不鏽鋼的生鏽及鈍化防鏽原理(lǐ)
日期:2020-08-07 16:52:28 閱讀:
不鏽鋼的耐腐蝕性主要是因為(wèi)在鋼中(zhōng)添加了較高含量的Cr元素,Cr元素易于氧化,能(néng)在鋼的表面迅速形成緻密的Cr2O3氧化膜,使鋼的電(diàn)極電(diàn)和在氧化介質(zhì)中(zhōng)的耐蝕性發生突變性提高,不鏽鋼的耐腐蝕性能(néng)主要依靠表面覆蓋的這一層極薄的(約1mm)緻密的鈍化膜,這層鈍化膜與腐蝕介質(zhì)隔離,是不鏽鋼防護的基本屏障,如果鈍化膜不完整或有(yǒu)缺陷被破壞,不鏽鋼仍會被腐蝕。不鏽鋼也會鏽不鏽鋼闆材、設備及附件的吊運、裝(zhuāng)配、焊接、焊縫檢查(如着色探傷、耐壓實驗)及加工(gōng)過程中(zhōng)帶來的表面油污、劃傷、鐵鏽、雜質(zhì)、低熔點金屬污染物(wù)、油漆、焊渣、飛濺物(wù)等,這些物(wù)質(zhì)影響了不鏽鋼表面質(zhì)量,破壞了其表面鈍化膜,降低了表面耐蝕性,還易與以後接觸的化學(xué)品中(zhōng)的腐蝕介質(zhì)共同作(zuò)用(yòng),引發點蝕、晶間腐蝕、甚至會導緻應力腐蝕開裂。酸洗鈍化原理(lǐ) 在GBl50—1998《鋼制壓力容器》中(zhōng)規定“有(yǒu)防腐要求的不鏽鋼制造的容器表面應進行酸洗鈍化。”不鏽鋼化學(xué)品容器還由于載運多(duō)種不同的化學(xué)品,對防止貨品污染有(yǒu)很(hěn)高的要求,而國(guó)産(chǎn)不鏽鋼闆表面質(zhì)量相對較差.通常應對不鏽鋼闆、設備、附件進行機械、化學(xué)或電(diàn)解抛光等精(jīng)整處理(lǐ)後再清洗、酸洗鈍化,使不鏽鋼具(jù)有(yǒu)更強的耐蝕力。
不鏽鋼化學(xué)品容器在營運中(zhōng)通常有(yǒu)使用(yòng)水清洗的工(gōng)序,如使用(yòng)海水的話,海水中(zhōng)富含氯離子,對鈍化膜有(yǒu)較大的腐蝕作(zuò)用(yòng),工(gōng)況惡劣.進行酸洗鈍化更是不可(kě)缺少。 不鏽鋼鈍化膜具(jù)有(yǒu)動态特征,不應看作(zuò)腐蝕完全停止,而是在形成擴散的保護層,通常在有(yǒu)還原劑(如氯離子)的情況下傾向于破壞鈍化膜,而在氧化劑(如空氣)存在時能(néng)保護和修複鈍化膜。不鏽鋼放置于空氣中(zhōng)會形成氧化膜,但這種膜的保護性不夠完善,通過酸洗使不鏽鋼表面平均有(yǒu)厚度為(wèi)10u m的一層表面被腐蝕掉,酸液的化學(xué)活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他(tā)部位高,因此酸洗可(kě)使整個表面趨于均勻平衡,更重要的是,通過酸洗鈍化,使鐵及鐵的氧化物(wù)比鉻和鉻的氧化物(wù)優先溶解,去掉了貧鉻層,使不鏽鋼表面富鉻,在氧化劑鈍化作(zuò)用(yòng)下使表面産(chǎn)生完整穩定的鈍化膜,這種富鉻鈍化膜的電(diàn)位可(kě)達+1.0V(SCE),接近貴金屬的電(diàn)位,提高了抗腐蝕的穩定性。 酸洗鈍化方式根據操作(zuò)方式不同,不鏽鋼酸洗鈍化處理(lǐ)主要有(yǒu)浸漬法、膏劑法、塗刷法、噴淋法、循環法、電(diàn)化學(xué)法等6種方法。
