不銹鋼的生銹及鈍化防銹原理
日期：2020-08-07 16:52:28 閱讀：
不銹鋼的耐腐蝕性主要是因?yàn)樵阡撝刑砑恿溯^高含量的Cr元素，Cr元素易于氧化，能在鋼的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使鋼的電極電和在氧化介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變性提高，不銹鋼的耐腐蝕性能主要依靠表面覆蓋的這一層極薄的(約1mm)致密的鈍化膜，這層鈍化膜與腐蝕介質(zhì)隔離，是不銹鋼防護(hù)的基本屏障，如果鈍化膜不完整或有缺陷被破壞，不銹鋼仍會(huì)被腐蝕。不銹鋼也會(huì)銹不銹鋼板材、設(shè)備及附件的吊運(yùn)、裝配、焊接、焊縫檢查(如著色探傷、耐壓實(shí)驗(yàn))及加工過程中帶來的表面油污、劃傷、鐵銹、雜質(zhì)、低熔點(diǎn)金屬污染物、油漆、焊渣、飛濺物等，這些物質(zhì)影響了不銹鋼表面質(zhì)量，破壞了其表面鈍化膜，降低了表面耐蝕性，還易與以后接觸的化學(xué)品中的腐蝕介質(zhì)共同作用，引發(fā)點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、甚至?xí)?dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂。酸洗鈍化原理 在GBl50—1998《鋼制壓力容器》中規(guī)定“有防腐要求的不銹鋼制造的容器表面應(yīng)進(jìn)行酸洗鈍化。”不銹鋼化學(xué)品容器還由于載運(yùn)多種不同的化學(xué)品，對(duì)防止貨品污染有很高的要求，而國產(chǎn)不銹鋼板表面質(zhì)量相對(duì)較差．通常應(yīng)對(duì)不銹鋼板、設(shè)備、附件進(jìn)行機(jī)械、化學(xué)或電解拋光等精整處理后再清洗、酸洗鈍化，使不銹鋼具有更強(qiáng)的耐蝕力。
不銹鋼化學(xué)品容器在營運(yùn)中通常有使用水清洗的工序，如使用海水的話，海水中富含氯離子，對(duì)鈍化膜有較大的腐蝕作用，工況惡劣．進(jìn)行酸洗鈍化更是不可缺少。 不銹鋼鈍化膜具有動(dòng)態(tài)特征，不應(yīng)看作腐蝕完全停止，而是在形成擴(kuò)散的保護(hù)層，通常在有還原劑(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(shí)能保護(hù)和修復(fù)鈍化膜。不銹鋼放置于空氣中會(huì)形成氧化膜，但這種膜的保護(hù)性不夠完善，通過酸洗使不銹鋼表面平均有厚度為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部位高，因此酸洗可使整個(gè)表面趨于均勻平衡，更重要的是，通過酸洗鈍化，使鐵及鐵的氧化物比鉻和鉻的氧化物優(yōu)先溶解，去掉了貧鉻層，使不銹鋼表面富鉻，在氧化劑鈍化作用下使表面產(chǎn)生完整穩(wěn)定的鈍化膜，這種富鉻鈍化膜的電位可達(dá)+1.0V(SCE)，接近貴金屬的電位，提高了抗腐蝕的穩(wěn)定性。 酸洗鈍化方式根據(jù)操作方式不同，不銹鋼酸洗鈍化處理主要有浸漬法、膏劑法、涂刷法、噴淋法、循環(huán)法、電化學(xué)法等6種方法。
一、浸漬法。不銹鋼管線、彎頭、小件等最適用該法．且處理效果最好。因?yàn)樘幚砑沙浞纸菰谒嵯粹g化液中，表面反應(yīng)完全、鈍化成膜致密均勻。該法適合連續(xù)批量作業(yè)，但需隨溶液反應(yīng)濃度降低而不斷補(bǔ)充新液。其缺點(diǎn)是受酸槽形狀及容量的限制，不適合大容量設(shè)備及形狀過長過寬的管線；長期不用會(huì)因溶液揮發(fā)等原因而效果下降，需要專用場地、酸池及加熱設(shè)備。
二、膏劑法。不銹鋼酸洗鈍化膏目前已在國內(nèi)廣泛使用并有系列產(chǎn)品供應(yīng)，手工操作，適合現(xiàn)場施工，對(duì)不銹鋼化學(xué)品容器焊縫處理、焊接變色、拐角死角、扶梯背面及大面積的涂抹鈍化都適用。 膏劑法的優(yōu)點(diǎn)是不需要專用設(shè)備和場地，不需要加熱設(shè)備，現(xiàn)場操作靈活，酸洗鈍化一次完成，獨(dú)立性強(qiáng)；鈍化膏保質(zhì)期長，每次涂抹處理都用新的鈍化膏一次性使用，表面一層鈍化結(jié)束后反應(yīng)即停止，不易過腐蝕，不受后續(xù)沖洗時(shí)間限制，焊縫等薄弱環(huán)節(jié)還可以加強(qiáng)鈍化。缺點(diǎn)是工人操作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，成本較高，對(duì)不銹鋼管線內(nèi)壁處理效果稍差，需結(jié)合其它方法。
