1、不銹鋼的酸洗鈍化1不銹鋼酸洗鈍化的必要性 : 奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性能，抗高 溫氧化性能，較好的低溫性能及 優良的機械與加上 r 生能。因此廣泛用于化 工、石油、動力、核工程、航天 航空、海洋、醫藥、輕工、紡織等部門。其 要緊目的在于防腐防銹。不銹 鋼的耐腐蝕要緊依靠外表鈍化膜，如果膜不完 整或有缺陷，不銹鋼仍會被 腐蝕。工程上通常進行酸洗鈍化處理，使不銹鋼 的耐蝕潛力發揮得更大。 在不銹鋼設備與部件在成形、組裝、焊接、焊縫檢 查如探傷、耐壓試驗 及施工標記等過程中帶來外表油污、 鐵銹、 非金屬臟物、 低熔點金屬污染 物、油漆、焊渣與飛濺物等，這些物質阻礙了不銹鋼設備與部件外表質量，破壞

2、了其外表的氧化膜，降低了鋼的抗全面腐蝕性能和抗局部腐蝕性能包括點蝕、縫隙腐蝕 ，甚至會導致應力腐蝕破裂。 不銹鋼外表清洗、酸洗與 鈍化，除最大限度提升耐蝕性外，還有防止產品 污染與獲得美觀的作用。在 GBl50 一 1998 ?鋼制壓力容器?規定， “有防 腐要求的不銹鋼及復合鋼板 制造的容器的外表應進行酸洗鈍化 。這一規定 是針對石油化工中使用的壓 力容器而言的，因為這些設備用于直截了當與 腐蝕介質相接觸的場合，從保 證耐蝕耐蝕性動身，提出酸洗鈍化是必要的。 對其他工業部門，如并非出于 防腐目的，僅基于清潔與美觀要求，而采納 不銹鋼材判的那么無需酸洗鈍化。 但對不銹鋼設備的焊縫還需要進行酸洗

3、 鈍化。對核工程、某些化工裝置及其 它使用要求嚴格的，除酸洗鈍化外， 還要采納高純度介質進行最終精細清洗 或進行機械、化學與電解拋光等精 整處理。2不銹鋼酸洗鈍化原理 不銹鋼的抗腐蝕陛能要緊是由于外表覆蓋著一層極薄 的 約 1nm 致密的鈍 化膜，這層膜 1n 腐蝕介質隔離，是不銹鋼防護的差 不多屏障。不銹鋼鈍化 具有動態特點，不應看作腐蝕完全停止，而是形成擴 散的阻擋層，使陽極 反響速度大大降低。 通常在有復原劑 如氯離子 情 形下傾向于破壞膜， 而在 氧化劑 如空氣 存在時能保持或修復膜。 不銹鋼工件放置于空氣中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善。通常先要進行完全清洗，包括堿洗與酸洗，

4、再用氧化劑鈍化，才能保證鈍化膜的完整性與穩固性。酸洗的目的之一是為鈍化處理制造有利條件，保證 形成優 質的鈍化膜。因為通過酸洗使不銹鋼外表平均有 10 pm厚一層外表被腐蝕掉， 酸液的化學活性使得缺陷部位的溶解率比外表上其它部位高，因此酸洗可使整個外表趨于平均平穩，一些原先容易造成腐蝕的隱患被清 除掉了。但更重 要的是，通過酸洗鈍化，使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧 化物優先溶解，去 掉了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼外表富集，這種富鉻鈍化 膜的電位可達+1 0V(SCE) ，接近貴金屬的電位，提升了抗腐蝕的穩固性。 不同的鈍化處 理也會阻礙膜的成分與結構，從而阻礙不銹性，如通過電化 學改性處理，可使鈍化

5、膜具有多層結構，在阻擋層形成 化膜，使不銹鋼能發揮最大的耐蝕性。 行了大量研究。 以近幾年北京科大對 例作簡述 1 。不銹鋼鈍化是外表層由 氧化劑的催化作用下，形成氧化物與CrO3 或 Cr2O3 ，或形成玻璃態的氧 國內外學者對不銹鋼鈍化膜的生成進3 16L鋼鈍化膜光電子能譜(xps)研究為于某種緣故溶解與水分子的吸附，在氫氧化物，并與組成不銹鋼的 cr、 Ni 、Mo 元素發生轉換反響，最終形成 穩固的成相膜，阻止了膜的破壞與腐蝕的發 生。其反響歷程為： Fe H20+O* FeOH O*ad+H+e FeOH O*adFeO O*ad+H+e FeO O*ad+H2O FeOOH+O*