一、浸漬法。不鏽鋼管線(xiàn)、彎頭、小(xiǎo)件等最适用(yòng)該法.且處理(lǐ)效果最好。因為(wèi)處理(lǐ)件可(kě)充分(fēn)浸泡在酸洗鈍化液中(zhōng),表面反應完全、鈍化成膜緻密均勻。該法适合連續批量作(zuò)業,但需随溶液反應濃度降低而不斷補充新(xīn)液。其缺點是受酸槽形狀及容量的限制,不适合大容量設備及形狀過長(cháng)過寬的管線(xiàn);長(cháng)期不用(yòng)會因溶液揮發等原因而效果下降,需要專用(yòng)場地、酸池及加熱設備。
二、膏劑法。不鏽鋼酸洗鈍化膏目前已在國(guó)内廣泛使用(yòng)并有(yǒu)系列産(chǎn)品供應,手工(gōng)操作(zuò),适合現場施工(gōng),對不鏽鋼化學(xué)品容器焊縫處理(lǐ)、焊接變色、拐角死角、扶梯背面及大面積的塗抹鈍化都适用(yòng)。 膏劑法的優點是不需要專用(yòng)設備和場地,不需要加熱設備,現場操作(zuò)靈活,酸洗鈍化一次完成,獨立性強;鈍化膏保質(zhì)期長(cháng),每次塗抹處理(lǐ)都用(yòng)新(xīn)的鈍化膏一次性使用(yòng),表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(kě)以加強鈍化。缺點是工(gōng)人操作(zuò)環境差,勞動強度高,成本較高,對不鏽鋼管線(xiàn)内壁處理(lǐ)效果稍差,需結合其它方法。
三、噴淋法。适合于場地固定,封閉環境的單一産(chǎn)品或内部結構簡單的設備酸洗鈍化,如闆材生産(chǎn)線(xiàn)上的噴淋酸洗工(gōng)序,對不鏽鋼化學(xué)品容器,可(kě)用(yòng)于容器内壁酸洗。其優點是連續操作(zuò)速度快,操作(zuò)方式簡單,對工(gōng)人腐蝕影響小(xiǎo),溶液利用(yòng)率較高。這種方法限制條件比較多(duō),如:
1、容器内不得有(yǒu)殘渣、雜質(zhì)等。
2、酸洗液在容器内停留時間過長(cháng),會發生反應引起不鏽鋼的過腐蝕,因此須連續作(zuò)業,随時準備大量清洗用(yòng)水,如遇停電(diàn)、停水、停工(gōng)等會引起嚴重後果。
3、廢酸、廢水排放須有(yǒu)較大的容器盛放。
4、随着反應時間的增長(cháng)和溶液雜質(zhì)的增多(duō),酸洗液有(yǒu)效成份逐漸降低,須随時檢測溶液濃度并及時補充新(xīn)液。
特别注意事項
酸洗鈍化的前處理(lǐ):不鏽鋼表面如存在油脂等污物(wù),會影響酸洗鈍化的質(zhì)量,一般應先采用(yòng)堿性洗滌劑等清洗。
酸洗液/膏及清洗水中(zhōng)氯離子濃度的控制:氯離子含量超标會破壞不鏽鋼鈍化膜,部分(fēn)不鏽鋼酸洗液/膏采用(yòng)加入鹽酸、高氯酸等含氯離子的侵蝕介質(zhì)作(zuò)為(wèi)主劑或助劑去除表面氧化層,對于防止腐蝕是不利的,在檢驗中(zhōng)應予控制,如船标《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595—94中(zhōng)規定,對不鏽鋼酸洗鈍化膏氯離子含量控制在25PPM~100PPM範圍内。
另外對于清洗水也應控制氯離子含量低于25PPM,施工(gōng)中(zhōng)在自來水中(zhōng)加入氯離子緩蝕劑硝酸鈉即可(kě)達到要求。
廢液中(zhōng)和環保排放:對于酸洗鈍化廢液的處理(lǐ),應達到國(guó)家環保排放要求,如對含氟廢液可(kě)加入石灰乳或氯化鈣處理(lǐ),對于含鉻廢液,可(kě)加硫酸亞鐵還原處理(lǐ)等。
