1. La necessitat de passivació de decapatge d'acer inoxidable
L'acer inoxidable austenític té una bona resistència a la corrosió, resistència a l'oxidació a altes temperatures, millor rendiment a baixes temperatures i excel·lents propietats mecàniques i de processament. Per tant, s'utilitza àmpliament en els sectors químic, petrolier, energètic, nuclear, aeroespacial, marítim, farmacèutic, indústria lleugera, tèxtil i altres. El seu propòsit principal és prevenir la corrosió i l'òxid. La resistència a la corrosió de l'acer inoxidable es basa principalment en la pel·lícula de passivació superficial; si la pel·lícula és incompleta o defectuosa, l'acer inoxidable encara es corroirà. L'enginyeria sol dur a terme un tractament de passivació de decapatge, de manera que el potencial de resistència a la corrosió de l'acer inoxidable augmenta en major mesura. En els equips i components d'acer inoxidable, els processos de conformació, muntatge, soldadura, inspecció de soldadura (com ara detecció de defectes, prova de resistència a la pressió) i marcatge de construcció i altres processos porten oli superficial, òxid, brutícia no metàl·lica, contaminants metàl·lics de baix punt de fusió, pintura, escòria de soldadura i esquitxades, etc., aquestes substàncies afecten la qualitat superficial dels equips i components d'acer inoxidable, danyen la seva pel·lícula d'òxid superficial, redueixen la resistència de l'acer al rendiment general de la corrosió i la resistència al rendiment local de la corrosió (inclosa la corrosió per picadura i la corrosió per esquerdes), i fins i tot poden provocar la ruptura de la corrosió per tensió.
La neteja, el decapatge i la passivació de superfícies d'acer inoxidable, a més de maximitzar la resistència a la corrosió, tenen un paper en la prevenció de la contaminació del producte i l'accés a l'estètica. A la norma GBl50-1998 "Recipients a pressió d'acer" s'estipula que "la superfície d'acer inoxidable i xapa d'acer compost fabricada pel recipient amb requisits anticorrosió ha de ser decapada i passivada". Aquesta disposició és per a l'ús de recipients a pressió petroquímics, ja que aquests dispositius s'utilitzen en contacte directe amb medis corrosius, des de la garantia de la resistència a la corrosió i la resistència a la corrosió, la passivació decapatge és necessària. Per a altres sectors industrials, com ara els que no tenen finalitats anticorrosió, es basen només en els requisits de neteja i estètica, i l'ús de materials d'acer inoxidable no es passiva decapatge. Però les soldadures dels equips d'acer inoxidable també necessiten ser passivades decapatge. Per a l'enginyeria nuclear, alguns dispositius químics i altres utilitzen requisits estrictes, a més de la passivació decapatge, també s'utilitzen medis d'alta puresa per a la neteja fina final o el polit mecànic, químic i electrolític i altres tractaments d'acabat.
2. Principi de passivació del decapatge d'acer inoxidable
La resistència a la corrosió de l'acer inoxidable es deu principalment a la superfície coberta amb una pel·lícula de passivació molt fina (aproximadament 1 nm). Aquesta pel·lícula d'aïllament en medis corrosius d'1 nm és la barrera bàsica per a la protecció de l'acer inoxidable. La passivació de l'acer inoxidable té característiques dinàmiques i no s'ha de veure com una aturada completa de la corrosió, sinó com la formació d'una capa barrera de difusió, de manera que la velocitat de reacció anòdica es redueix considerablement. Normalment, en presència d'agents reductors (com ara ions clorur), la pel·lícula tendeix a destruir-se, mentre que en presència d'agents oxidants (com ara l'aire) es pot mantenir o reparar.
