1. La necesidad de pasivación de decapado de acero inoxidable
El acero inoxidable austenítico tiene buena resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación a alta temperatura, mejor rendimiento a baja temperatura y excelentes propiedades mecánicas y de procesamiento. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en los sectores químico, petrolero, energético, nuclear, aeroespacial, marino, farmacéutico, industria ligera, textil y otros. Su objetivo principal es prevenir la corrosión y el óxido. La resistencia a la corrosión del acero inoxidable se basa principalmente en la película de pasivación de la superficie; si la película está incompleta o es defectuosa, el acero inoxidable seguirá estando corroído. La ingeniería generalmente se lleva a cabo un tratamiento de pasivación de decapado, de modo que el potencial de resistencia a la corrosión del acero inoxidable sea mayor. En los equipos y componentes de acero inoxidable en la formación, el ensamblaje, la soldadura, la inspección de soldaduras (como la detección de fallas, la prueba de resistencia a la presión) y las marcas de construcción y otros procesos, se acumulan aceite en la superficie, óxido, suciedad no metálica, contaminantes metálicos de bajo punto de fusión, pintura, escoria y salpicaduras de soldadura, etc., estas sustancias afectan la calidad de la superficie de los equipos y componentes de acero inoxidable, dañan la película de óxido de la superficie, reducen la resistencia del acero al rendimiento general de la corrosión y la resistencia al rendimiento de la corrosión local (incluida la corrosión por picaduras, la corrosión por grietas), e incluso puede conducir a la ruptura por corrosión bajo tensión.
La limpieza, el decapado y la pasivación de superficies de acero inoxidable, además de maximizar la resistencia a la corrosión, desempeñan un papel en la prevención de la contaminación del producto y el acceso a la estética. En GBl50-1998 "Recipientes a presión de acero" estipula que "la superficie del acero inoxidable y la placa de acero compuesto fabricada por el recipiente con requisitos anticorrosivos debe ser decapada y pasivada". Esta disposición es para el uso de recipientes a presión petroquímicos, debido a que estos dispositivos se utilizan en contacto directo con medios corrosivos, a partir de la garantía de la resistencia a la corrosión y la resistencia a la corrosión, la pasivación de decapado es necesaria. Para otros sectores industriales, como no con fines anticorrosivos, basándose únicamente en los requisitos estéticos y de limpieza, y el uso de materiales de acero inoxidable no son pasivación de decapado. Pero las soldaduras de los equipos de acero inoxidable también necesitan ser pasivadas por decapado. Para ingeniería nuclear, algunos dispositivos químicos y otros usos de requisitos estrictos, además de la pasivación de decapado, pero también el uso de medios de alta pureza para la limpieza fina final o el pulido mecánico, químico y electrolítico y otros tratamientos de acabado.
2. Principio de pasivación de decapado de acero inoxidable
La resistencia a la corrosión del acero inoxidable se debe principalmente a la superficie cubierta con una película de pasivación densa muy delgada (alrededor de 1 nm), esta película de aislamiento de medios corrosivos de 1 nm es la barrera básica para la protección del acero inoxidable. La pasivación del acero inoxidable tiene características dinámicas, no debe verse como una detención completa de la corrosión, sino como la formación de una capa de barrera de difusión, de modo que la velocidad de reacción anódica se reduce considerablemente. Por lo general, en presencia de agentes reductores (como los iones de cloruro) tienden a destruir la película, mientras que en presencia de agentes oxidantes (como el aire) pueden mantener o reparar la película.
La pieza de trabajo de acero inoxidable colocada en el aire formará una película de óxido, pero la protección de esta película no es perfecta. Por lo general, se requiere una limpieza a fondo, que incluye alcalina y decapado, seguida de pasivación con un agente oxidante para garantizar la integridad y estabilidad de la película de pasivación. Uno de los propósitos del decapado es crear condiciones favorables para el tratamiento de pasivación para asegurar la formación de una película de pasivación de alta calidad. Debido a que la superficie del acero inoxidable se decapa por lo que se corroe una capa promedio de 10 μm de espesor de la superficie, la actividad química del ácido hace que las partes defectuosas de la tasa de disolución sean más altas que otras partes de la superficie, por lo que el decapado puede hacer que toda superficie tiende a estar uniformemente equilibrada, parte de la susceptibilidad original a la corrosión se elimina del peligro oculto. Pero lo que es más importante, a través de la pasivación de decapado, de modo que el hierro y los óxidos de hierro se disuelven preferentemente en vez de cromo y óxidos de cromo, eliminando la capa pobre en cromo, lo que resulta en un enriquecimiento de cromo en la superficie de acero inoxidable, el potencial de esta película de pasivación rica en cromo hasta +1.0V (SCE), cerca del potencial de los metales preciosos, para mejorar la estabilidad de la resistencia a la corrosión. Los diferentes tratamientos de pasivación también afectarán la composición y la estructura de la película, lo que afectará al acero inoxidable, por ejemplo, a través del proceso de modificación electroquímica, la película de pasivación se puede hacer para tener una estructura multicapa, la formación de CrO o CrO en la capa de barrera, o la formación de una película de óxido vítreo, de modo que el acero inoxidable pueda tener la máxima resistencia a la corrosión.