酸洗鈍化質(zhì)量檢驗
不鏽鋼酸洗鈍化效果的質(zhì)量檢驗可(kě)參照船标《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595—94、國(guó)際标準《不鏽鋼電(diàn)解抛光及打磨抛光和酸洗鈍化所形成的表面鈍化膜檢驗》ISO15730等進行,一般可(kě)分(fēn)為(wèi):外觀檢驗、化學(xué)試驗,化學(xué)試驗又(yòu)主要有(yǒu)人造海水挂片腐蝕試驗、硫酸銅滴定試驗、高鐵氰化鉀滴定試驗(藍點試驗)等,一般檢驗以下面三種方式進行:
外觀檢驗:不鏽鋼酸洗鈍化表面應呈均勻銀白色,光潔美觀,不得有(yǒu)明顯腐蝕痕迹,焊縫及熱影響區(qū)不得有(yǒu)氧化色,不得有(yǒu)顔色不均勻的斑痕。
不鏽鋼化學(xué)品容器在營運中(zhōng)通常有(yǒu)使用(yòng)水清洗的工(gōng)序,如使用(yòng)海水的話,海水中(zhōng)富含氯離子,對鈍化膜有(yǒu)較大的腐蝕作(zuò)用(yòng),工(gōng)況惡劣.進行酸洗鈍化更是不可(kě)缺少。 不鏽鋼鈍化膜具(jù)有(yǒu)動态特征,不應看作(zuò)腐蝕完全停止,而是在形成擴散的保護層,通常在有(yǒu)還原劑(如氯離子)的情況下傾向于破壞鈍化膜,而在氧化劑(如空氣)存在時能(néng)保護和修複鈍化膜。不鏽鋼放置于空氣中(zhōng)會形成氧化膜,但這種膜的保護性不夠完善,通過酸洗使不鏽鋼表面平均有(yǒu)厚度為(wèi)10u m的一層表面被腐蝕掉,酸液的化學(xué)活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他(tā)部位高,因此酸洗可(kě)使整個表面趨于均勻平衡,更重要的是,通過酸洗鈍化,使鐵及鐵的氧化物(wù)比鉻和鉻的氧化物(wù)優先溶解,去掉了貧鉻層,使不鏽鋼表面富鉻,在氧化劑鈍化作(zuò)用(yòng)下使表面産(chǎn)生完整穩定的鈍化膜,這種富鉻鈍化膜的電(diàn)位可(kě)達+1.0V(SCE),接近貴金屬的電(diàn)位,提高了抗腐蝕的穩定性。 酸洗鈍化方式根據操作(zuò)方式不同,不鏽鋼酸洗鈍化處理(lǐ)主要有(yǒu)浸漬法、膏劑法、塗刷法、噴淋法、循環法、電(diàn)化學(xué)法等6種方法。
一、浸漬法。不鏽鋼管線(xiàn)、彎頭、小(xiǎo)件等最适用(yòng)該法.且處理(lǐ)效果最好。因為(wèi)處理(lǐ)件可(kě)充分(fēn)浸泡在酸洗鈍化液中(zhōng),表面反應完全、鈍化成膜緻密均勻。該法适合連續批量作(zuò)業,但需随溶液反應濃度降低而不斷補充新(xīn)液。其缺點是受酸槽形狀及容量的限制,不适合大容量設備及形狀過長(cháng)過寬的管線(xiàn);長(cháng)期不用(yòng)會因溶液揮發等原因而效果下降,需要專用(yòng)場地、酸池及加熱設備。