La peça d'acer inoxidable col·locada a l'aire formarà una pel·lícula d'òxid, però la protecció d'aquesta pel·lícula no és perfecta. Normalment, cal una neteja a fons, incloent-hi alcalí i decapatge, seguida d'una passivació amb un agent oxidant per garantir la integritat i l'estabilitat de la pel·lícula de passivació. Un dels propòsits del decapatge és crear condicions favorables per al tractament de passivació per garantir la formació d'una pel·lícula de passivació d'alta qualitat. Com que la superfície de l'acer inoxidable es corroeix a través del decapatge, una capa mitjana de 10 μm de gruix de la superfície es corroeix, l'activitat química de l'àcid fa que les parts defectuoses de la velocitat de dissolució sigui més ràpida que altres parts de la superfície, de manera que el decapatge pot fer que tota la superfície tendeixi a estar uniformement equilibrada, eliminant part de la susceptibilitat original a la corrosió del perill ocult. Però el més important és que, mitjançant la passivació decapatge, el ferro i els òxids de ferro es dissolen preferentment en lloc del crom i els òxids de crom, eliminant la capa pobra de crom, cosa que resulta en un enriquiment de crom a la superfície de l'acer inoxidable. El potencial d'aquesta pel·lícula de passivació rica en crom arriba fins a +1.0V (SCE), proper al potencial dels metalls preciosos, per millorar l'estabilitat i la resistència a la corrosió. Els diferents tractaments de passivació també afectaran la composició i l'estructura de la pel·lícula, cosa que afectarà l'acer inoxidable. Per exemple, mitjançant un procés de modificació electroquímica, es pot fer que la pel·lícula de passivació tingui una estructura multicapa, formant CrOXNUMX o CrOXNUMX a la capa barrera o formant una pel·lícula d'òxid vitri, de manera que l'acer inoxidable pugui tenir la màxima resistència a la corrosió.
Estudiosos nacionals i internacionals han dut a terme moltes investigacions sobre la generació de pel·lícules de passivació d'acer inoxidable. En els darrers anys, la Universitat de Ciències de Pequín ha utilitzat l'espectroscòpia fotoelectrònica (XPS) per a la investigació de pel·lícules de passivació d'acer 316L com a exemple per a una breu descripció. La passivació de l'acer inoxidable és la capa superficial que, per alguna raó, es dissol amb l'adsorció de molècules d'aigua, sota l'efecte catalític d'agents oxidants, forma òxids i hidròxids, i la composició de l'acer inoxidable mitjançant la reacció de conversió d'elements de Cr, Ni i Mo, forma finalment una pel·lícula formadora de fase estable, evitant la destrucció de la pel·lícula i la corrosió.
3. Mètodes i processos de passivació de decapatge d'acer inoxidable
3.1 Comparació dels mètodes de tractament de passivació per decapatge
El tractament de passivació i decapatge d'equips i peces d'acer inoxidable segons el funcionament dels diferents mètodes, el seu àmbit d'aplicació i les característiques es mostren a la Taula 1.
Taula 1 Comparació del mètode de passivació de decapatge d'acer inoxidable
| Número de sèrie | Mètode | Àmbit d'aplicació | Avantatges i inconvenients |
|---|---|---|---|
| 1 | Mètode d'impregnació | Per a peces que es poden posar al tanc de decapatge o al tanc de passivació, però no per a equips grans, la solució de decapatge es pot utilitzar durant un període de temps més llarg. | Alta eficiència de producció i baix cost; els equips de gran volum plens d'impregnació àcida consumeixen massa líquid |
| 2 | Mètode de pintura | Apte per a la superfície interna d'equips grans i per al funcionament de materials de tractament local | Males condicions laborals i àcid irrecuperable |
| 3 | Mètode de pasta | Per a llocs d'instal·lació o manteniment, especialment per a la manipulació manual de seccions de soldadura | Males condicions laborals i alts costos de producció |
| 4 | Mètode de polvorització | Per a llocs d'instal·lació, interiors de grans recipients | Baix consum de fluids, baix cost, alta velocitat, però cal configurar el sistema de pistola i anell de tall |
| 5 | Mètode circular | Per a equips grans, com ara intercanviadors de calor, de carcassa i tubs | Construcció fàcil de manejar, l'àcid es pot reutilitzar, però cal connectar-lo al sistema de circulació amb canonades i bombes. |
| 6 | Mètode electroquímic | Es pot utilitzar tant per a peces com per al tractament de superfícies d'equips de camp mitjançant el mètode de raspall elèctric | Tecnologia més complexa, necessita una font d'alimentació de CC o un mesurador de potencial constant |
4. Àmbit d'aplicació de la passivació de decapatge d'acer inoxidable
4.1 Tractament de passivació per decapatge en el procés de fabricació d'equips d'acer inoxidable
4.1.1 Neteja i passivació de decapatge després del processament de tall
La superfície de la peça d'acer inoxidable, mitjançant el processament de tall, normalment conté encenalls de ferro residuals, emulsió d'acer i refrigerant, entre d'altres brutícies, farà que la superfície d'acer inoxidable es taqui i s'oxidi, per la qual cosa s'ha de desengreixar i desgreixar, i després netejar amb àcid nítric, no només per eliminar les encenalls de ferro, sinó també per passivar-la.