三、噴淋法。適合于場地固定，封閉環(huán)境的單一產(chǎn)品或內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備酸洗鈍化，如板材生產(chǎn)線上的噴淋酸洗工序，對(duì)不銹鋼化學(xué)品容器，可用于容器內(nèi)壁酸洗。其優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)操作速度快，操作方式簡單，對(duì)工人腐蝕影響小，溶液利用率較高。這種方法限制條件比較多，如：
1、容器內(nèi)不得有殘?jiān)㈦s質(zhì)等。
2、酸洗液在容器內(nèi)停留時(shí)間過長，會(huì)發(fā)生反應(yīng)引起不銹鋼的過腐蝕，因此須連續(xù)作業(yè)，隨時(shí)準(zhǔn)備大量清洗用水，如遇停電、停水、停工等會(huì)引起嚴(yán)重后果。
3、廢酸、廢水排放須有較大的容器盛放。
4、隨著反應(yīng)時(shí)間的增長和溶液雜質(zhì)的增多，酸洗液有效成份逐漸降低，須隨時(shí)檢測溶液濃度并及時(shí)補(bǔ)充新液。
特別注意事項(xiàng)
酸洗鈍化的前處理：不銹鋼表面如存在油脂等污物，會(huì)影響酸洗鈍化的質(zhì)量，一般應(yīng)先采用堿性洗滌劑等清洗。
酸洗液／膏及清洗水中氯離子濃度的控制：氯離子含量超標(biāo)會(huì)破壞不銹鋼鈍化膜，部分不銹鋼酸洗液／膏采用加入鹽酸、高氯酸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，對(duì)于防止腐蝕是不利的，在檢驗(yàn)中應(yīng)予控制，如船標(biāo)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595—94中規(guī)定，對(duì)不銹鋼酸洗鈍化膏氯離子含量控制在25PPM～100PPM范圍內(nèi)。
另外對(duì)于清洗水也應(yīng)控制氯離子含量低于25PPM，施工中在自來水中加入氯離子緩蝕劑硝酸鈉即可達(dá)到要求。
廢液中和環(huán)保排放：對(duì)于酸洗鈍化廢液的處理，應(yīng)達(dá)到國家環(huán)保排放要求，如對(duì)含氟廢液可加入石灰乳或氯化鈣處理，對(duì)于含鉻廢液，可加硫酸亞鐵還原處理等。
酸洗鈍化質(zhì)量檢驗(yàn)
不銹鋼酸洗鈍化效果的質(zhì)量檢驗(yàn)可參照船標(biāo)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB／T3595—94、國際標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼電解拋光及打磨拋光和酸洗鈍化所形成的表面鈍化膜檢驗(yàn)》ISO15730等進(jìn)行，一般可分為：外觀檢驗(yàn)、化學(xué)試驗(yàn)，化學(xué)試驗(yàn)又主要有人造海水掛片腐蝕試驗(yàn)、硫酸銅滴定試驗(yàn)、高鐵氰化鉀滴定試驗(yàn)（藍(lán)點(diǎn)試驗(yàn)）等，一般檢驗(yàn)以下面三種方式進(jìn)行：
外觀檢驗(yàn)：不銹鋼酸洗鈍化表面應(yīng)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(qū)不得有氧化色，不得有顏色不均勻的斑痕。
不銹鋼化學(xué)品容器在營運(yùn)中通常有使用水清洗的工序，如使用海水的話，海水中富含氯離子，對(duì)鈍化膜有較大的腐蝕作用，工況惡劣．進(jìn)行酸洗鈍化更是不可缺少。 不銹鋼鈍化膜具有動(dòng)態(tài)特征，不應(yīng)看作腐蝕完全停止，而是在形成擴(kuò)散的保護(hù)層，通常在有還原劑(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(shí)能保護(hù)和修復(fù)鈍化膜。不銹鋼放置于空氣中會(huì)形成氧化膜，但這種膜的保護(hù)性不夠完善，通過酸洗使不銹鋼表面平均有厚度為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部位高，因此酸洗可使整個(gè)表面趨于均勻平衡，更重要的是，通過酸洗鈍化，使鐵及鐵的氧化物比鉻和鉻的氧化物優(yōu)先溶解，去掉了貧鉻層，使不銹鋼表面富鉻，在氧化劑鈍化作用下使表面產(chǎn)生完整穩(wěn)定的鈍化膜，這種富鉻鈍化膜的電位可達(dá)+1.0V(SCE)，接近貴金屬的電位，提高了抗腐蝕的穩(wěn)定性。 酸洗鈍化方式根據(jù)操作方式不同，不銹鋼酸洗鈍化處理主要有浸漬法、膏劑法、涂刷法、噴淋法、循環(huán)法、電化學(xué)法等6種方法。
