钝化机理
金属钝化可以保护金属不被腐蚀，但有时需要防止钝化，如电镀、化学电源等，以保证金属能正常参与反应并溶解。
金属是怎么钝化的？钝化机理是什么？首先要明确钝化现象是金属相和溶液相引起的，还是界面现象引起的。有人研究过机械刮削对处于被动状态的金属的影响。实验表明，在测量过程中连续刮削金属表面时，金属的电位向负方向急剧移动，即修整金属表面可使处于被动状态的金属活化。证明了钝化现象是一种界面现象。金属和介质的界面是在一定条件下发生变化的。电化学钝化是阳极极化，金属的电位发生变化，在电极表面形成金属氧化物或盐。这些物质紧密覆盖在金属表面，成为钝化膜，导致金属钝化。化学钝化是由氧化剂如浓硝酸直接作用于金属，在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如铬和镍而引起的。化学钝化时，添加氧化剂的浓度不能小于某一临界值，否则不但不会导致钝化，反而会导致金属溶解更快。
金属表面的钝化膜是什么结构？是独立相膜还是吸附膜？
主要有两种理论，即成相膜理论和吸附理论。认为不需要形成固体产物膜来钝化金属表面，但在表面或部分表面形成氧或含氧颗粒(如O2-或OH-)的吸附层就足够了。虽然这种吸附层只有单层那么薄，但由于氧在金属表面的吸附，改变了金属与溶液的界面结构，增加了电极反应的活化能，使金属表面的反应能力下降而钝化。这个理论的主要实验基础是测量界面电容和钝化某些金属所需的电量。实验结果表明，某些金属可以钝化而不形成相膜。
两种钝化理论都可以很好地解释一些实验事实，但它们都有成功和不足之处。金属钝化膜确实具有相形成膜结构，但也有单层的吸附膜。不清楚在什么条件下形成相形成膜和形成吸附膜。两种理论的结合缺乏直接的实验证据，因此钝化理论有待进一步研究。不锈钢的钝化
为了更好地运输强腐蚀性货物，不锈钢舱应进行钝化处理，不锈钢的钝化处理应遵循不锈钢制造商推荐的方法。不锈钢货舱钝化过程中，操作人员应穿戴合适的个人防护用品，并注意相互配合；无关人员应远离作业区域。
* * *有两种处理方法，即硝酸清洗法和完全酸浸泡法。硝酸处理通常称为钝化处理，是一种常规的处理方法。全舱的彻底酸洗钝化通常只在建造阶段和交付前的修理阶段进行。
1.用洗舱机循环钝化不锈钢。使用油罐清洗机钝化不锈钢C.O.T
1.1需要下列设备:
四台带8毫米或9.5毫米喷嘴的不锈钢驾驶室清洗器(316)，外加四台清洗机。洗衣机不应由不锈钢制成。四根洗罐管可以承受20%的硝酸溶液和10巴的安全工作压力(不锈钢BW软管)。每个待钝化舱室需要80吨冲洗淡水。船上的淡水越多越好。pH检测试剂盒可以检测1到14的pH值，精确到1/2。带四个公接头的盲适配器，用于驾驶室清洗。盲适配器应配有阀门进行隔热。
1.2钝化钝化工艺
硝酸清洗通常被称为钝化，这意味着在这个过程中金属表面形成了一层保护性的惰性膜。其实酸处理主要是去除不锈钢表面影响惰性氧化膜形成的污垢，同时也有助于加速氧化过程。将待钝化的舱室清洗至水白色。用大约15%的硝酸溶液(10-20%)清洁整个机舱表面。记得在水中加入酸而不是水，以尽量减少混合产生的热量。为了保证溶液浓度为15%，测量了用水流注满200升桶的时间，以计算淡水供应的流量。该流速用于将所需量的水注入机舱。建议使用足够的溶液，使钝化过程中泵送不间断。