不銹鋼化學(xué)清洗酸洗鈍化要點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：2012.07.19 新聞來源： 瀏覽次數(shù)：
1不銹鋼設(shè)備制造過程中的酸洗鈍化處理
4．1．1切削加工后的清洗及酸洗鈍化[6]
不銹鋼工件經(jīng)切削加工后表面上通常會(huì)殘留鐵屑、鋼末及冷卻乳液等污物，會(huì)使不銹鋼表面出現(xiàn)污斑與生銹，因此應(yīng)進(jìn)行酸洗緩蝕抑霧劑脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除了鐵屑鋼末，又進(jìn)行了鈍化。
4．1．2焊接前后的清洗及酸洗鈍化[7]
由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會(huì)形成氣孑L，而低熔點(diǎn)金屬污染(如富鋅漆)焊接后會(huì)造成開裂，所以不銹鋼焊前須***將坡口及兩側(cè)20mm內(nèi)的表面清理干凈，油污可用丙酮擦洗，油漆銹跡應(yīng)先用砂布或不銹鋼絲刷清除，再用丙酮擦凈。
不銹鋼設(shè)備制咪唑啉緩蝕劑造無論采用何種焊接技術(shù)，焊后均要清洗，所有焊渣、飛濺物、污點(diǎn)與氧化色等均要除掉，清除方法包括機(jī)械清洗與化學(xué)清洗。機(jī)械清洗有打磨、拋光與噴砂噴丸等，應(yīng)避免使用碳鋼刷子，以防表面生銹。為取得***好酸洗緩蝕劑的抗腐蝕性能，可將其浸泡在HNO3和HF的混液中，或采用酸洗鈍化膏。實(shí)際上常4锎1械清洗與化學(xué)清洗結(jié)合起來應(yīng)用。
4．1．3鍛鑄件的清洗[6]
經(jīng)鍛鑄等熱加工后的不銹鋼工件，表面往往有一層氧化皮、潤滑劑或氧化物污染，污染物包括石墨、二硫化鉬與二氧化碳等。應(yīng)通過噴丸處理、鹽浴處理以及多道酸洗處理。如美國不銹鋼渦輪機(jī)葉片處理工藝為：
鹽浴(10min)→水淬(2．5min)→硫酸洗(2min)→冷水洗(2min)→堿性高錳酸鹽浴(10min)→冷水洗(2min)→硫酸洗(1rain)→冷水洗(1min)→硝酸洗(1．5min)→冷水洗(1min)→熱水洗(1min)→空氣干燥。
4．2新裝置投產(chǎn)前的酸洗鈍化處理
許多大型化工、化纖、化肥等裝置的不銹鋼設(shè)備與管道在投產(chǎn)開工前要求進(jìn)行酸洗鈍化。雖然設(shè)備在制造廠已進(jìn)行過酸洗，去除了焊渣與氧化皮，但在存放、運(yùn)輸、安裝過程中又難免造成油脂、泥砂、鐵銹等的污染，為確保裝置與設(shè)備試車產(chǎn)品(尤其是化工中間體及精制品)的質(zhì)量能夠達(dá)到要求，保證一次試車成功，須***進(jìn)行酸洗鈍化。如H2O2生產(chǎn)裝置不銹鋼設(shè)備與管道，投產(chǎn)前須***進(jìn)行清洗，否則若有污物重金屬離子會(huì)使催化劑中毒。另外，如金屬表面有油脂與游離鐵離子等會(huì)造成H2O2的分解，劇烈放出大量熱，引發(fā)著火，甚至爆炸。同樣對(duì)氧氣管道來說存在微量油污與金屬微粒也可能產(chǎn)生火花而發(fā)生嚴(yán)重后果。
4．3現(xiàn)場(chǎng)檢修中的酸洗鈍化處理