4.1.2 Neteja i passivació decapatge abans i després de la soldadura
Com que el greix és una font d'hidrogen, en la soldadura sense eliminar el greix es formaran porus, i la contaminació metàl·lica de baix punt de fusió (com ara la pintura rica en zinc) causarà esquerdes després de la soldadura, per la qual cosa l'acer inoxidable s'ha de netejar abans de soldar el bisell i els dos costats de la superfície dins dels 20 mm, l'oli es pot fregar amb acetona, l'òxid de la pintura s'ha de treure primer amb un drap de sorra o un raspall de filferro d'acer inoxidable i després netejar amb acetona.
En la fabricació d'equips d'acer inoxidable, independentment de la tecnologia de soldadura, després de netejar la soldadura, s'han d'eliminar totes les escòries de soldadura, esquitxades, taques i color d'oxidació. Els mètodes d'eliminació inclouen neteja mecànica i química. La neteja mecànica amb esmolat, polit i sorrejat, etc., ha d'evitar l'ús de raspalls d'acer al carboni per evitar l'òxid superficial. Per obtenir la millor resistència a la corrosió, es pot submergir en una barreja de HNO3 i HF, o utilitzar pasta de passivació decapant. De fet, la neteja mecànica s'utilitza habitualment en combinació amb la neteja química.
4.1.3 Neteja de peces forjades i foses
Després de processaments en calent com ara forja i fosa de peces d'acer inoxidable, la superfície sovint presenta una capa d'òxid, lubricant o contaminació per òxid, contaminants com ara grafit, disulfur de molibdè i diòxid de carboni, etc. S'ha de tractar mitjançant granallat, tractament amb bany de sal i tractament de decapatge multipass. Com ara el procés de tractament de pales de turbina d'acer inoxidable dels Estats Units per a
Bany de sal (10 min) → apagar amb aigua (2.5 min) → rentat amb àcid sulfúric (2 min) → rentat amb aigua freda (2 min) → bany de permanganat alcalí (10 min) → rentat amb aigua freda (2 min) → rentat amb àcid sulfúric (1 pluja) → rentat amb aigua freda (1 min) → rentat amb àcid nítric (1.5 min) → rentat amb aigua freda (1 min) → rentat amb aigua calenta (1 min) → assecat a l'aire.