Académicos nacionales y extranjeros han realizado muchas investigaciones sobre la generación de películas de pasivación de acero inoxidable. En los últimos años, la investigación de espectroscopia de fotoelectrones (xps) de película de pasivación de acero 316L de la Universidad de Ciencias de Beijing como ejemplo para una breve descripción. La pasivación de acero inoxidable es la capa superficial por alguna razón disuelta con la adsorción de moléculas de agua, bajo el efecto catalítico de agentes oxidantes, la formación de óxidos e hidróxidos, y la composición del acero inoxidable cr, Ni, Mo reacción de conversión de elementos, el final formación de una película formadora de fase estable, evitando la destrucción de la película y la corrosión.
3. Métodos y procesos de pasivación de decapado de acero inoxidable.
3.1 Comparación de métodos de tratamiento de pasivación de decapado
Tratamiento de pasivación decapado de equipos y piezas de acero inoxidable según el funcionamiento de diferentes métodos, su ámbito de aplicación y características se muestran en la Tabla 1.
Comparación del método de pasivación de decapado de acero inoxidable Tabla 1
| Número de serie | Método | Aplicación | Ventajas e inconvenientes |
|---|---|---|---|
| 1 | Método de impregnación | Para piezas que se pueden colocar en el tanque de decapado o en el tanque de pasivación, pero no para equipos grandes, la solución de decapado se puede usar durante un período de tiempo más prolongado | Alta eficiencia de producción y bajo costo; el equipo de gran volumen lleno de impregnación ácida consume demasiado líquido |
| 2 | Método de pintura | Apto para superficies internas de equipos grandes y operación de material de tratamiento local | Malas condiciones laborales y ácido irrecuperable |
| 3 | método de pegado | Para sitios de instalación o mantenimiento, especialmente para el manejo manual de secciones de soldadura | Malas condiciones laborales y altos costos de producción. |
| 4 | Método de pulverización | Para sitios de instalación, interiores de recipientes grandes | Bajo consumo de fluido, bajo costo, alta velocidad, pero necesita configurar el sistema de pistola y anillo cortador |
| 5 | método circular | Para equipos grandes, como intercambiadores de calor, carcasa y tubos | Construcción fácil de manejar, el ácido se puede reutilizar, pero necesita ser conectado al sistema de circulación con tuberías y bombas. |
| 6 | método electroquímico | Se puede utilizar para el tratamiento de superficies y piezas de equipos de campo mediante el método de cepillo eléctrico | Tecnología más compleja, necesita fuente de alimentación de CC o medidor de potencial constante |
4. Ámbito de aplicación de la pasivación de decapado de acero inoxidable
4.1 Tratamiento de pasivación por decapado en el proceso de fabricación de equipos de acero inoxidable
4.1.1 Pasivación de limpieza y decapado después del proceso de corte
La pieza de trabajo de acero inoxidable mediante el procesamiento de corte en la superficie, generalmente virutas de hierro residuales, emulsión de acero y enfriamiento y otra suciedad, hará que la superficie de acero inoxidable se manche y se oxide, por lo que debe desengrasarse y desengrasarse, y luego limpiarse con ácido nítrico, no solo para eliminar el acero de virutas de hierro, pero también la pasivación.
4.1.2 Limpieza y decapado pasivado antes y después de la soldadura
Como la grasa es una fuente de hidrógeno, en la soldadura sin quitar la grasa se formarán poros, y la contaminación por metales de bajo punto de fusión (como la pintura rica en zinc) causará grietas después de la soldadura, por lo que el acero inoxidable debe limpiarse antes de soldar el bisel y ambos. Los lados de la superficie dentro de los 20 mm, el aceite se puede fregar con acetona, el óxido de la pintura se debe quitar primero con un paño de arena o un cepillo de alambre de acero inoxidable y luego se limpia con acetona.
La fabricación de equipos de acero inoxidable, independientemente de la tecnología de soldadura, después de la soldadura debe limpiarse, toda la escoria de soldadura, las salpicaduras, las manchas y el color de oxidación deben eliminarse, los métodos de eliminación incluyen la limpieza mecánica y química. La limpieza mecánica con esmerilado, pulido y granallado, etc., debe evitar el uso de cepillos de acero al carbono para evitar la oxidación de la superficie. Para obtener la mejor resistencia a la corrosión, se puede sumergir en una mezcla de HNO3 y HF, o utilizar pasta pasivadora decapante. De hecho, la limpieza mecánica se usa comúnmente en combinación con la limpieza química.