用不锈钢泵向舱内加入所需量的酸，通过合适的软管直接引入舱内的水中。如果要对大量舱室进行钝化，建议在第一个舱室准备好溶液，然后一个一个传送。注意，溶液会在传输过程中丢失，因此溶液可能需要填充一半。大量舱室钝化时，应监控溶液质量，通过测量pH值和观察溶液颜色来控制溶液的浓度和污垢。用盲适配器将指定数量的舱室清洗管连接到机器上。(尽量多使用洗舱机)洗舱口要盖好，防止溶液流出到低碳钢甲板上。不锈钢管鞍座很好地覆盖了这些开口。应该让水不断地流过甲板，以稀释偶尔流到甲板上的酸。
按照以下步骤开始在驾驶室内循环清洗液。从甲板平面向下10英寸下降，循环整整一个小时。在客舱地板以上15英寸处盘旋一小时。底平面循环完成后，关闭循环接头上的阀门，将溶液输送到下一个舱室。在开始每个舱室的再循环之前，测量溶液的pH值。如果pH值高于2，倒出溶液。循环管从舱内取出后，要用水冲洗。
1.3冲洗时用淡水清洗
选择一个船舱储存淡水。这个舱的泵管应该和冲洗管相连。将洗舱管路上所需数量的洗舱机连接到待洗舱上。所需的洗舱机数量与循环中使用的机器数量一致。使用与骑车时相同的水滴。每15分钟测量一次所用水的pH值，并记录下来。当pH值达到可接受的水平(6-7)时，将改为第二次滴冲洗。第二滴冲洗30分钟。彻底排空驾驶室中的水，并拆下洗衣机。给机舱通风。目视检查驾驶室，并测量隐蔽区域表面的pH值。如果手头有钝化剂，记录钝化剂的读数。报告:向相应船队提交钝化处理报告。应该认识到，每艘船和每种情况都是不同的。
2.蒸汽喷射法蒸汽钝化不锈钢C.O.T.。
2.1需要以下设备:每100立方米船舱容量4升硝酸。带吸入连接管的不锈钢注射器。连接管应配有耐酸吸管和不锈钢球阀。在甲板上保存和转移硝酸的耐酸容器。用来探测船舱内部的蒸汽软管。
2.2钝化步骤:将蒸汽喷射器安装在舱内，可以安装在梯子上，也可以安装在中间的冲洗舱口。开始向舱内添加蒸汽，短时间添加蒸汽后，打开安装在酸容器上的吸入球阀。调节球阀，以便在至少30分钟内将硝酸缓慢、均匀且连续地添加到蒸汽中。这一点很重要，否则硝酸不会形成雾，融化成蒸汽。如果硝酸液滴太大，会直接落到机舱底部，没有任何影响。当机舱内注入适量硝酸(4升/100立方米)时，停止注入蒸汽，关闭机舱3-4小时。过了这段时间，用淡水清洗船舱约一小时。在停止洗涤过程之前，检查洗涤水的pH值是否达到可接受的水平(6-7)。报告:向相应船队提交钝化处理报告。如果定期使用蒸汽方法进行钝化处理，将会产生令人满意的结果。但如果舱室状况已经严重恶化，强烈建议采用回收的方式进行处理。应该认识到，每艘船和每种情况都是不同的。所以建议负责人根据自己的特殊情况来评估这些步骤，根据自己的最佳判断来处理。不锈钢设备制造过程中的酸洗钝化处理
1.切割后清洗和酸洗钝化
不锈钢工件切割后，表面通常会残留铁屑、钢粉、冷却乳化液等污垢，会使不锈钢表面产生污渍和锈迹。所以要进行脱脂去油污，然后用硝酸清洗，不仅去除了铁屑和钢粉，而且钝化了。
2.焊接前后的清洗和酸洗钝化
由于油脂是氢的来源，不去除油脂会在焊缝中形成气孔，低熔点金属污染(如富锌漆)会造成焊后开裂。因此，不锈钢焊接前，必须将坡口及两侧20mm以内的表面清理干净，油污可用丙酮擦洗，漆锈先用砂布或不锈钢钢丝刷清除，再用丙酮擦拭。