在精制對(duì)苯二甲酸(PTA)，聚乙烯醇(PVA)，腈綸，醋酸等生產(chǎn)裝置的設(shè)備材料中，大量使用奧氏體不銹鋼316L、317、304L，由于物料都含有Cl-、Br-、 SCN-、甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結(jié)聚，會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時(shí)可以對(duì)設(shè)備或部件進(jìn)行全面或局部酸洗鈍化處理，修復(fù)其鈍化膜，以防局部腐蝕擴(kuò)展。如上海石化PTA裝置干燥機(jī)的不銹鋼管子更新檢修及腈綸裝置的不銹鋼換熱器檢修等均進(jìn)行過酸洗鈍化。
4．4在役設(shè)備除垢清洗
石油化工裝置中的不銹鋼設(shè)備，尤其是換熱器，經(jīng)一定時(shí)間運(yùn)行后，內(nèi)壁會(huì)沉積各種污垢，如碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢、氧化鐵垢、有機(jī)物垢、催化劑垢等，影響了換熱效果，并且會(huì)造成垢下腐蝕。需要選擇合適的清洗劑進(jìn)行除垢，可采用硝酸、硝酸+氫氟酸、硫酸、檸檬[page]酸、EDTA、水基清洗劑等，并添加適量的緩蝕劑。除垢清洗后，如需要可再進(jìn)行鈍。化處理。如上海石化PTA、醋酸、腈綸等裝置的不銹鋼換熱器均進(jìn)行過除垢清洗。
5．不銹鋼酸洗鈍化的注意事項(xiàng)
5．1酸洗鈍化的前處理
不銹鋼工件酸洗鈍化前如有表面污物等，應(yīng)通過機(jī)械清洗，然后除油脫脂。如果酸洗液與鈍化液不能去除油脂，表面存在油脂會(huì)影響酸洗鈍化的質(zhì)量，為此除油脫脂不能省略，可以采用堿液、乳化劑、有機(jī)溶劑與蒸汽等進(jìn)行。
5．2酸洗液及沖洗水中Cl-的控制
某些不銹鋼酸洗液或酸洗膏采用加入鹽酸、高氯酸，三氯化鐵與氯化鈉等含氯離子的侵蝕介質(zhì)作為主劑或助劑去除表面氧化層，除油脂用三氯乙烯等含氯有機(jī)溶劑，從防止應(yīng)力腐蝕破裂來說是不太適宜的。此外，對(duì)初步?jīng)_洗用水可采用工業(yè)水，但對(duì)***終清洗用水要求嚴(yán)格控制鹵化物含量。通常采用去離子水。如石化奧氏體不銹鋼壓力容器進(jìn)行水壓試驗(yàn)用水，控制C1-含量不超過25mg／L，如無法達(dá)到這一要求，在水中可加入硝酸鈉處理，使其達(dá)到要求，C1-含量超標(biāo)，會(huì)破壞不銹鋼的鈍化膜，是點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂等的根源。
5．3酸洗鈍化操作中的工藝控制
硝酸溶液單獨(dú)用于清除游離鐵和其它金屬污物是有效的，但對(duì)清除氧化鐵皮，厚的腐蝕產(chǎn)物，回火膜等無效，一般應(yīng)采用HNO3+HF溶液，為了方便與操作安全，可用氟化物代替HF[2]。單獨(dú)HNO3溶液可不加緩蝕劑，但HNO3+HF酸洗時(shí)，需要加Lan-826。使用HNO3+HF酸洗，為防止腐蝕，濃度應(yīng)保持5：1的比例。溫度應(yīng)低于49℃，如過高，HF會(huì)揮發(fā)。
對(duì)鈍化液，HNO3應(yīng)控制在20％—50％之間，根據(jù)電化學(xué)測(cè)試，HNO3濃度小于20％處理的鈍化膜質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生點(diǎn)蝕[8]，但HNO3濃度也不宜大于50％，要防止過鈍化。
用一步法處理除油酸洗鈍化，雖然操作簡便，節(jié)省工時(shí)，但該酸洗鈍化液(膏)中會(huì)有侵蝕性HF，因此其***終保護(hù)膜質(zhì)量不如多步法。