4.2 Tractament de passivació per decapatge abans de la posada en marxa de nous dispositius
Molts equips i canonades d'acer inoxidable de grans dimensions, com ara productes químics, fibres químiques, fertilitzants i altres dispositius, estan en producció abans de començar a complir els requisits de passivació per decapatge. Tot i que l'equip ha estat decapatge a la planta de fabricació, a més de l'escòria de soldadura i la capa d'òxid, durant l'emmagatzematge, el transport i el procés d'instal·lació, inevitablement causa greix, fang, sorra, òxid i altres contaminants. Per garantir que la qualitat dels productes de prova del dispositiu i l'equip (especialment productes intermedis químics i productes refinats) compleixi els requisits per garantir una posada en marxa correcta, cal passivar-los per decapatge. Els equips i les canonades d'acer inoxidable, com ara els dispositius de producció d'H2O2, s'han de netejar abans de la producció, ja que si hi ha brutícia, els ions de metalls pesants enverinaran el catalitzador. A més, les superfícies metàl·liques amb greix i ions de ferro lliures provocaran la descomposició d'H2O2, l'alliberament violent de grans quantitats de calor, cosa que provocarà un incendi o fins i tot una explosió. De la mateixa manera, en el cas de les canonades d'oxigen, la presència de traces d'oli i partícules metàl·liques també pot produir espurnes i conseqüències greus.
4.3 Decapatge àcid i tractament de passivació en el manteniment de camp
En l'àcid tereftàlic refinat (PTA), l'alcohol polivinílic (PVA), l'acrílic, l'àcid acètic i altres materials d'equips de producció, una gran quantitat d'acer inoxidable austenític 316L, 317, 304L, a causa de la conclusió que el material conté Cl-, Br-, SCN-, àcid fòrmic i altres ions nocius, o a causa de la brutícia, l'aglomeració del material, produirà corrosió per picadura, esquerdes i soldadura a l'equip. En el manteniment de l'aparcament, es pot aplicar un tractament de passivació decapatge complet o local de l'equip o component per reparar la seva pel·lícula de passivació i evitar l'expansió de la corrosió local. Com ara la revisió actualitzada de canonades d'acer inoxidable de l'assecador de dispositius PTA de Shanghai Petrochemical i la revisió de l'intercanviador de calor d'acer inoxidable de dispositius acrílics, s'ha aplicat passivació per decapatge àcid.
4.4 Neteja de descalcificació d'equips en servei
Els equips d'acer inoxidable de les plantes petroquímiques, especialment els intercanviadors de calor, després d'un cert període de funcionament, la paret interior dipositarà una varietat de brutícia, com ara incrustacions de carbonat, sulfat, silicat, òxid de ferro, incrustacions orgàniques, catalitzadors, etc., que afectaran l'efecte de transferència de calor i causaran corrosió sota les incrustacions. Cal triar l'agent de neteja adequat per a la descalcificació, es pot utilitzar àcid nítric, àcid nítric + àcid fluorhídric, àcid sulfúric, àcid cítric, EDTA, agent de neteja a base d'aigua, etc., i afegir la quantitat adequada d'inhibidor de corrosió. Després de la descalcificació i la neteja, si cal, es pot passivar. Tractament químic. Com ara el PTA de Shanghai Petrochemical, l'àcid acètic, l'acrílic i altres dispositius d'intercanviador de calor d'acer inoxidable s'han descalcificat i netejat.
5. Precaucions de passivació de decapatge d'acer inoxidable
5.1 Pretractament de la passivació del decapatge
La passivació decapant de la peça d'acer inoxidable abans de la brutícia superficial, etc., s'ha de netejar mecànicament i després desgreixar. Si la solució de decapatge i la solució de passivació no poden eliminar el greix, la presència de greix a la superfície afectarà la qualitat de la passivació decapatge, per aquesta raó no es pot ometre l'eliminació d'oli i el desgreixatge, es poden utilitzar àlcalis, emulsionants, dissolvents orgànics i vapor, etc.
