不锈钢酸洗钝化原理【不锈钢酸洗钝化的方法和技术】

1酸洗钝化处理方法的比较

不锈钢设备和零件的酸洗钝化根据操作的不同有多种方法，其适用范围和特点见表1。

表1不锈钢酸洗钝化方法对比

2酸洗钝化处理配方实例

2.1一般处理

(1)酸洗

HNO 3 6% ~ 25%+HF 0.5% ~ 8%(体积分数)；

温度265438±0℃～60℃；需要的时间；

或5%-10%(质量分数)的柠檬酸铵；

温度49℃~ 765438±0℃；时间10分钟~ 60分钟。

(2)钝化

20% ~ 50%(体积分数)的HNO 3；

温度49 ~ 765438±0℃；时间10分钟~ 30分钟；

或者温度为2l-38 ℃;时间为30min ~ 60min；

或HNO3 20% ~ 50%+Na2Cr207H2O22% ~ 6%(质量分数)；

温度为49℃~ 54℃；时间15分钟~ 30分钟；

或者温度为21℃~ 38℃；时间为30 min ~ 60 min。

(3)除垢和酸洗

H2SO4 8% ~ 11%(体积分数)；

温度为66℃~ 82℃；6英寸之间5min ~ 45m in；

和HNO 3 6% ~ 25%+HF 0.5% ~ 8%(体积分数)；

温度265438±0℃～60℃；

或者HNO3 15% ~ 25%+HF L% ~ 8%(体积分数)。

2.2糊剂处理

(1)以广州石化公司新建尿素不锈钢设备内表面焊缝和母材的钝化及维修面抛光焊缝的局部钝化为例。

酸洗膏:

25% HNO 3+4% HF+7L %冷凝水(体积分数)和BaSO4，调成糊状。

钝化膏:

将30% HNO3或25% HNO3+1%(质量分数)K2Cr2O7和BaSO4调成糊状。涂覆表面5 ~ 30分钟，用冷凝水冲洗至pH=7，或在单个装置上喷洒过氧化氢进行化学钝化。

(2)以上海大明铁厂的专利M为例。

酸洗钝化膏:

HNO 38% ~ 14%(作为钝化剂)；Hf10% ~ 15%(为腐蚀性)；

2.2% ~ 2.7%硬脂酸镁(作为增稠剂)

60% ~ 70%的硝酸镁(用作填料，提高附着力和透气性)；

2.3% ~ 2.8%的多聚磷酸钠(作为缓蚀剂)；

水(粘度调节)。

2.3电化学处理

将待处理的不锈钢工件作为阳极，控制阳极氧化的恒电位，或者将不锈钢工件作为阴极，先控制阴极化的恒电位，然后将不锈钢工件作为阳极，控制阳极氧化的恒电位，继续改变其钝化的恒电位。硝酸用作电解质溶液。经过这种处理后，不锈钢钝化膜的性能得到改善，耐蚀性大大提高。点蚀临界电位(Eb)提高了约1000mV(在3% NaCl溶液中)，抗均匀腐蚀性能提高了三个数量级(在20% ~ 30% H2SO4溶液中，45℃)。

3.不锈钢酸洗钝化的适用范围

3.1不锈钢设备制造过程中的酸洗钝化

3.1.1切割后清洗酸洗钝化。

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。

3.1.2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。

3.1.3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(2分钟)→冷水洗(2分钟)→碱性高锰酸盐浴(10分钟)→冷水洗(2分钟)→硫酸洗(1雨)→冷水洗(65433)。

3.2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。

3.3现场维护中的酸洗钝化处理

精对苯二甲酸(PTA)、聚乙烯醇(PVA)、腈纶、醋酸等生产装置的设备材料。

材料中广泛使用奥氏体不锈钢316L、317和304L。由于材料中都含有Cl-、Br-、SCN-和甲酸等有害离子，或由于污垢和材料结块，设备会发生点蚀、缝隙腐蚀和焊缝腐蚀。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。

4.4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，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。