不锈钢设备制造无论采用何种焊接工艺，焊后都应进行清洗，清除所有焊渣、飞溅物、污渍和氧化色。清洗方法包括机械清洗和化学清洗。机械清洗包括打磨、抛光和喷砂等。应避免使用碳钢刷，以防止表面生锈。为了获得最佳的耐蚀性，可以将其浸泡在HNO3和HF的混合溶液中，也可以使用酸洗钝化膏。事实上，机械清洗通常与化学清洗相结合。
3.锻造铸件的清洁
不锈钢工件经过锻造、铸造等热加工后，表面往往会被一层氧化皮、润滑剂或氧化物污染，污染物有石墨、二硫化钼和二氧化碳。应采用喷丸、盐浴处理和多道酸洗处理。例如，美国的不锈钢涡轮叶片的处理过程如下:
盐浴(10分钟)→水淬(2.5分钟)→硫酸洗涤(2分钟)→冷水洗涤(2分钟)→碱性高锰酸盐浴(10分钟)→冷水洗涤(2分钟)→硫酸洗涤(1分钟)→冷水洗涤(65438)。
新机组投产前的酸洗和钝化处理。
许多大型化工、化纤、化肥等不锈钢设备和管道在投产前都需要进行酸洗钝化。虽然设备在出厂时已进行了酸洗，去除焊渣和氧化皮，但在储存、运输和安装过程中，不可避免地会造成油脂、泥浆、铁锈等污染。为了保证装置和设备的试车产品(特别是化工中间体和精制产品)质量符合要求，确保一次试车成功，必须进行酸洗钝化。例如H2O2生产装置的不锈钢设备和管道在生产前必须清洗干净，否则污垢中的重金属离子会使催化剂中毒。另外，如果金属表面有油脂和游离铁离子，会引起H2O2分解，剧烈释放大量热量，引起火灾甚至爆炸。同样，对于氧气管道来说，微量油污和金属颗粒的存在也可能产生火花，造成严重后果。
现场维护中酸洗钝化的处理
奥氏体不锈钢316L、317、304L广泛用于精制对苯二甲酸(PTA)、聚乙烯醇(PVA)、腈纶、醋酸等设备材料。因为物料都含有Cl-、Br-、SCN-、甲酸等有害离子，或者因为污垢和物料结块，都会造成设备上的斑点。停车检修时，可通过酸洗使设备或部件全部或部分钝化，并修复钝化膜，防止局部腐蚀蔓延。如上海石化公司PTA装置干燥器的不锈钢管和腈纶装置的不锈钢换热器都经过酸洗钝化处理。
在用设备的除垢和清洗
石油化工厂的不锈钢设备，尤其是换热器，在运行一定时间后，内壁会沉积各种垢，如碳酸盐垢、硫酸盐垢、硅酸盐垢、氧化铁垢、有机物垢、催化剂垢等。，会影响换热效果，造成垢下腐蚀。除垢要选择合适的清洗剂，如硝酸、硝酸+氢氟酸、硫酸、柠檬酸、EDTA、水基清洗剂等。，并加入适量的缓蚀剂。除垢清洗后，必要时可以钝化。化学处理例如，上海石化公司PTA、醋酸和腈纶装置中的不锈钢热交换器已被除垢和清洗。不锈钢酸洗钝化的注意事项
1.酸洗钝化预处理
如果不锈钢工件在酸洗钝化前表面有污垢，应先用机械清洗，然后脱脂。如果酸洗液和钝化液不能去除油脂，表面油脂的存在会影响酸洗钝化的质量。所以脱脂是不能省略的，碱溶液、乳化剂、有机溶剂、蒸汽都可以。
2.酸洗液和清洗水中Cl-的控制
对于一些不锈钢酸洗液或酸洗膏，采用盐酸、高氯酸、氯化铁、氯化钠等含氯腐蚀介质作为主要药剂或添加剂去除表面氧化层，采用三氯乙烯等含氯有机溶剂去除油脂，不适合防止应力腐蚀开裂。此外，工业水可以用作初始洗涤水，但是严格控制最终洗涤水的卤化物含量。通常使用去离子水。如石油化工奥氏体不锈钢压力容器水压试验用水中C1-的含量应控制在不超过25mg/L，如果达不到这一要求，可在水中加入硝酸钠使其符合要求。如果C1-含量超标，不锈钢的钝化膜将被破坏，这是点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂的根源。