5.2 solució de decapatge i aigua d'esbandida control de Cl
Algunes solucions o pastes de decapatge d'acer inoxidable que utilitzen l'addició d'àcid clorhídric, àcid perclòric, clorur fèrric i clorur de sodi i altres medis agressius que contenen ions de clorur com a agent principal o additius per eliminar la capa d'òxid superficial, a més de greixar amb tricloroetilè i altres dissolvents orgànics que contenen clor, no són gaire adequades per prevenir la ruptura de la corrosió sota tensió. A més, l'aigua d'esbandida inicial es pot utilitzar per a aigua industrial, però l'aigua de neteja final requereix un control estricte del contingut d'halurs. Normalment s'utilitza aigua desionitzada. Com ara els recipients a pressió d'acer inoxidable austenític petroquímic, s'utilitzen per a proves de pressió d'aigua, el contingut de C1 de control no supera els 25 mg/L. Si no es compleix aquest requisit, es pot afegir aigua al tractament amb nitrat de sodi per tal que compleixi els requisits. El contingut de C1 supera l'estàndard i destruirà la pel·lícula de passivació de l'acer inoxidable, que és la causa principal de picadures, corrosió en esquerdes, ruptura de la corrosió sota tensió, etc.
5.3 Operació de passivació de decapatge en el control de processos
La solució d'àcid nítric per si sola per eliminar el ferro lliure i altres brutícies metàl·liques és eficaç, però l'eliminació d'òxid de ferro, productes de corrosió gruixuts, pel·lícules de tremp, etc. no és efectiva. Generalment s'ha d'utilitzar una solució HNO3 + HF. Per comoditat i seguretat operativa, es pot utilitzar fluorur en lloc d'HF. La solució HNO3 per si sola no pot afegir inhibidor de corrosió, però cal afegir Lan-3 al decapatge HNO826 + HF. Per evitar la corrosió, cal mantenir la concentració en una proporció de 3:5. La temperatura ha de ser inferior a 1 ℃; si és massa alta, l'HF es volatilitzarà.
Per a la solució de passivació, l'HNO3 s'ha de controlar entre el 20% i el 50%. Segons les proves electroquímiques, la qualitat de la pel·lícula de passivació tractada amb una concentració d'HNO3 inferior al 20% és inestable i fàcil de produir picadures, però la concentració d'HNO3 no ha de ser superior al 50% per evitar la sobrepassivació.
El procés d'un sol pas de desgreixatge de la passivació de decapatge, tot i que és fàcil d'operar i estalvia hores de treball, la solució de passivació de decapatge (pasta) tindrà HF agressiu, de manera que la qualitat final de la pel·lícula protectora no és tan bona com la del mètode de diversos passos.
La concentració d'àcid, la temperatura i el temps de contacte es poden ajustar dins d'un rang determinat durant el procés de decapatge. Amb l'augment del temps d'ús de la solució de decapatge, cal parar atenció al canvi de la concentració d'àcid i de la concentració d'ions metàl·lics. Cal anar amb compte per evitar un decapatge excessiu i la concentració d'ions de titani ha de ser inferior al 2%, ja que en cas contrari es produiran picadures importants. En general, millorar la temperatura de decapatge accelerarà i millorarà l'efecte de neteja, però també pot augmentar el risc de contaminació o danys a la superfície.
5.4 Condicions de sensibilització de l'acer inoxidable per al control del decapatge
Alguns acers inoxidables, a causa d'un tractament tèrmic deficient o de la soldadura causada per la sensibilització, l'ús del decapatge HNO3 + HF pot produir corrosió intergranular, causada per esquerdes de corrosió intergranular durant el funcionament, la neteja o el processament posterior, que poden concentrar halurs i causar corrosió sota tensió. Aquests acers inoxidables sensibilitzats generalment no són adequats per a la descalcificació o el decapatge amb una solució HNO3 + HF. Després de la soldadura, com ara aquest decapatge, s'ha d'utilitzar acer inoxidable ultra baix en carboni o estabilitzat.