6、十 H+e FeO O*adFeO+O* FeOOH+C葉H2O CrOOH+Fe H20 2FeOOH Fe203+H202CrOOH Cr203+H20MO+3FeO+3H2O MOO3+3Fe H2O Ni+FeO+2H20 NiO+Fe H20 (其中Os 表示鈍化過程中的催化劑，且在鈍化迪隉中濃度不變，ad 表示吸附中間體。 )page可見，316L鈍化膜最表層存在 Fe2O3、Fe(OH)3、或 丫-FeOOH、Cr203、 CrOOH 或 Cr(OH)3 、MO 以 MOO 形式存在，鈍化膜要緊成分為 CrO3、Fe O 與 NiO。3不銹鋼酸洗鈍化的方法與工藝31 酸洗鈍化處理

7、方法比較 不銹鋼設備與零部件酸洗鈍化處理按照操作不同 育多種方法，其適用范疇 與特點見表 1。表 1 不銹鋼酸洗鈍化方法比較方法適用范疇優缺點浸漬法 用于可放入酸洗槽或鈍化槽的零部件，但不適于大設備酸洗液可較 長 時刻使用，生產效率較高、本錢低；大容積設備充滿酸液浸漬耗液太大 涂刷 法 適用于大型設備內處外表及局部處理物工操作、勞動條件差、酸液 無法回 收膏劑法 用于安裝或檢修現場， 專門用于焊接部處理手工操作、 勞動條件差、 生產本錢高噴淋法 用于安裝現場，大型容器內壁用液量低、費用少、速度快，但需配 置 噴槍及扦環系統循環法 用于大型設備，如換熱器、管殼處理施工方便，酸液可回用，俚需配管與

8、泵連接循環系統電化學法 既可用于零部件，又可用電刷法對現場設備外表處理技術較復雜，需直流電源或恒電位儀3 2 酸洗鈍化處理配方舉例321 一樣處理 2按照 ASTMA380 1999 ，僅以 300 系列不銹鋼為例，1 酸洗藥劑HN03 6 %25 % +HFO . 5%8 % 體積分數; 溫度2160 C;時刻按需要；或藥劑檸檬酸銨5%10%質量分數；溫度4971 C ；時刻1060min。2 鈍化藥劑 HN03 20 %50% 體積分數 ；溫度 4971 C ;時刻10 30min ；或溫度 2138 C；時刻 3060min ；或藥劑HN03 20 %50%+Na2Cr207H202 2

9、 %6 % 質量分數；溫度 49 54 °C；時刻 15 30min ; 或溫度2138 C；時刻 3060min。 3 除鱗酸洗藥劑 H2S04 8 %11%體積分數 ；溫度 66 82C； 6 寸間 5 45min ；及藥劑HN03 6 %25 % +HF 0 . 5%8% 體積分數；溫度2160 C; 或HN03 15 %25% +HF I % 8% 體積分數。3. 2. 2膏劑法處理 1 以廣州石化尿素不銹鋼新設備內外表焊縫及母材鈍化和修理外表打磨焊 縫的局部鈍化為例 3酸洗膏： 25%HN0+4 %HF+7I %冷凝 水體積分數 與 BaS0 ，調至糊狀。 鈍化膏：30%

10、HN03 或 25% HN03+1 % 質量分數 K2Cr207 與 BaS07 調至糊狀。 涂覆外表 5 30min ，用冷凝水沖洗至 pH=7 ，對單臺設備也可采納噴灑雙氧 水的化學鈍化法。 2 以上海大明鐵工廠專利 m 為例。 酸洗鈍化膏：HN03 8 % 14%作鈍化劑 ；HF I0 %15 % 作腐蝕劑；硬月S酸鎂2. 2%2. 7% 作增稠劑硝 酸鎂 60% 70% 作填料，提升粘附力與滲透性 ； page 多聚磷酸鈉 23% 28%作緩蝕劑 ； 水調劑粘度 。3 2 3 電化學法處理以廈門大學專利 5 為例，其處理方法是：將待處理的不銹鋼工件作陽極， 操 縱恒電位進行陽極化處理，