酸洗過程中允許在一定范圍內(nèi)調(diào)整酸的濃度、溫度與接觸時(shí)間。隨著酸洗液使用時(shí)間的增長，須***注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應(yīng)注意避免過酸洗，鈦離子濃度應(yīng)小于2％，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。一般來說，提高酸洗溫度會(huì)加速與改善清洗作用，但也可能增加表面污染或損壞的危險(xiǎn)。
5．4不銹鋼敏化條件下酸洗的控制[2]
某些不銹鋼由于不良熱處理或焊接造成敏化，采用HNO&HF酸洗可能會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，由晶間腐蝕引起的裂縫在運(yùn)行時(shí)，或清洗時(shí)，或隨后加工中，能夠濃縮鹵化物，而引起應(yīng)力腐蝕。這些敏化不銹鋼一般不宜用HNO3+HF溶液除鱗或酸洗。在焊后如須***進(jìn)行這種酸洗，應(yīng)采用超低碳或穩(wěn)定化的不銹鋼。
5．5不銹鋼與碳鋼組合件的酸洗
對(duì)不銹鋼與碳鋼組合件(如換熱器中不銹鋼管子、管板與碳鋼殼體)，酸洗鈍化若采用HNO3或 HNO3+HF會(huì)嚴(yán)重腐蝕碳鋼，這時(shí)應(yīng)添加合適的緩蝕劑如Lan-826。當(dāng)不銹鋼與碳鋼組合件在敏化狀態(tài)下，不能用HNO3+HF酸洗時(shí)，可采用羥基乙酸(2％)+甲酸(2％)+緩蝕劑，溫度93℃，時(shí)間6h或EDTA銨基中性溶液+緩蝕劑，溫度：121℃，時(shí)間：6h，隨后用熱水沖洗并浸入10mg／L氫氧化銨+100mg／L聯(lián)氨中[3]。
5．6酸洗鈍化的后處理
不銹鋼工件經(jīng)酸洗和水沖洗后，可用含10％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaOH+4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))KMnO4的堿1生高錳酸鹽溶液在71～82℃中浸泡5～60min，以去除酸洗殘?jiān)缓笥盟?*****沖洗，并進(jìn)行干燥。不銹鋼表面經(jīng)酸洗鈍化后出現(xiàn)花斑或污斑，可用新鮮鈍化液或較高濃度的硝酸擦洗而消除。***終酸洗鈍化的不銹鋼設(shè)備或部件應(yīng)注意保護(hù)，可用聚乙烯薄膜覆蓋或包扎，避免異金屬與非金屬接觸。
對(duì)酸性與鈍化廢液的處理，應(yīng)符合******環(huán)保排放規(guī)定。如對(duì)含氟廢水可加石灰乳或氯化鈣處理。鈍化液盡可能不用*********鹽，如有含鉻廢水，可加硫酸亞鐵還原處理。
酸洗可能引起馬氏體不銹鋼氫脆，如需要可通過熱處理去氧(加熱至200℃保溫一段時(shí)間)。
6．不銹鋼酸洗鈍化質(zhì)量檢驗(yàn)[8]
由于化學(xué)檢驗(yàn)會(huì)破壞產(chǎn)品的鈍化膜，通常在樣板上進(jìn)行檢驗(yàn)。方法舉例如下：
(1)硫酸銅滴定檢驗(yàn)
用8gCuS04+500mLH20+2～3mLH2S04溶液滴入樣板表面，保持濕態(tài)，如6min內(nèi)不出現(xiàn)銅的析出為合格。
(2)高鐵氰化鉀滴定檢驗(yàn)
用2mLHCl+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH20溶液滴在樣板表面，通過生成藍(lán)色斑點(diǎn)的多少及出現(xiàn)時(shí)間的長短來鑒定鈍化膜質(zhì)量的好壞。