5.5 Combinació d'acer inoxidable i acer al carboni de decapatge
Peces combinades d'acer inoxidable i acer al carboni (com ara intercanviadors de calor en tubs d'acer inoxidable, plaques i carcasses d'acer al carboni), passivació decapatge si l'ús de HNO3 o HNO3 + HF corroeix greument l'acer al carboni, quan s'ha d'afegir l'inhibidor de corrosió adequat com ara Lan-826. Quan les peces combinades d'acer inoxidable i acer al carboni estan en estat sensibilitzat, no es pot utilitzar HNO3 + HF decapatge, es pot utilitzar àcid hidroxiacètic (2%) + àcid fòrmic (2%) + inhibidor de corrosió, temperatura: 93 ℃, temps: 6 h o solució neutra a base d'EDTA amoni + inhibidor de corrosió, temperatura: 121 ℃, temps: 6 h, seguit d'esbandida amb aigua calenta i immersió en 10 mg/L d'hidròxid d'amoni + 100 mg/L d'hidrazina.
5.6 Posttractament de la passivació del decapatge
Peça d'acer inoxidable decapada i esbandida amb aigua, disponible amb una solució de permanganat generat alcalí al 10% (fracció en massa) de NaOH + 4% (fracció en massa) de KMnO4 en remull a 71 ~ 82 ℃ durant 5 ~ 60 minuts per eliminar els residus de decapatge, i després esbandida bé amb aigua i assecada. Passivació decapatge de la superfície d'acer inoxidable després de l'aparició de taques o imperfeccions, disponible una solució de passivació fresca o una concentració més alta d'àcid nítric fregada i eliminada. En el decapatge i la passivació final d'equips o peces d'acer inoxidable, s'ha de prestar atenció a la protecció, disponible una coberta o embolcall de pel·lícula de polietilè, per evitar el contacte amb metalls estranys no metàl·lics.
El tractament de líquids residuals àcids i de passivació ha de complir amb les normatives nacionals d'emissions de protecció del medi ambient. Les aigües residuals amb fluor, com ara les que contenen fluor, es poden tractar amb llet de calç o clorur de calci. En la mesura que sigui possible, es pot utilitzar una solució de passivació sense dicromat, com ara les aigües residuals que contenen crom, i es pot afegir un tractament de reducció de sulfat ferrós.
El decapatge pot causar fragilització per hidrogen de l'acer inoxidable martensític, com ara la necessitat de tractament tèrmic amb oxigen (escalfat a 200 ℃ temps de manteniment).
6. Inspecció de qualitat de la passivació del decapatge d'acer inoxidable
Com que la prova química destruirà la pel·lícula de passivació del producte, normalment a la mostra per a la inspecció. A continuació es mostren exemples de mètodes.
(1) prova de titració de sulfat de coure
Amb una solució de 8 gCuS04 + 500 mLH20 + 2 ~ 3 mLH2S04, aboqueu-la a la superfície de la placa de mostra, mantenint l'estat humit, com ara 6 minuts sense precipitació de coure per a la mostra qualificada.
(2) prova de valoració del pertecnetat de potassi
Utilitzant una solució de 2 mLHCl + 1 mLH2S04 + 1 gK3Fe(CN)6 + 97 mLH20, deixeu caure una gota sobre la superfície de la placa de mostra i identifiqueu la qualitat de la pel·lícula de passivació a través del nombre de punts blaus generats i el temps transcorregut.
Conclusió:
Aquest article explica principalment el tractament de passivació per decapatge d'acer inoxidable, l'ús: una passivació decapatge completa de l'acer inoxidable, elimina tot tipus d'oli, òxid, pell d'òxid, punts de soldadura i altra brutícia, la superfície es torna uniforme de color blanc platejat després del tractament, millorant considerablement la resistència a la corrosió de l'acer inoxidable, aplicable a diversos tipus de peces, plaques i els seus equips d'acer inoxidable. Les característiques són un funcionament senzill, fàcil d'utilitzar, econòmic i pràctic, alhora que afegeix un inhibidor de corrosió d'alta eficiència, inhibidor de boira, per evitar que el metall es corrosi i el fenomen de fragilització per hidrogen, inhibeix la generació de boira àcida. És especialment adequat per a peces petites i complexes, que no són adequades per a l'aplicació de pasta, i és millor que productes similars al mercat.