3.酸洗钝化操作中的过程控制
单独的硝酸溶液对于去除游离铁和其他金属污染物是有效的，但是对于去除铁鳞、厚腐蚀产物、回火膜等是无效的。一般要用HNO3+HF溶液，为了操作方便和安全，可以用氟化物代替HF[2]。硝酸溶液中不能单独加入任何缓蚀剂，但硝酸+氢氟酸酸洗时需要加入Lan-826。使用硝酸+氢氟酸进行酸洗。为防止腐蚀，浓度应保持在5: 1。温度应低于49℃，如果太高，HF会挥发。
对于钝化液，硝酸应控制在20%-50%之间。根据电化学测试，硝酸浓度小于20%处理的钝化膜质量不稳定，容易产生点蚀[8]，但硝酸浓度不宜大于50%，要防止过钝化。
用一步法处理脱脂酸洗钝化，虽然操作简单，节省工时，但酸洗钝化液(膏)中会有腐蚀性的HF，所以最终的保护膜质量不如多步法。
酸洗时，允许在一定范围内调整酸浓度、温度和接触时间。随着酸洗液使用时间的增加，一定要注意酸浓度和金属离子浓度的变化，避免过度酸洗。钛离子的浓度应小于2%，否则会导致严重的点蚀。一般来说，提高酸洗温度会加速和改善清洗效果，但也可能增加表面污染或损坏的风险。
4.不锈钢敏化条件下的酸洗控制
有些不锈钢由于热处理或焊接不良而敏化，HNO &；HF酸洗可能会引起晶间腐蚀，而晶间腐蚀引起的裂纹会在操作、清洗或后续加工过程中浓缩卤化物，导致应力腐蚀。这些敏化的不锈钢一般不适合用HNO3+HF溶液除锈或酸洗。如果焊后必须进行酸洗，应使用超低碳或稳定化不锈钢。
5.不锈钢和碳钢组件的酸洗
对于不锈钢和碳钢组件(如换热器中的不锈钢管、管板和碳钢壳体)，如果用HNO3或HNO3+HF进行酸洗钝化，碳钢会被严重腐蚀。此时应加入适当的缓蚀剂如Lan-826。当不锈钢和碳钢的组合件在敏化状态下不能用HNO3+HF酸洗时，可用乙醇酸(2%)+甲酸(2%)+缓蚀剂在93℃下6h或EDTA铵基中性溶液+缓蚀剂在121℃下6h，然后用热水冲洗，浸入65438。
6.酸洗钝化后处理
不锈钢工件经酸洗和水洗后，可在71 ~ 82℃下，在含10%(质量分数)NaOH+4%和4%(质量分数)KMnO4的1粗高锰酸盐溶液中浸泡5 ~ 60 min，以去除酸洗残渣，然后用水彻底清洗并干燥。不锈钢酸洗钝化后表面出现斑点或污渍，可用新鲜钝化液或高浓度硝酸擦洗消除。应保护最终通过酸洗钝化的不锈钢设备或部件，并用聚乙烯薄膜覆盖或包裹，以避免异种金属和非金属之间的接触。
酸性和钝化废液的处理应符合国家环保排放规定。例如，含氟废水可以用石灰乳或氯化钙处理。钝化液尽可能不需要重铬酸盐。如果有含铬废水，可以加入硫酸亚铁进行还原处理。
酸洗可能引起马氏体不锈钢的氢脆，必要时可通过热处理(加热至200℃一段时间)去除氧。不锈钢酸洗钝化质量检验
因为化学检验会破坏产品的钝化膜，所以一般在样板上进行。方法示例如下:
(1)硫酸铜滴定试验
用8g cus 04+500ml H2O+2～3ml h2so 4溶液滴在样品板表面并保持湿润。如果铜在6分钟内没有沉淀，则合格。
(2)铁氰化钾滴定试验
将2ml HCl+1ml h2so 4+1g K3Fe(CN)6+97ml H2O溶液滴在模板表面，通过产生蓝色斑点的数量和出现时间的长短来判断钝化膜的质量。