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1 酸洗鈍化處理方法比較
不銹鋼設(shè)備與零部件酸洗鈍化處理根據(jù)操作不同育多種方法。
2 酸洗鈍化處理配方舉例
2.1 一般處理
(1)酸洗 藥劑 HNO3 6%～25%+HF 0.5%～8%(體積分?jǐn)?shù)); 溫度 21℃～60℃;時間按需要; 或藥劑檸檬酸銨 5%～10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)); 溫度 49℃～71℃;時間 10 min～60min。
(2)鈍化藥劑 HNO3 20%～50%(體積分?jǐn)?shù)); 溫度 49～71℃;時間 10 min～30min;或溫度 2l～38℃;時間 30 min～60min; 或藥劑 HNO3 20%～50%+Na2Cr207H2O 22%～ 6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)); 溫度 49℃～54℃; 時間 15 min～30min; 或溫度 21℃～38℃;時間 30 min～60min。
(3)除鱗酸洗藥劑 H2SO4 8%～11%(體積分?jǐn)?shù));
溫度 66℃～82℃;6 寸間 5 min～45min; 及藥劑 HNO3 6%～25%+HF 0.5%～8%(體積分?jǐn)?shù)); 溫度 21℃～60℃;或 HNO3 15%～25%+HF l%～8%(體積分?jǐn)?shù))。
2.2 膏劑法處理
(1)以廣州石化尿素不銹鋼新設(shè)備內(nèi)表面焊縫及母材鈍化和維修表面打磨焊縫的局部鈍化為例 酸洗膏： 25%HNO3~+4%HF+7l%冷凝 水(體積分?jǐn)?shù))與 BaSO4，調(diào)至糊狀。 鈍化膏： 30%HNO3 或 25%HNO3+1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))K2Cr2O7 與 BaSO4 調(diào)至糊狀。 涂覆表面 5～30min，用冷凝水沖洗至 pH=7，對單臺設(shè)備也可采用噴灑雙氧 水的化學(xué)鈍化法。
(2)以上海大明鐵工廠專利 m 為例。 酸洗鈍化膏： HNO38%～14%(作鈍化劑); HF l0%～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，提高粘附力與滲透性); 多聚磷酸鈉 2.3%～2.8%(作緩蝕劑); 水(調(diào)節(jié)粘度)。
2.3 電化學(xué)法處理 將待處理的不銹鋼工件作陽極，控制恒電位進(jìn)行陽極化處理，或者將不銹鋼工件先作陰極，控制恒電位進(jìn)行陰極化處理，再將不銹鋼工件作陽極，控制恒電 位進(jìn)行陽極化處理，并繼續(xù)改變其恒電位進(jìn)行鈍化處理，電解質(zhì)溶液均采用 HNO3。經(jīng)這樣處理后，不銹鋼鈍化膜性質(zhì)得到改善，耐蝕性能大大提高。點蝕 臨界電位 (Eb)提高約 1000mV(在 3%NaCl 中)，抗均勻腐蝕性能提高三個數(shù)量級 (在 45℃的 20%～30%H2SO4 中)。
3.不銹鋼酸洗鈍化的應(yīng)用范圍
3.1 不銹鋼設(shè)備制造過程中的酸洗鈍化處理
3.1.1 切削加工后的清洗及酸洗鈍化
不銹鋼工件經(jīng)切削加工后表面上通常會殘留鐵屑、鋼末及冷卻乳液等污物，會使不銹鋼表面出現(xiàn)污斑與生銹，因此應(yīng)進(jìn)行脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除 了鐵屑鋼末，又進(jìn)行了鈍化。
3.1.2 焊接前后的清洗及酸洗鈍化由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會形成氣孔，而低熔點金屬 污染(如富鋅漆)焊接后會造成開裂，所以不銹鋼焊前必須將坡口及兩側(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。為取得最好的抗腐蝕 性能，可將其浸泡在 HNO3 和 HF 的混液中，或采用酸洗鈍化膏。實際上常用械 清洗與化學(xué)清洗結(jié)合起來應(yīng)用。
3.1.3 鍛鑄件的清洗 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。
3.2 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， 必須進(jìn)行酸洗鈍化。 H2O2 生產(chǎn)裝置不銹鋼設(shè)備與管道， 如 投產(chǎn)前必須進(jìn)行清洗， 否則若有污物重金屬離子會使催化劑中毒。另外，如金屬表面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(fā)著火，甚至爆炸。同樣對氧氣 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。
3.3 現(xiàn)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(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-、 -、 SCN-、 Br 甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結(jié)聚，會對設(shè)備產(chǎn)生點蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時可以對設(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)一定時間運行后，內(nèi)壁會沉積各種污垢，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。
4.不銹鋼酸洗鈍化的注意事項
4.1 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。
