不銹鋼化學清洗酸洗鈍化要點
發(fā)布時間：2012.07.19 新聞來源： 瀏覽次數(shù)：
1不銹鋼設備制造過程中的酸洗鈍化處理
4．1．1切削加工后的清洗及酸洗鈍化[6]
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，因此應進行酸洗緩蝕抑霧劑脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除了鐵屑鋼末，又進行了鈍化。
4．1．2焊接前后的清洗及酸洗鈍化[7]
由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會形成氣孑L，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，油漆銹跡應先用砂布或不銹鋼絲刷清除，再用丙酮擦凈。
不銹鋼設備制咪唑啉緩蝕劑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，清除方法包括機械清洗與化學清洗。機械清洗有打磨、拋光與噴砂噴丸等，應避免使用碳鋼刷子，以防表面生銹。為取得***好酸洗緩蝕劑的抗腐蝕性能，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4锎1械清洗與化學清洗結(jié)合起來應用。
4．1．3鍛鑄件的清洗[6]
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。
4．2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備與管道在投產(chǎn)開工前要求進行酸洗鈍化。雖然設備在制造廠已進行過酸洗，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)量能夠達到要求，保證一次試車成功，須***進行酸洗鈍化。如H2O2生產(chǎn)裝置不銹鋼設備與管道，投產(chǎn)前須***進行清洗，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)生嚴重后果。
4．3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-、Br-、 SCN-、甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結(jié)聚，會對設備產(chǎn)生點蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時可以對設備或部件進行全面或局部酸洗鈍化處理，修復其鈍化膜，以防局部腐蝕擴展。如上海石化PTA裝置干燥機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行過酸洗鈍化。
4．4在役設備除垢清洗
石油化工裝置中的不銹鋼設備，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，如需要可再進行鈍?；幚怼Ｈ缟虾Ｊ疨TA、醋酸、腈綸等裝置的不銹鋼換熱器均進行過除垢清洗。
5．不銹鋼酸洗鈍化的注意事項
5．1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，應通過機械清洗，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、有機溶劑與蒸汽等進行。
5．2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溶劑，從防止應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***終清洗用水要求嚴格控制鹵化物含量。通常采用去離子水。如石化奧氏體不銹鋼壓力容器進行水壓試驗用水，控制C1-含量不超過25mg／L，如無法達到這一要求，在水中可加入硝酸鈉處理，使其達到要求，C1-含量超標，會破壞不銹鋼的鈍化膜，是點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕破裂等的根源。
5．3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，一般應采用HNO3+HF溶液，為了方便與操作安全，可用氟化物代替HF[2]。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，濃度應保持5：1的比例。溫度應低于49℃，如過高，HF會揮發(fā)。
對鈍化液，HNO3應控制在20％—50％之間，根據(jù)電化學測試，HNO3濃度小于20％處理的鈍化膜質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生點蝕[8]，但HNO3濃度也不宜大于50％，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***終保護膜質(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，須***注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應注意避免過酸洗，鈦離子濃度應小于2％，否則會導致嚴重的點蝕。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。
5．4不銹鋼敏化條件下酸洗的控制[2]
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。在焊后如須***進行這種酸洗，應采用超低碳或穩(wěn)定化的不銹鋼。
5．5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會嚴重腐蝕碳鋼，這時應添加合適的緩蝕劑如Lan-826。當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[3]。
5．6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)量分數(shù))NaOH+4％(質(zhì)量分數(shù))KMnO4的堿1生高錳酸鹽溶液在71～82℃中浸泡5～60min，以去除酸洗殘渣，然后用水******沖洗，并進行干燥。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。***終酸洗鈍化的不銹鋼設備或部件應注意保護，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，應符合******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*********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)。
6．不銹鋼酸洗鈍化質(zhì)量檢驗[8]
由于化學檢驗會破壞產(chǎn)品的鈍化膜，通常在樣板上進行檢驗。方法舉例如下：
(1)硫酸銅滴定檢驗
用8gCuS04+500mLH20+2～3mLH2S04溶液滴入樣板表面，保持濕態(tài)，如6min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+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH20溶液滴在樣板表面，通過生成藍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。
