不銹鋼設備及零部件酸洗鈍化技術

馬柏強

摘要：在不銹鋼使用的過程中，隨著使用環境的不同會發生腐蝕現象，嚴重的情況會影響不銹鋼的使用壽命。因此，在使用前要對不銹鋼設備及零部件進行酸洗鈍化來延長其使用壽命。

關鍵詞：不銹鋼；設備零件；酸洗鈍化

前言

不銹鋼的酸洗鈍化工藝對不銹鋼的表面質量有著重要的影響，鈍化工藝不好會嚴重影響著使用壽命。因此，我們要根據使用環境的不同采用不同的鈍化工藝進行鈍化，保證不銹鋼的使用效果。

1.酸洗鈍化的機理

奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性能，而且還有較好的冷熱加工性能，因而被廣泛應用于制造各類具有防腐蝕性能的設備。在奧氏體不銹鋼表面形成的鈍化膜，對其耐蝕性能有很大的改善，而不銹鋼的鈍化膜主要是通過對其表面進行酸洗和鈍化處理得來。金屬經氧化性介質處理后，其腐蝕速率比處理前有顯著下降的現象稱為金屬的鈍化。不銹鋼較耐腐蝕主要是因鋼中含有較高含量的鉻、鎳、鉬等元素，如316L，鉻含量為16～18，鎳含量為10～14，鉬含量為2～3），這些元素易于氧化，與鈍化試劑反應后，能在鋼的表面形成致密的氧化膜（約為1mm）。鈍化膜結構連續、致密且質地堅硬，通常不會因受到外界環境的侵蝕而破壞。同時，也由于它的化學勢能較低，對許多介質呈現反應惰性。從而有效阻止了腐蝕反應的進一步進行，保護基體不再被進一步腐蝕，起到了一定的保護效果。鈍化膜在鹵素離子長期作用下容易受到破壞，在制造和安裝（包括酸洗鈍化和水壓試驗等）過程中，應嚴格控制鹵素離子（如氯離子）的含量。同時，對不銹鋼設備介質表面的酸洗鈍化提出更高的要求，可增強材質的防腐蝕能力，延長設備的使用壽命或檢修周期。

2.酸洗鈍化的方法和工藝過程

不銹鋼的鈍化處理一般用氧化性較強的硝酸溶液來進行。為了確保鈍化處理的效果，在鈍化前，必須對待鈍化表面進行酸洗。整個處理過程稱之為酸洗鈍化處理。酸洗鈍化的方法有浸漬法、膏劑法、噴淋法、循環法等，一般核電和海水淡化等不銹鋼設備的酸洗鈍化主要采用浸漬法和膏劑法。為確保核電和海水淡化等不銹鋼設備的酸洗鈍化質量，酸洗鈍化應首先考慮用酸洗鈍化液浸漬方法，在不便于采用浸漬的情況下，才考慮用涂刷酸洗鈍化膏的方式。對零部件的處理常以浸漬法為主，膏劑法主要用于已制造成形設備的表面處理，或在檢修現場對設備表面和焊接部位的處理。

3.酸洗鈍化中技術要求

3.1 表面預處理

去除母材和焊縫表面的飛濺、焊渣、咬邊、凸凹不平、油污等，一般用機械處理和化學處理兩種方法進行。用手持式打磨機磨平焊接接頭表面的飛濺、焊渣、咬邊，此過程非常關鍵，表面的光潔度將直接影響到成膜的好壞。清洗時所用刷子材質必須是不銹鋼的，油污雜質可用堿液清洗，然后用水清洗干凈。

3.2 酸洗和鈍化

根據不銹鋼設備工藝技術要求，無論是浸漬法和膏劑法，一般采用二合一方法（俗稱一步洗）較多。酸洗鈍化處理與酸洗鈍化液的濃度、環境溫度和接觸時間三者有關，必須嚴格按照酸洗鈍化技術條件的規定進行操作。溫度過低，酸洗鈍化會導致產品鈍化膜的不完整性，處理應在大于1O℃的環境溫度下進行。一般來說，提高酸洗鈍化溫度會加速和改善清洗效果，但也可能帶來導致增加表面污染或損壞的危險，即所謂。過酸洗。。最終沖洗必須用氯離子濃度小于25mg/L的去離子水沖洗。

3.3 后期處理

酸洗鈍化后對鈍化表面需采取一定的保護措施，以防鈍化膜（約1nm厚）的破壞。形成的鈍化膜不宜接觸硬物，禁止焊接和打磨等。ASTM/A38O《不銹鋼制品和設備的清潔、除銹和鈍化》中強調指出鈍化膜的保護貫穿制造、運輸、檢驗、存放、安裝等步驟，并且還規定不得用聚氯乙烯等作為包裝材料。聚氯乙烯材料在陽光或紫外光的作用下，會對不銹鋼產生腐蝕現象。

4.主要方法和步驟及鈍化時間

第一步為堿洗。碳鋼板材表面含有大量的FeO，不需要經過特殊的堿溶液處理，一般直接采用酸洗方法清除氧化鐵皮。對于不銹鋼，通常其氧化鐵皮有三層，內層是Cr2O3和Cr2O3.FeO的尖晶石結構，中間層為Fe3O4，外層是Fe2O4，去除氧化鐵皮的主要困難是由于內層的Cr2O3.FeO和外層的Fe3O4都難溶于酸，為此必須采取一定措施。不銹鋼中形成的Cr2O3和尖晶石Cr2O3.FeO使酸洗變得困難，但其在堿溶液中卻易發生化學反應，生成易溶于水溶液的鉻酸鈉。通過一系列的復雜的化學反應，氧化鐵皮中具有強耐酸性的尖晶石氧化物發生分解，并進一步與堿溶液反應，生成鉻、錳酸的鈉鹽。為了提高鈍化質量，清除酒罐表面含有的油脂、有機物、污點與粉塵等物質，在鈍化前要對酒罐內壁先進行堿液清洗。

第二步為水洗。水洗主要是為了清除堿洗殘留液，需用酒廠純化水沖洗，沖洗完的廢水直接排走。

第三步酸洗鈍化。酸洗可以使不銹鋼缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，整個表面趨于均勻平衡，清除掉一些原來容易造成腐蝕的隱患。同時使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼表面富集，再通過鈍化液鈍化，使富鉻鈍化膜的電位接近貴金屬的電位，提高不銹鋼抗腐蝕的穩定性。所以酸洗可以為鈍化處理創造條件，保證形成優質的鈍化膜。第四步用純化水沖洗。參照生活飲用水衛生標準，分別測量進罐水和出罐水（直接排走）的色度、濁度、嗅和味、PH、電導率，當二者基本一致且相關指標優于標準后停止清洗。

鈍化反應的時間受溫度和鈍化液的氧化能力的影響，溫度較低時，鈍化液活性不強，反應進行較慢，溫度較高時，反應不停止；當鈍化液氧化能力強時，反應時間短，當鈍化液氧化能力弱時，反應時間慢。鈍化反應的時間選擇是比較好掌握的。只要反應產生的紅棕色氣體停止，說明鈍化膜已經形成，阻隔了鈍化液與板材的反應，所以，只要產生的紅棕色氣體停止，反應就充分完成。

5.結束語

在不銹鋼酸洗鈍化的過程中，我們要對酸洗鈍化工藝和時間進行嚴格的控制，保證酸洗鈍化的效果，提高不銹鋼的使用壽命。

參考文獻：

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