4.2 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，對初步?jīng)_洗用水可采用 工業(yè)水，但對最終清洗用水要求嚴(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)，會破壞不銹鋼的鈍化膜，是點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂等的根源。
4.3 酸洗鈍化操作中的工藝控制 硝酸溶液單獨用于清除游離鐵和其它金屬污物是有效的，但對清除氧化鐵皮，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。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(yīng)保持 5：1 的 比例。溫度應(yīng)低于49℃，如過高，HF 會揮發(fā)。
對鈍化液，HNO3 應(yīng)控制在 20%～50%之間，根據(jù)電化學(xué)測試，HNO3 濃度 易產(chǎn)生點蝕， HNO3 濃度也不宜大于 50%， 但 小于 20%處理的鈍化膜質(zhì)量不穩(wěn)定， 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， 但該酸洗鈍化液(膏) 中會有侵蝕性 HF，因此其最終保護(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、溫度與接觸時間。隨著酸洗液使用 時間的增長，必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%，否則會導(dǎo)致嚴(yán)重的點蝕。一般來說，提高酸洗溫度會加速與 改善清洗作用，但也可能增加表面污染或損壞的危險。
4.4 不銹鋼敏化條件下酸洗的控制 某些不銹鋼由于不良熱處理或焊接造成敏化，采用 HNO&HF 酸洗可能會產(chǎn) 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(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。在焊后如必須進(jìn)行這種酸洗，應(yīng)采用超低碳或穩(wěn)定化的不銹鋼。
4.5 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 化若采用 HNO3 或 HNO3+HF 會嚴(yán)重腐蝕碳鋼，這時應(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，可 采用羥基乙酸(2%)+甲酸(2%)+緩蝕劑，溫度 93℃，時間 6h 或 EDTA 銨基中性溶液+緩蝕劑，溫度：121℃，時間：6h，隨后用熱水沖洗并浸入 10mg/L 氫氧 化銨+100mg/L 聯(lián)氨中。
4.6 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 的堿與高錳酸鹽溶液在 71～82℃中浸泡 5～60min，以去除酸洗殘渣， 然后用水徹底沖洗，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。 最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。 對酸性與鈍化廢液的處理，應(yīng)符合國家環(huán)保排放規(guī)定。如對含氟廢水可加石 灰乳或氯化鈣處理。鈍化液盡可能不用重鉻酸鹽，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℃保溫一段時間)。
5.不銹鋼酸洗鈍化質(zhì)量檢驗 由于化學(xué)檢驗會破壞產(chǎn)品的鈍化膜，通常在樣板上進(jìn)行檢驗。方法舉例如下：
(1)硫酸銅滴定檢驗 用 8gCuSO4+500mLH2O+2～3mLH2SO4 溶液滴入樣板表面， 保持濕態(tài)， 6min 如 內(nèi)不出現(xiàn)銅的析出為合格。
(2)高鐵氰化鉀滴定檢驗 用 2mLHCl+1mLH2SO4+1gK3Fe(CN)6+97mLH2O 溶液滴在樣板表面， 通過生 成藍(lán)色斑點的多少及出現(xiàn)時間的長短來鑒定鈍化膜質(zhì)量的好壞。
多功能不銹鋼酸洗劑，有甲、乙兩組分，甲組分含有硫酸 60～80%和硝酸 20～40%，乙組分含有鹽酸 70～90%和 LK 型緩蝕劑 10～30%，甲組分和乙組分的重量配比為：甲 90～98%、乙 2～10% 一般將制件浸入硫酸等的水溶液， 以除去金屬表面的氧化物等薄膜。是電鍍、 搪瓷、軋制等工藝的前處理或中間處理 (一)利用酸溶液去除鋼鐵表面上的氧化皮和銹蝕物的方法稱為酸洗。氧化皮、鐵銹等鐵的氧化物(Fe3O4，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eO 等)與酸溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成 鹽類溶于酸溶液中而被除去。酸洗用酸有硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、鉻酸、氫氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和鹽酸。酸洗工藝主要有浸漬酸洗法、噴射酸洗 法和酸膏除銹法。一般多用浸漬酸洗法，大批量生產(chǎn)中可采用噴射法。鋼鐵零件 一般在 10%～20%(體積)硫酸溶液中酸洗，溫度為 40℃。當(dāng)溶液中含鐵量超過 80g/L，硫酸亞鐵超過 215g/L 時，應(yīng)更換酸洗液。常溫下，用 20%～80%(體積) 的鹽酸溶液對鋼鐵進(jìn)行酸洗，不易發(fā)生過腐蝕和氫脆現(xiàn)象。由于酸對金屬的腐蝕 作用很大，需要添加緩蝕劑。清洗后金屬表面成銀白色，同時鈍化表面，提高不銹鋼抗腐蝕能力。 (二)為了消除硅藻土載體表面吸附，減少色譜峰拖尾，載體在使用前需進(jìn)行酸洗或堿洗處理。 酸洗是把載體用 6mol/L 鹽酸浸煮 2h 或濃鹽酸加熱浸煮 30min， 過濾，用水洗至中性，烘干。