一、浸漬法。不銹鋼管線、彎頭、小件等最適用該法．且處理效果最好。因?yàn)樘幚砑沙浞纸菰谒嵯粹g化液中，表面反應(yīng)完全、鈍化成膜致密均勻。該法適合連續(xù)批量作業(yè)，但需隨溶液反應(yīng)濃度降低而不斷補(bǔ)充新液。其缺點(diǎn)是受酸槽形狀及容量的限制，不適合大容量設(shè)備及形狀過長過寬的管線；長期不用會(huì)因溶液揮發(fā)等原因而效果下降，需要專用場地、酸池及加熱設(shè)備。
二、膏劑法。不銹鋼酸洗鈍化膏目前已在國內(nèi)廣泛使用并有系列產(chǎn)品供應(yīng)，手工操作，適合現(xiàn)場施工，對(duì)不銹鋼化學(xué)品容器焊縫處理、焊接變色、拐角死角、扶梯背面及大面積的涂抹鈍化都適用。 膏劑法的優(yōu)點(diǎn)是不需要專用設(shè)備和場地，不需要加熱設(shè)備，現(xiàn)場操作靈活，酸洗鈍化一次完成，獨(dú)立性強(qiáng)；鈍化膏保質(zhì)期長，每次涂抹處理都用新的鈍化膏一次性使用，表面一層鈍化結(jié)束后反應(yīng)即停止，不易過腐蝕，不受后續(xù)沖洗時(shí)間限制，焊縫等薄弱環(huán)節(jié)還可以加強(qiáng)鈍化。缺點(diǎn)是工人操作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，成本較高，對(duì)不銹鋼管線內(nèi)壁處理效果稍差，需結(jié)合其它方法。
三、噴淋法。適合于場地固定，封閉環(huán)境的單一產(chǎn)品或內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備酸洗鈍化，如板材生產(chǎn)線上的噴淋酸洗工序，對(duì)不銹鋼化學(xué)品容器，可用于容器內(nèi)壁酸洗。其優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)操作速度快，操作方式簡單，對(duì)工人腐蝕影響小，溶液利用率較高。這種方法限制條件比較多，如：
1、容器內(nèi)不得有殘?jiān)㈦s質(zhì)等。
2、酸洗液在容器內(nèi)停留時(shí)間過長，會(huì)發(fā)生反應(yīng)引起不銹鋼的過腐蝕，因此須連續(xù)作業(yè)，隨時(shí)準(zhǔn)備大量清洗用水，如遇停電、停水、停工等會(huì)引起嚴(yán)重后果。
3、廢酸、廢水排放須有較大的容器盛放。
4、隨著反應(yīng)時(shí)間的增長和溶液雜質(zhì)的增多，酸洗液有效成份逐漸降低，須隨時(shí)檢測溶液濃度并及時(shí)補(bǔ)充新液。
特別注意事項(xiàng)
酸洗鈍化的前處理：不銹鋼表面如存在油脂等污物，會(huì)影響酸洗鈍化的質(zhì)量，一般應(yīng)先采用堿性洗滌劑等清洗。
酸洗液／膏及清洗水中氯離子濃度的控制：氯離子含量超標(biāo)會(huì)破壞不銹鋼鈍化膜，部分不銹鋼酸洗液／膏采用加入鹽酸、高氯酸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，對(duì)于防止腐蝕是不利的，在檢驗(yàn)中應(yīng)予控制，如船標(biāo)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB/T3595—94中規(guī)定，對(duì)不銹鋼酸洗鈍化膏氯離子含量控制在25PPM～100PPM范圍內(nèi)。
另外對(duì)于清洗水也應(yīng)控制氯離子含量低于25PPM，施工中在自來水中加入氯離子緩蝕劑硝酸鈉即可達(dá)到要求。
廢液中和環(huán)保排放：對(duì)于酸洗鈍化廢液的處理，應(yīng)達(dá)到國家環(huán)保排放要求，如對(duì)含氟廢液可加入石灰乳或氯化鈣處理，對(duì)于含鉻廢液，可加硫酸亞鐵還原處理等。
酸洗鈍化質(zhì)量檢驗(yàn)
不銹鋼酸洗鈍化效果的質(zhì)量檢驗(yàn)可參照船標(biāo)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB／T3595—94、國際標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼電解拋光及打磨拋光和酸洗鈍化所形成的表面鈍化膜檢驗(yàn)》ISO15730等進(jìn)行，一般可分為：外觀檢驗(yàn)、化學(xué)試驗(yàn)，化學(xué)試驗(yàn)又主要有人造海水掛片腐蝕試驗(yàn)、硫酸銅滴定試驗(yàn)、高鐵氰化鉀滴定試驗(yàn)（藍(lán)點(diǎn)試驗(yàn)）等，一般檢驗(yàn)以下面三種方式進(jìn)行：
外觀檢驗(yàn)：不銹鋼酸洗鈍化表面應(yīng)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(qū)不得有氧化色，不得有顏色不均勻的斑痕。
