬法、膏劑法、塗刷法、噴淋法、迴圈法、電化學法等6種方法,其中,浸漬法、膏劑法、噴淋法比較適用於不鏽鋼化學品船及裝置的酸洗鈍化。

一、浸漬法:

不鏽鋼管線、彎頭、小件等最適用該法,且處理效果最好。因為處理件可充分浸泡在酸洗鈍化液中,錶面反應完全、鈍化成膜緻密均勻。川東造船廠利用本廠酸洗車間批次酸洗“寧化417”不鏽鋼管線,取得了較好的效果。該法適合連續批次作業,但需隨溶液反應濃度降低而不斷補充新液。其缺點是受酸槽形狀及容量的限制,不適合大容量裝置及形狀過長過寬的管線;長期不用會因溶液揮發等原因而效果下降,需要專用場地、酸池及加熱裝置。

二、膏劑法:

不鏽鋼酸洗鈍化膏目前已在國內廣泛使用並有系列產品供應,主要成分由硝酸、氫氟酸、緩蝕劑、粘稠劑等按一定比例組成,船標《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595-94 有具體的檢驗規則,手工操作,適合現場施工,對不鏽鋼化學品船焊縫處理、焊接變色、甲板頂部、拐角死角、扶梯背面及液艙內大面積的塗抹鈍化都適用。

膏劑法的優點是不需要專用裝置和場地,不需要加熱裝置,現場操作靈活,酸洗鈍化一次完成,獨立性強;鈍化膏保質期長,每次塗抹處理都用新的鈍化膏一次性使用,錶面一層鈍化結束後反應即停止,不易過腐蝕,不受後續沖洗時間限制,焊縫等薄弱環節還可以加強鈍化。缺點是工人操作環境差,勞動強度高,成本較高,對不鏽鋼管線內壁處理效果稍差,需結合其它方法。

三、噴淋法:

適合於場地固定,封閉環境的單一產品或內部結構簡單的裝置酸洗鈍化,如板材生產線上的噴淋酸洗工序,對不鏽鋼化學品船,可用於液貨艙內壁酸洗。川東造船廠對在建的中化3450t不鏽鋼化學品船“迎春”輪液貨艙準備採用噴淋法進行酸洗鈍化。其優點是連續操作速度快,操作方式簡單,對工人腐蝕影響小,移液過程可將管線再酸洗一遍。溶液利用率較高。這種方法限制條件比較多,如:

1、液艙內腳手架需全部拆出,艙內及管系都要清洗乾凈,管道內不得有殘渣、雜質等。

2、全船所有深井泵、閥門、洗艙機等液貨系統都要除錯好備用。

3、酸洗液在艙內停留時間過長,會發生反應引起不鏽鋼的過腐蝕,因此須連續作業,船廠須高度配合,隨時準備大量清洗用水,如遇停電、停水、停工等會引起嚴重後果。

4、廢酸、廢水排放須有較大的容器盛放或臨時啟用一個艙代替,但要儘快中和排出,以免腐蝕艙體。

5、隨著反應時間的增長和溶液雜質的增多,酸洗液有效成份逐漸降低,須隨時檢測溶液濃度並及時補充新液。

6、甲板、四壁、死角、扶梯背面等部位噴淋液停留時間較短,酸洗效果比底板稍差。

3特別註意事項

酸洗鈍化的前處理:不鏽鋼錶面如存在油脂等汙物,會影響酸洗鈍化的質量,一般應先採用鹼性洗滌劑等清洗液艙內壁。

酸洗液/ 膏及清洗水中氯離子濃度的控制:氯離子含量超標會破壞不鏽鋼鈍化膜,部分不鏽鋼酸洗液/膏採用加入鹽酸、高氯酸等含氯離子的侵蝕介質作為主劑或助劑去除錶面氧化層,對於防止腐蝕是不利的,在檢驗中應予控制,如船標《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595-94中規定,對不鏽鋼酸洗鈍化膏氯離子含量控制在25ppm~100ppm範圍內。另外對於清洗水也應控制氯離子含量低於25PPM,施工中在自來水中加入氯離子緩蝕劑硝酸鈉即可達到要求。

廢液中和環保排放:對於酸洗鈍化廢液的處理,應達到國家環保排放要求,如對含氟廢液可加入石灰乳或氯化鈣處理,對於含鉻廢液,可加硫酸亞鐵還原處理等。

4酸洗鈍化質量檢驗

不鏽鋼酸洗鈍化效果的質量檢驗可參照船標《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595-94、國際標準《不鏽鋼電解拋光及打磨拋光和酸洗鈍化所形成的錶面鈍化膜檢驗》ISO15730 等進行,一般可分為:外觀檢驗、化學試驗,化學試驗又主要有人造海水掛片腐蝕試驗、硫酸銅滴定試驗、高鐵氰化鉀滴定試驗(藍點試驗)等,對”寧化417“輪酸洗鈍化效果的檢驗以下麵三種方式進行:

外觀檢驗:不鏽鋼酸洗鈍化錶面應呈均勻銀白色,光潔美觀,不得有明顯腐蝕痕跡,焊縫及熱影響區不得有氧化色,不得有顏色不均勻的斑痕。

殘液檢驗:用酚酞試紙檢查不鏽鋼錶面殘液的沖凈程度,PH值中性為合格。

藍點試驗:藍點試驗法的基本原理為,若錶面鈍化膜不完整或有鐵離子汙染,就會有遊離的鐵離子存在,鐵氰化鉀溶液遇到鐵離子即反應生成藍色沉澱,反應式如下:

K++Fe+2+[Fe(CN)6]-3→KFe[Fe(CN)6]↓

用100mL 燒杯將10g鐵氰化鉀溶於50ml 蒸餾水中,溶解後加入30ml 濃硝酸,然後移入1000ml容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度,即為藍點檢驗液,儲存期為一週。試驗方法:將藍點檢驗液滴在貼附於不鏽鋼錶面的試紙上,30秒鐘後試紙上顯示出藍點即為不合格。需要註意的是化學試驗會破壞不鏽鋼的鈍化膜,通常可以用試板與產品同時進行酸洗鈍化,再在試板上進行上述試驗。




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