4.不锈钢酸洗钝化的注意事项

4.1酸洗钝化的预处理

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。

4.2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。

4.3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。一般应使用HNO3+HF溶液，为了方便和操作安全，可用氟化物代替HF。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。电化学测试表明，硝酸浓度小于20%处理的钝化膜质量不稳定，易发生点蚀，但硝酸浓度不宜大于50%，应防止过钝化。

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。

4.4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。

4.5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。

4.6酸洗钝化后处理

不锈钢工件经酸洗和水洗后，可在71 ~ 82℃下，用含10%(质量分数)NaOH+4%(质量分数)的碱和高锰酸盐溶液浸泡5 ~ 60 min，除去酸洗残渣，然后用水彻底冲洗，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。

酸洗可能导致马氏体不锈钢的氢脆。如有必要，可通过热处理(加热至200℃)进行脱氧

暖一会儿)。

5.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

将8克硫酸铜+500毫升H2O+2 ~ 3毫升硫酸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+1 gk3fe(CN)6+97ml H2O溶液滴在模板表面，通过产生的蓝色斑点的数量和它们出现的长度来鉴定钝化膜的质量。

一种多功能不锈钢酸洗剂，由甲组份和乙组份组成，甲组份含有60-80%的硫酸和20-40%的硝酸，乙组份含有70-90%的盐酸和10-30%的LK缓蚀剂，甲组份和乙组份的重量比为90-98%和2-10。它是电镀、搪瓷、轧制等工序的前处理或中间处理

(1)用酸性溶液去除钢材表面氧化皮和铁锈的方法称为酸洗。铁氧化物(Fe3O4、Fe2O3、FeO等。)如水垢和铁锈与酸溶液反应生成盐，盐溶解在酸溶液中并被除去。用于酸洗的酸包括硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸。最常用的是硫酸和盐酸。酸洗工艺主要包括浸泡酸洗、喷淋酸洗和酸洗除锈。一般采用浸渍酸洗法，大批量生产可采用喷涂法。钢件一般在40℃的10% ~ 20%(体积)硫酸溶液中酸洗。当溶液中铁含量超过80g/L，硫酸亚铁超过215g/L时，应更换酸洗液。钢铁在室温下用20% ~ 80%(体积)的盐酸溶液酸洗，不易引起过腐蚀和氢脆。因为酸对金属有很大的腐蚀作用，所以需要添加缓蚀剂。清洗后金属表面变成银白色，同时表面钝化，提高了不锈钢的耐腐蚀性。

(2)为了消除硅藻土载体表面的吸附，减少色谱峰的拖尾，载体在使用前应进行酸洗或碱洗处理。酸洗是将载体在6mol/L盐酸中浸泡2小时或在浓盐酸中加热30分钟，过滤，水洗至中性，干燥。酸洗可以去除表面的铁、铝、钙、镁等杂质，但不能去除硅醇基团。酸洗载体适用于分析酸性样品。

酸洗的目的是去除氧化皮。热加工不锈钢和焊接热影响区都会产生氧化皮，这会影响耐腐蚀性。常用的有酸洗和酸膏酸洗，酸洗包括浸洗和刷洗。

酸洗液配方(体积分数):硝酸(密度1.42g/cm3)20%，氢氟酸5%，其余为水。酸洗温度为室温。

洗涤液配方(体积分数):50%盐酸和50%水。

酸液配方:盐酸(密度1.19g/cm3)20mL，水100mL，硝酸(密度1.42g/

Cm3)30mL，膨润土150g。

浸泡洗涤法适用于较小的设备和部件。将设备和部件在酸洗液中浸泡25 ~ 45分钟，取出后用清水冲洗干净。擦洗适用于大型设备。用蘸有酸洗液的刷子刷至白色，然后用清水冲洗干净。酸性膏体酸洗也适用于大型设备。方法是将配制好的酸膏涂在焊件的焊缝表面及其热影响区，停留几分钟，然后用清水冲洗干净。

酸洗后进行钝化。钝化液配方为:硝酸5mL，重铬酸钾1g，水95mL。处理温度为室温，处理时间为65438±0h。处理方法是将钝化液擦在焊缝表面，然后用冷水冲洗，再用布仔细擦洗，最后用热水冲洗并吹干。

钝化后，不锈钢外观全部为银白色，具有很高的耐腐蚀性。