11、或者將不銹鋼工件先作陰極，操縱恒電位進行陰極化處理，再將不銹鋼工件作陽極，操縱恒電位進行陽極化處理，并連續改變其恒電位進行鈍化處理， 電解質溶液均采納 HN03 。經如此處理后， 不銹 鋼鈍化膜性質得到改善，耐蝕性能大大提升。點蝕臨界電位Eb 提升約1000mV在3 % NaCI中，抗平均腐蝕性能提升三個數量級在45 °C的20% 30%H2S04 中。4不銹鋼酸洗鈍化的應用范疇4 1 不銹鋼設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 常會殘留鐵屑、鋼末及冷卻乳液等污物， 因此應進行脫脂除油，再用硝酸清洗，6 不銹鋼工件經切削加工后外表上通 會使不銹鋼外表顯現

12、污斑與生銹， 既去除了鐵屑鋼末，又進行了鈍化。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，在沒有去除油脂的焊縫中會形成氣孑 L ，而低熔點金 屬污染 如富鋅漆 焊接后會造成開裂，因此不銹鋼焊前必須將坡口及兩側 2 0mm 內的外表清理潔凈，油污可用丙酮擦洗，油漆銹跡應先用砂布或不銹 鋼絲刷去除，再用丙酮擦凈。 不銹鋼設備制造不管采納何種焊接技術， 焊后均要清洗， 所有焊渣、 飛濺 物、 污點與氧化色等均要除掉，去除方法包括機械清洗與化學清洗。機械 清洗有 打磨、拋光與噴砂噴丸等，應幸免使用碳鋼刷子，以防外表生銹。為取得最好的抗腐蝕性能， 可將其浸泡在 HNO3 和 HF 的混液

13、中， 或采納 酸洗鈍化膏。 實際上常 4 锎 1 械清洗與化學清洗結合起來應用。413 鍛鑄件的清洗 6經鍛鑄等熱加工后的不銹鋼工件，外表往往有一層氧化皮、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葉片處理工藝為：鹽浴(10min) f水淬(2. 5min) f硫酸洗(2min) f冷水洗(2min) f堿性高錳酸鹽 浴(10min) f 冷水洗(2min) f硫酸洗(1rain) f冷水洗(1min) f硝酸洗(1. 5min) f冷水洗 (1min) f熱水洗(1min) f空氣枯燥。42 新裝置投產前的酸洗鈍

14、化處理許多大型化工、化纖、化肥等裝置的不銹鋼設備與管道在投產開工前要求 進行酸洗鈍化。盡管設備在制造廠已進行過 酸洗，去除了焊渣與氧化皮， 但在存放、運輸、安裝過程中又難免造成油脂、 泥砂、鐵銹等的污染，為 確保裝置與設備試車產品(專門是化工中間體及精制品 )的質量能夠到達要 求，保證一次試車成功， 必須進行酸洗鈍化。 如 H2O2 生產裝置不銹鋼設 備與管道，投產前必須進行清洗，否那么假設有污物重金屬離 子會使催化劑中 毒。另外，如金屬外表有油脂與游離鐵離子等會造成 H2O2 的 分解，劇烈 放出大量熱，引發著火，甚至爆炸。同樣對氧氣管道來講存在微 量油污與 金屬微粒也可能產生火花而發生嚴峻

15、后果。4 3 現場檢修中的酸洗鈍化處理 在精制對苯二甲酸 (PTA) ，聚乙烯醇 (PVA) ，腈綸，醋酸等生產裝置的設備 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、物料結聚，會對設備產生點 蝕、縫隙 腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時能夠對設備或部件進行全面或局部酸洗鈍化處理，修復其鈍化膜，以防局部腐蝕擴展。如上海石化PTA 裝置枯燥機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行過酸洗鈍化4 4 在役設備除垢清洗 石油化工裝置中的不銹鋼設備，專門是換熱器，經一 定時刻運行后，內壁 會沉積各