4．1．1切削加工后的清洗及酸洗鈍化[6]
不銹鋼工件經(jīng)切削加工后表面上通常會(huì)殘留鐵屑、鋼末及冷卻乳液等污物，會(huì)使不銹鋼表面出現(xiàn)污斑與生銹，因此應(yīng)進(jìn)行酸洗緩蝕抑霧劑脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除了鐵屑鋼末，又進(jìn)行了鈍化。
4．1．2焊接前后的清洗及酸洗鈍化[7]
由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會(huì)形成氣孑L，而低熔點(diǎn)金屬污染(如富鋅漆)焊接后會(huì)造成開裂，所以不銹鋼焊前須***將坡口及兩側(cè)20mm內(nèi)的表面清理干凈，油污可用丙酮擦洗，油漆銹跡應(yīng)先用砂布或不銹鋼絲刷清除，再用丙酮擦凈。
不銹鋼設(shè)備制咪唑啉緩蝕劑造無論采用何種焊接技術(shù)，焊后均要清洗，所有焊渣、飛濺物、污點(diǎn)與氧化色等均要除掉，清除方法包括機(jī)械清洗與化學(xué)清洗。機(jī)械清洗有打磨、拋光與噴砂噴丸等，應(yīng)避免使用碳鋼刷子，以防表面生銹。為取得***好酸洗緩蝕劑的抗腐蝕性能，可將其浸泡在HNO3和HF的混液中，或采用酸洗鈍化膏。實(shí)際上常4锎1械清洗與化學(xué)清洗結(jié)合起來應(yīng)用。
4．1．3鍛鑄件的清洗[6]
經(jīng)鍛鑄等熱加工后的不銹鋼工件，表面往往有一層氧化皮、潤滑劑或氧化物污染，污染物包括石墨、二硫化鉬與二氧化碳等。應(yīng)通過噴丸處理、鹽浴處理以及多道酸洗處理。如美國不銹鋼渦輪機(jī)葉片處理工藝為：
鹽浴(10min)→水淬(2．5min)→硫酸洗(2min)→冷水洗(2min)→堿性高錳酸鹽浴(10min)→冷水洗(2min)→硫酸洗(1rain)→冷水洗(1min)→硝酸洗(1．5min)→冷水洗(1min)→熱水洗(1min)→空氣干燥。
4．2新裝置投產(chǎn)前的酸洗鈍化處理
許多大型化工、化纖、化肥等裝置的不銹鋼設(shè)備與管道在投產(chǎn)開工前要求進(jìn)行酸洗鈍化。雖然設(shè)備在制造廠已進(jìn)行過酸洗，去除了焊渣與氧化皮，但在存放、運(yùn)輸、安裝過程中又難免造成油脂、泥砂、鐵銹等的污染，為確保裝置與設(shè)備試車產(chǎn)品(尤其是化工中間體及精制品)的質(zhì)量能夠達(dá)到要求，保證一次試車成功，須***進(jìn)行酸洗鈍化。如H2O2生產(chǎn)裝置不銹鋼設(shè)備與管道，投產(chǎn)前須***進(jìn)行清洗，否則若有污物重金屬離子會(huì)使催化劑中毒。另外，如金屬表面有油脂與游離鐵離子等會(huì)造成H2O2的分解，劇烈放出大量熱，引發(fā)著火，甚至爆炸。同樣對(duì)氧氣管道來說存在微量油污與金屬微粒也可能產(chǎn)生火花而發(fā)生嚴(yán)重后果。
4．3現(xiàn)場(chǎng)檢修中的酸洗鈍化處理
在精制對(duì)苯二甲酸(PTA)，聚乙烯醇(PVA)，腈綸，醋酸等生產(chǎn)裝置的設(shè)備材料中，大量使用奧氏體不銹鋼316L、317、304L，由于物料都含有Cl-、Br-、 SCN-、甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結(jié)聚，會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時(shí)可以對(duì)設(shè)備或部件進(jìn)行全面或局部酸洗鈍化處理，修復(fù)其鈍化膜，以防局部腐蝕擴(kuò)展。如上海石化PTA裝置干燥機(jī)的不銹鋼管子更新檢修及腈綸裝置的不銹鋼換熱器檢修等均進(jìn)行過酸洗鈍化。