4．1．1切削加工后的清洗及酸洗鈍化[6]
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，因此應進行酸洗緩蝕抑霧劑脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除了鐵屑鋼末，又進行了鈍化。
4．1．2焊接前后的清洗及酸洗鈍化[7]
由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會形成氣孑L，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，油漆銹跡應先用砂布或不銹鋼絲刷清除，再用丙酮擦凈。
不銹鋼設備制咪唑啉緩蝕劑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，清除方法包括機械清洗與化學清洗。機械清洗有打磨、拋光與噴砂噴丸等，應避免使用碳鋼刷子，以防表面生銹。為取得***好酸洗緩蝕劑的抗腐蝕性能，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4锎1械清洗與化學清洗結(jié)合起來應用。
4．1．3鍛鑄件的清洗[6]
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。
4．2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備與管道在投產(chǎn)開工前要求進行酸洗鈍化。雖然設備在制造廠已進行過酸洗，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)量能夠達到要求，保證一次試車成功，須***進行酸洗鈍化。如H2O2生產(chǎn)裝置不銹鋼設備與管道，投產(chǎn)前須***進行清洗，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)生嚴重后果。
4．3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-、Br-、 SCN-、甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結(jié)聚，會對設備產(chǎn)生點蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時可以對設備或部件進行全面或局部酸洗鈍化處理，修復其鈍化膜，以防局部腐蝕擴展。如上海石化PTA裝置干燥機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行過酸洗鈍化。
4．4在役設備除垢清洗
石油化工裝置中的不銹鋼設備，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，如需要可再進行鈍?；幚怼Ｈ缟虾Ｊ疨TA、醋酸、腈綸等裝置的不銹鋼換熱器均進行過除垢清洗。
5．不銹鋼酸洗鈍化的注意事項
5．1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，應通過機械清洗，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、有機溶劑與蒸汽等進行。
5．2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溶劑，從防止應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***終清洗用水要求嚴格控制鹵化物含量。通常采用去離子水。如石化奧氏體不銹鋼壓力容器進行水壓試驗用水，控制C1-含量不超過25mg／L，如無法達到這一要求，在水中可加入硝酸鈉處理，使其達到要求，C1-含量超標，會破壞不銹鋼的鈍化膜，是點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕破裂等的根源。
5．3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，一般應采用HNO3+HF溶液，為了方便與操作安全，可用氟化物代替HF[2]。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，濃度應保持5：1的比例。溫度應低于49℃，如過高，HF會揮發(fā)。
對鈍化液，HNO3應控制在20％—50％之間，根據(jù)電化學測試，HNO3濃度小于20％處理的鈍化膜質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生點蝕[8]，但HNO3濃度也不宜大于50％，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***終保護膜質(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，須***注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應注意避免過酸洗，鈦離子濃度應小于2％，否則會導致嚴重的點蝕。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。
5．4不銹鋼敏化條件下酸洗的控制[2]
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。在焊后如須***進行這種酸洗，應采用超低碳或穩(wěn)定化的不銹鋼。
5．5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會嚴重腐蝕碳鋼，這時應添加合適的緩蝕劑如Lan-826。當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[3]。
5．6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)量分數(shù))NaOH+4％(質(zhì)量分數(shù))KMnO4的堿1生高錳酸鹽溶液在71～82℃中浸泡5～60min，以去除酸洗殘渣，然后用水******沖洗，并進行干燥。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。***終酸洗鈍化的不銹鋼設備或部件應注意保護，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，應符合******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*********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)。
6．不銹鋼酸洗鈍化質(zhì)量檢驗[8]
由于化學檢驗會破壞產(chǎn)品的鈍化膜，通常在樣板上進行檢驗。方法舉例如下：
(1)硫酸銅滴定檢驗
用8gCuS04+500mLH20+2～3mLH2S04溶液滴入樣板表面，保持濕態(tài)，如6min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+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH20溶液滴在樣板表面，通過生成藍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。
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