二、膏劑法。不鏽鋼酸洗鈍化膏目前已在國(guó)内廣泛使用(yòng)并有(yǒu)系列産(chǎn)品供應,手工(gōng)操作(zuò),适合現場施工(gōng),對不鏽鋼化學(xué)品容器焊縫處理(lǐ)、焊接變色、拐角死角、扶梯背面及大面積的塗抹鈍化都适用(yòng)。 膏劑法的優點是不需要專用(yòng)設備和場地,不需要加熱設備,現場操作(zuò)靈活,酸洗鈍化一次完成,獨立性強;鈍化膏保質(zhì)期長(cháng),每次塗抹處理(lǐ)都用(yòng)新(xīn)的鈍化膏一次性使用(yòng),表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(kě)以加強鈍化。缺點是工(gōng)人操作(zuò)環境差,勞動強度高,成本較高,對不鏽鋼管線(xiàn)内壁處理(lǐ)效果稍差,需結合其它方法。
三、噴淋法。适合于場地固定,封閉環境的單一産(chǎn)品或内部結構簡單的設備酸洗鈍化,如闆材生産(chǎn)線(xiàn)上的噴淋酸洗工(gōng)序,對不鏽鋼化學(xué)品容器,可(kě)用(yòng)于容器内壁酸洗。其優點是連續操作(zuò)速度快,操作(zuò)方式簡單,對工(gōng)人腐蝕影響小(xiǎo),溶液利用(yòng)率較高。這種方法限制條件比較多(duō),如:
1、容器内不得有(yǒu)殘渣、雜質(zhì)等。
2、酸洗液在容器内停留時間過長(cháng),會發生反應引起不鏽鋼的過腐蝕,因此須連續作(zuò)業,随時準備大量清洗用(yòng)水,如遇停電(diàn)、停水、停工(gōng)等會引起嚴重後果。
3、廢酸、廢水排放須有(yǒu)較大的容器盛放。
4、随着反應時間的增長(cháng)和溶液雜質(zhì)的增多(duō),酸洗液有(yǒu)效成份逐漸降低,須随時檢測溶液濃度并及時補充新(xīn)液。
特别注意事項
酸洗鈍化的前處理(lǐ):不鏽鋼表面如存在油脂等污物(wù),會影響酸洗鈍化的質(zhì)量,一般應先采用(yòng)堿性洗滌劑等清洗。
酸洗液/膏及清洗水中(zhōng)氯離子濃度的控制:氯離子含量超标會破壞不鏽鋼鈍化膜,部分(fēn)不鏽鋼酸洗液/膏采用(yòng)加入鹽酸、高氯酸等含氯離子的侵蝕介質(zhì)作(zuò)為(wèi)主劑或助劑去除表面氧化層,對于防止腐蝕是不利的,在檢驗中(zhōng)應予控制,如船标《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595—94中(zhōng)規定,對不鏽鋼酸洗鈍化膏氯離子含量控制在25PPM~100PPM範圍内。
另外對于清洗水也應控制氯離子含量低于25PPM,施工(gōng)中(zhōng)在自來水中(zhōng)加入氯離子緩蝕劑硝酸鈉即可(kě)達到要求。
廢液中(zhōng)和環保排放:對于酸洗鈍化廢液的處理(lǐ),應達到國(guó)家環保排放要求,如對含氟廢液可(kě)加入石灰乳或氯化鈣處理(lǐ),對于含鉻廢液,可(kě)加硫酸亞鐵還原處理(lǐ)等。
酸洗鈍化質(zhì)量檢驗
不鏽鋼酸洗鈍化效果的質(zhì)量檢驗可(kě)參照船标《不鏽鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595—94、國(guó)際标準《不鏽鋼電(diàn)解抛光及打磨抛光和酸洗鈍化所形成的表面鈍化膜檢驗》ISO15730等進行,一般可(kě)分(fēn)為(wèi):外觀檢驗、化學(xué)試驗,化學(xué)試驗又(yòu)主要有(yǒu)人造海水挂片腐蝕試驗、硫酸銅滴定試驗、高鐵氰化鉀滴定試驗(藍點試驗)等,一般檢驗以下面三種方式進行:
外觀檢驗:不鏽鋼酸洗鈍化表面應呈均勻銀白色,光潔美觀,不得有(yǒu)明顯腐蝕痕迹,焊縫及熱影響區(qū)不得有(yǒu)氧化色,不得有(yǒu)顔色不均勻的斑痕。