4．4在役設(shè)備除垢清洗
石油化工裝置中的不銹鋼設(shè)備，尤其是換熱器，經(jīng)一定時(shí)間運(yùn)行后，內(nèi)壁會(huì)沉積各種污垢，如碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢、氧化鐵垢、有機(jī)物垢、催化劑垢等，影響了換熱效果，并且會(huì)造成垢下腐蝕。需要選擇合適的清洗劑進(jìn)行除垢，可采用硝酸、硝酸+氫氟酸、硫酸、檸檬[page]酸、EDTA、水基清洗劑等，并添加適量的緩蝕劑。除垢清洗后，如需要可再進(jìn)行鈍。化處理。如上海石化PTA、醋酸、腈綸等裝置的不銹鋼換熱器均進(jìn)行過除垢清洗。
5．不銹鋼酸洗鈍化的注意事項(xiàng)
5．1酸洗鈍化的前處理
不銹鋼工件酸洗鈍化前如有表面污物等，應(yīng)通過機(jī)械清洗，然后除油脫脂。如果酸洗液與鈍化液不能去除油脂，表面存在油脂會(huì)影響酸洗鈍化的質(zhì)量，為此除油脫脂不能省略，可以采用堿液、乳化劑、有機(jī)溶劑與蒸汽等進(jìn)行。
5．2酸洗液及沖洗水中Cl-的控制
某些不銹鋼酸洗液或酸洗膏采用加入鹽酸、高氯酸，三氯化鐵與氯化鈉等含氯離子的侵蝕介質(zhì)作為主劑或助劑去除表面氧化層，除油脂用三氯乙烯等含氯有機(jī)溶劑，從防止應(yīng)力腐蝕破裂來說是不太適宜的。此外，對(duì)初步?jīng)_洗用水可采用工業(yè)水，但對(duì)***終清洗用水要求嚴(yán)格控制鹵化物含量。通常采用去離子水。如石化奧氏體不銹鋼壓力容器進(jìn)行水壓試驗(yàn)用水，控制C1-含量不超過25mg／L，如無法達(dá)到這一要求，在水中可加入硝酸鈉處理，使其達(dá)到要求，C1-含量超標(biāo)，會(huì)破壞不銹鋼的鈍化膜，是點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂等的根源。
5．3酸洗鈍化操作中的工藝控制
硝酸溶液單獨(dú)用于清除游離鐵和其它金屬污物是有效的，但對(duì)清除氧化鐵皮，厚的腐蝕產(chǎn)物，回火膜等無效，一般應(yīng)采用HNO3+HF溶液，為了方便與操作安全，可用氟化物代替HF[2]。單獨(dú)HNO3溶液可不加緩蝕劑，但HNO3+HF酸洗時(shí)，需要加Lan-826。使用HNO3+HF酸洗，為防止腐蝕，濃度應(yīng)保持5：1的比例。溫度應(yīng)低于49℃，如過高，HF會(huì)揮發(fā)。
對(duì)鈍化液，HNO3應(yīng)控制在20％—50％之間，根據(jù)電化學(xué)測(cè)試，HNO3濃度小于20％處理的鈍化膜質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生點(diǎn)蝕[8]，但HNO3濃度也不宜大于50％，要防止過鈍化。
用一步法處理除油酸洗鈍化，雖然操作簡便，節(jié)省工時(shí)，但該酸洗鈍化液(膏)中會(huì)有侵蝕性HF，因此其***終保護(hù)膜質(zhì)量不如多步法。