16、種污垢，如碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢、 氧化鐵垢、有機物 垢、催化劑垢等，阻礙了換熱成效，同時會造成垢下腐蝕。 需要選擇適宜 的清洗劑進行除垢， 可采納硝酸、 硝酸 +氫氟酸、硫酸、檸檬 page 酸、 ED TA 、水基清洗劑等，并添加適量的緩蝕劑。除垢清洗后，如需要可 再進行 鈍?；幚?。如上海石化 PTA 、醋酸、腈綸等裝置的不銹鋼換熱器均 進行 過除垢清洗。5不銹鋼酸洗鈍化的本卷須知5 1 酸洗鈍化的前處理 不銹鋼工件酸洗鈍化前如有外表污物等，應通過機械 清洗，然后除油脫脂。 如果酸洗液與鈍化液不能去除油脂，外表存在油脂會 阻礙酸洗鈍化的質量， 為此除油脫脂不能省略，能夠采納堿液、乳

17、化劑、有 機溶劑與蒸汽等進行。5. 2酸洗液及沖洗水中 Cl-的操縱 某些不銹鋼酸洗液或酸洗膏采納參加鹽酸、 高氯酸，三氯化鐵與氯化鈉等 含氯離子的腐蝕介質作為主劑或助劑去除外表 氧化層，除油脂用三氯乙烯 等含氯有機溶劑，從防止應力腐蝕破裂來講是不 太適宜的。此外，對初步 沖洗用水可采納工業水，但對最終清洗用水要求嚴 格操縱鹵化物含量。通 常采納去離子水。 如石化奧氏體不銹鋼壓力容器進行 水壓試驗用水，操縱C 1-含量不超過25mg / L,如無法到達這一要求，在水中可參加硝酸鈉處理，使其到達要求， C1-含量超標， 會破壞不銹鋼的鈍化膜， 是點蝕、縫隙腐蝕、 應力腐蝕破裂等的根源。53 酸洗

18、鈍化操作中的工藝操縱 硝酸溶液單獨用于去除游離鐵和其它金屬污 物是有效的，但對去除氧化鐵 皮，厚的腐蝕產物，回火膜等無效，一樣應采 納 HNO3+HF 溶液，為了方 便與操作平安， 可用氟化物代替 HF2 。單獨 HNO3 溶液可不加緩蝕劑， 但 HNO3+HF 酸洗時，需要加 Lan-826 。使用 HNO3+HF 酸洗，為防止腐蝕，濃度應保持5 : 1的比例。溫度應低于 49 °C,如過高，HF 會揮發。 對鈍化液， HNO3 應操縱在 20 50 之間，按照電化學測 試， HNO3 濃 度小于 20處理的鈍化膜質量不穩固，易產生點蝕8 ，但HNO3 濃度也不 宜大于 50，要防

19、止過鈍化用一步法處理除油酸洗鈍化， 盡管操作簡便，節約工時，但該酸洗鈍化液膏 中會有腐蝕性HF，因此其最終保護膜質量不如多步法。 酸洗過程中承諾在一定范疇內調整酸的濃度、溫度與接觸時刻。隨著酸洗液使用時刻的增長，必須注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應注意幸免過酸洗，鈦離子濃度應小于 2 ，否那么會導致嚴峻的點蝕。一樣來講，提升酸洗溫度會加速與改善清洗作用，但也可能增加外表污染或損壞的危險。54 不銹鋼敏化條件下酸洗的操縱 2 某些不銹鋼由于不良熱處理或焊接造成敏化， 采納 HNO&HF 酸洗可能會產生 晶間腐蝕，由晶間腐蝕引起的裂縫在運行時，或清洗時，或隨后加工中，能夠濃縮鹵化物，而引起應力腐蝕。這些敏化不銹鋼一樣不宜用 HNO3+H F 溶 液除鱗或酸洗。 在焊后如必須進行這種酸洗， 應采納超低碳或穩固化的 不 銹鋼。55 不銹鋼與碳鋼組合件的酸洗對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 洗鈍化假設采納 HNO3 或 HNO3+HF 會嚴峻腐蝕碳鋼，這時應添加適宜的緩蝕 劑如 Lan-826 。當不銹鋼與碳鋼組合件在敏化狀態下， 不能用 HNO