酸洗鈍化原理
不銹鋼的耐蝕性主要是由于添加了高含量的Cr(如 L W (Cr)=. ~ .),容易氧化,能在鋼表面迅速形成致密的CrO氧化膜,使鋼的電極電位和在氧化介質(zhì)中的耐蝕性突然提高。不銹鋼的耐蝕性主要取決于表面這種極薄(約毫米)的致密鈍化膜。
表面有油漬、劃痕、鐵銹、雜質(zhì)、低熔點(diǎn)金屬污染物、油漆、焊渣、飛濺物等。這些都是不銹鋼槽車在內(nèi)襯板、設(shè)備及附件的吊裝、裝配、焊接、焊縫檢驗(yàn)(如染料探傷、壓力試驗(yàn))和加工過程中帶來的,影響不銹鋼的表面質(zhì)量,破壞其表面鈍化膜,降低表面耐蝕性,容易與未來運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)品中的腐蝕介質(zhì)相互作用。
GB《壓力容器》中,《有防腐要求的不銹鋼容器表面應(yīng)酸洗鈍化》中有規(guī)定。不銹鋼化學(xué)品船對防止貨物被污染也有很高的要求,因?yàn)樗鼈冞\(yùn)載許多不同的化學(xué)品。然而,國產(chǎn)不銹鋼板的表面質(zhì)量相對較差。通常不銹鋼板材、設(shè)備和附件在清洗和酸洗鈍化前,都要經(jīng)過機(jī)械、化學(xué)或電解拋光處理,使不銹鋼具有更強(qiáng)的耐腐蝕性。
在不銹鋼船的操作中,用海水清洗船艙是很常見的。海水中含有豐富的氯離子,對鈍化膜有很大的腐蝕作用,且工況惡劣,因此酸洗鈍化更是不可或缺。
不銹鋼鈍化
膜具有動態(tài)特性,不應(yīng)視為腐蝕的完全停止,而是擴(kuò)散保護(hù)層的形成。通常在還原劑(如氯離子)的存在下,容易破壞鈍化膜,而在氧化劑(如空氣)的存在下,可以保護(hù)和修復(fù)鈍化膜。
不銹鋼放在空氣中,會形成氧化膜,但這種膜的保護(hù)并不完善。通過酸洗,不銹鋼表面平均m厚的一層被腐蝕掉。酸液的化學(xué)活性使表面缺陷部位的溶解速度高于其他部位。因此,酸洗可以使整個表面趨于均勻和平衡。更重要的是,通過酸洗鈍化,鐵和鐵的氧化物比鉻和鉻的氧化物優(yōu)先溶解,并且貧鉻層被去除。使不銹鋼表面富含鉻,并使表面在氧化劑的鈍化作用下產(chǎn)生完整穩(wěn)定的鈍化膜。這種富鉻鈍化膜的電位可以達(dá)到+.V(SCE),接近貴金屬的電位,提高了耐蝕性的穩(wěn)定性。
酸洗鈍化模式
根據(jù)操作方式的不同,不銹鋼酸洗
鈍化
處理主要包括浸漬法、粘貼法、刷涂法、噴涂法、循環(huán)法和電化學(xué)法等六種方法,其中浸漬法、粘貼法和噴涂法更適合不銹鋼化工船舶及設(shè)備的酸洗鈍化。
一、浸漬法:
不銹鋼管道、彎頭、小塊最適合這種方法,處理效果最好。由于加工后的零件可以充分浸入酸洗鈍化液中,表面反應(yīng)完全,鈍化膜致密均勻。
二、粘貼方法:
目前,不銹鋼酸洗鈍化膏在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用,并提供了一系列產(chǎn)品。其主要成分有硝酸、氫氟酸、緩蝕劑、粘劑等。船標(biāo)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB/T按一定比例有具體檢驗(yàn)規(guī)則,人工操作,適合現(xiàn)場施工。適用于不銹鋼化學(xué)品船的焊縫處理,甲板頂部、死角、扶梯后部、罐內(nèi)大面積的焊接變色、涂層鈍化。
粘貼法的優(yōu)點(diǎn)是不需要特殊設(shè)備和場地,不需要加熱設(shè)備,現(xiàn)場操作靈活,一次酸洗鈍化,獨(dú)立性強(qiáng)。鈍化膏保質(zhì)期長,每次使用新的鈍化膏一次性使用。表面第一層鈍化后,反應(yīng)停止,不易過度腐蝕,不受后續(xù)洗滌時間的限制。焊縫等薄弱環(huán)節(jié)的鈍化也可以加強(qiáng)。缺點(diǎn)是操作環(huán)境差,勞動強(qiáng)度大,工人成本高,對不銹鋼管道內(nèi)壁的處理效果稍差,應(yīng)結(jié)合其他方法。
三.噴涂方法:
適用于固定場地、封閉環(huán)境下單一產(chǎn)品或內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單設(shè)備的酸洗鈍化,如板材生產(chǎn)線上的噴淋酸洗工藝,不銹鋼化學(xué)品船液貨艙內(nèi)壁的酸洗。這種方法有許多限制,例如:
.罐內(nèi)所有腳手架應(yīng)拆除,罐及管道應(yīng)清理干凈,管道內(nèi)不應(yīng)有殘留物或雜質(zhì)。
.全船所有深井泵、閥門、洗艙機(jī)等液貨系統(tǒng)應(yīng)調(diào)試備用。
.如果酸洗液在艙內(nèi)停留時間過長,會發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致不銹鋼過度腐蝕。因此需要連續(xù)作業(yè),船廠必須相互配合,隨時準(zhǔn)備大量的清洗水。萬一停電、停水、停工,會造成嚴(yán)重后果。
.廢酸和廢水應(yīng)放在較大的容器中排放,或暫時使用艙室代替,但應(yīng)盡快中和并排放,以免腐蝕艙室。
.隨著反應(yīng)時間和溶液中雜質(zhì)的增加,酸洗液的有效成分逐漸減少,需要隨時檢測溶液的濃度,及時補(bǔ)充新的溶液。
.噴淋液在甲板、四壁、死角、扶梯背部等部位停留時間較短,酸洗效果略差于底板。
特殊注意事項(xiàng)
酸洗鈍化預(yù)處理:如果不銹鋼表面有油脂等污垢,會影響酸洗鈍化的質(zhì)量。一般來說,水箱內(nèi)壁應(yīng)該用堿性洗滌劑清洗。
酸洗液/膏和清洗水中氯離子濃度的控制:氯離子含量過高會破壞不銹鋼鈍化膜。不銹鋼的一些酸洗液/酸洗膏使用鹽酸、高氯酸等含有氯離子的腐蝕介質(zhì)為主劑或助劑,去除表面氧化層,不利于防腐蝕,檢查時應(yīng)加以控制。如船舶標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB/T規(guī)定,不銹鋼酸洗鈍化膏的氯離子含量應(yīng)控制在 ppm ~ ppm。此外,清洗水中的氯離子含量應(yīng)控制在PPM以下,這可以通過在施工過程中向自來水中加入氯離子抑制劑硝酸鈉來實(shí)現(xiàn)。廢液的中和和環(huán)保排放:酸洗鈍化廢液的處理應(yīng)符合國家環(huán)保排放要求,例如含氟廢液可加入石灰乳或氯化鈣進(jìn)行處理,含鉻廢液可加入硫酸亞鐵進(jìn)行還原處理。
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)可參考船舶標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼酸洗鈍化膏》CB/T、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)》ISO等。一般可分為:外觀檢查和化學(xué)試驗(yàn)。化學(xué)試驗(yàn)主要包括人工海水掛片腐蝕試驗(yàn)、硫酸銅滴定試驗(yàn)、鐵氰化鉀滴定試驗(yàn)(藍(lán)點(diǎn)試驗(yàn))等。酸洗鈍化效果的檢驗(yàn)分以下三種方式進(jìn)行。
外觀檢查:不銹鋼酸洗鈍化表面應(yīng)銀白色均勻,光亮美觀,無明顯腐蝕痕跡,焊縫和熱影響區(qū)應(yīng)無氧化色和不均勻色斑。
殘液檢查:用酚酞試紙檢查不銹鋼表面殘液的洗滌程度,PH值為中性為合格。
藍(lán)點(diǎn)測試:藍(lán)點(diǎn)測試法的基本原理是,如果表面鈍化膜不完整或被鐵離子污染,就會有游離的鐵離子,鐵氰化鉀溶液會與鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,反應(yīng)公式如下:
kfe[Fe(CN)]KFe[Fe(CN)]
將g鐵氰化鉀溶于mL燒杯中的ml蒸餾水中,溶解后加入ml濃硝酸,然后轉(zhuǎn)入ml容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,即為藍(lán)點(diǎn)試液,保存期限為一周。測試方法:將藍(lán)點(diǎn)測試液滴在附著在不銹鋼表面的試紙上,秒后試紙顯示藍(lán)點(diǎn),表示不合格。需要注意的是,化學(xué)測試會破壞不銹鋼的鈍化膜。通常,測試板可以與產(chǎn)品同時進(jìn)行酸洗鈍化,然后在測試板上進(jìn)行上述測試。