酸洗過程中允許在一定范圍內(nèi)調(diào)整酸的濃度、溫度與接觸時(shí)間。隨著酸洗液使用時(shí)間的增長，須***注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應(yīng)注意避免過酸洗，鈦離子濃度應(yīng)小于2％，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。一般來說，提高酸洗溫度會(huì)加速與改善清洗作用，但也可能增加表面污染或損壞的危險(xiǎn)。
5．4不銹鋼敏化條件下酸洗的控制[2]
某些不銹鋼由于不良熱處理或焊接造成敏化，采用HNO&HF酸洗可能會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，由晶間腐蝕引起的裂縫在運(yùn)行時(shí)，或清洗時(shí)，或隨后加工中，能夠濃縮鹵化物，而引起應(yīng)力腐蝕。這些敏化不銹鋼一般不宜用HNO3+HF溶液除鱗或酸洗。在焊后如須***進(jìn)行這種酸洗，應(yīng)采用超低碳或穩(wěn)定化的不銹鋼。
5．5不銹鋼與碳鋼組合件的酸洗
對(duì)不銹鋼與碳鋼組合件(如換熱器中不銹鋼管子、管板與碳鋼殼體)，酸洗鈍化若采用HNO3或 HNO3+HF會(huì)嚴(yán)重腐蝕碳鋼，這時(shí)應(yīng)添加合適的緩蝕劑如Lan-826。當(dāng)不銹鋼與碳鋼組合件在敏化狀態(tài)下，不能用HNO3+HF酸洗時(shí)，可采用羥基乙酸(2％)+甲酸(2％)+緩蝕劑，溫度93℃，時(shí)間6h或EDTA銨基中性溶液+緩蝕劑，溫度：121℃，時(shí)間：6h，隨后用熱水沖洗并浸入10mg／L氫氧化銨+100mg／L聯(lián)氨中[3]。
5．6酸洗鈍化的后處理
不銹鋼工件經(jīng)酸洗和水沖洗后，可用含10％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaOH+4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))KMnO4的堿1生高錳酸鹽溶液在71～82℃中浸泡5～60min，以去除酸洗殘?jiān)缓笥盟?*****沖洗，并進(jìn)行干燥。不銹鋼表面經(jīng)酸洗鈍化后出現(xiàn)花斑或污斑，可用新鮮鈍化液或較高濃度的硝酸擦洗而消除。***終酸洗鈍化的不銹鋼設(shè)備或部件應(yīng)注意保護(hù)，可用聚乙烯薄膜覆蓋或包扎，避免異金屬與非金屬接觸。
對(duì)酸性與鈍化廢液的處理，應(yīng)符合******環(huán)保排放規(guī)定。如對(duì)含氟廢水可加石灰乳或氯化鈣處理。鈍化液盡可能不用*********鹽，如有含鉻廢水，可加硫酸亞鐵還原處理。
酸洗可能引起馬氏體不銹鋼氫脆，如需要可通過熱處理去氧(加熱至200℃保溫一段時(shí)間)。
6．不銹鋼酸洗鈍化質(zhì)量檢驗(yàn)[8]
由于化學(xué)檢驗(yàn)會(huì)破壞產(chǎn)品的鈍化膜，通常在樣板上進(jìn)行檢驗(yàn)。方法舉例如下：
(1)硫酸銅滴定檢驗(yàn)
用8gCuS04+500mLH20+2～3mLH2S04溶液滴入樣板表面，保持濕態(tài)，如6min內(nèi)不出現(xiàn)銅的析出為合格。
(2)高鐵氰化鉀滴定檢驗(yàn)
用2mLHCl+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH20溶液滴在樣板表面，通過生成藍(lán)色斑點(diǎn)的多少及出現(xiàn)時(shí)間的長短來鑒定鈍化膜質(zhì)量的好壞。
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