4.1.3 Limpieza de piezas forjadas y fundidas
Después del procesamiento en caliente, como la pieza de trabajo de acero inoxidable forjada y fundida, la superficie a menudo tiene una capa de óxido, lubricante o contaminación por óxido, contaminantes que incluyen grafito, disulfuro de molibdeno y dióxido de carbono, etc. Debe tratarse con granallado, tratamiento con baño de sal y tratamiento de decapado multipasada. Como el proceso de tratamiento de álabes de turbina de acero inoxidable de los Estados Unidos para
Baño de sal (10 min) → enfriamiento rápido con agua (2.5 min) → lavado con ácido sulfúrico (2 min) → lavado con agua fría (2 min) → baño con permanganato alcalino (10 min) → lavado con agua fría (2 min) → lavado con ácido sulfúrico (1 lluvia) → agua fría lavado (1 min) → lavado con ácido nítrico (1.5 min) → lavado con agua fría (1 min) → lavado con agua caliente (1 min) → secado al aire.
4.2 Tratamiento de pasivación de decapado antes de la puesta en marcha de nuevos dispositivos
Muchos grandes productos químicos, fibra química, fertilizantes y otros dispositivos de equipos y tuberías de acero inoxidable en producción antes del inicio de los requisitos para la pasivación de decapado. Aunque el equipo ha sido decapado en la planta de fabricación, además de la escoria de soldadura y la piel de óxido, pero en el almacenamiento, transporte, proceso de instalación e inevitablemente causado por grasa, lodo y arena, óxido y otra contaminación, para garantizar que el dispositivo y los productos de prueba de equipos (especialmente productos químicos intermedios y productos refinados) pueden cumplir con los requisitos de calidad para garantizar una puesta en marcha exitosa, deben ser pasivados en vinagre. Como el equipo y las tuberías de acero inoxidable del dispositivo de producción de H2O2, deben limpiarse antes de la producción; de lo contrario, si hay suciedad, los iones de metales pesados harán que el catalizador se envenene. Además, las superficies metálicas con grasa e iones de hierro libres provocarán la descomposición del H2O2, la liberación violenta de grandes cantidades de calor, provocando un incendio o incluso una explosión. De manera similar, para la tubería de oxígeno, la presencia de trazas de aceite y partículas de metal también puede producir chispas y consecuencias graves.
4.3 Decapado ácido y tratamiento de pasivación en mantenimiento de campo
En el ácido tereftálico refinado (PTA), alcohol polivinílico (PVA), acrílico, ácido acético y otros materiales de equipos de producción, una gran cantidad de acero inoxidable austenítico 316L, 317, 304L, porque el material contiene Cl-, Br-, SCN- , ácido fórmico y otros iones nocivos, o debido a la suciedad, la aglomeración de materiales, producirá picaduras, corrosión por grietas y corrosión por soldadura en el equipo. En el mantenimiento de estacionamientos se puede realizar un decapado integral o un tratamiento de pasivación local de equipos o componentes para reparar su película de pasivación para evitar la expansión de la corrosión local. Como la revisión de la actualización de la tubería de acero inoxidable del secador del dispositivo PTA de Shanghai Petrochemical y la revisión del intercambiador de calor de acero inoxidable del dispositivo acrílico han sido la pasivación de decapado con ácido.
4.4 Limpieza desincrustante de equipos en servicio
Equipos de acero inoxidable para plantas petroquímicas, especialmente intercambiadores de calor, después de un cierto período de operación, la pared interior depositará una variedad de suciedad, como incrustaciones de carbonato, incrustaciones de sulfato, incrustaciones de silicato, incrustaciones de óxido de hierro, incrustaciones orgánicas, incrustaciones de catalizador, etc. , lo que afecta el efecto de transferencia de calor y causará corrosión debajo de la escala. Debe elegir el agente de limpieza adecuado para descalcificar, puede usar ácido nítrico, ácido nítrico + ácido fluorhídrico, ácido sulfúrico, ácido cítrico, EDTA, agente de limpieza a base de agua, etc., y agregue la cantidad correcta de inhibidor de corrosión. Después de desincrustar y limpiar, si es necesario, luego pasivar. Tratamiento químico. Como el PTA de Shanghai Petrochemical, el ácido acético, el acrílico y otros dispositivos del intercambiador de calor de acero inoxidable se han descalcificado y limpiado.
5. Precauciones de pasivación de decapado de acero inoxidable
5.1 Pretratamiento de pasivación de decapado
La pasivación de decapado de la pieza de trabajo de acero inoxidable antes de que la suciedad de la superficie, etc., se limpie mediante limpieza mecánica y luego se desengrase. Si la solución de decapado y la solución de pasivación no pueden eliminar la grasa, la presencia de grasa en la superficie afectará la calidad de la pasivación de decapado, por esta razón no se puede omitir la eliminación de aceite y el desengrasado, puede usar álcali, emulsionante, solventes orgánicos y vapor, etc
5.2 Solución de decapado y agua de enjuague Control de Cl-
Algunas soluciones de decapado de acero inoxidable o pasta de decapado que utilizan la adición de ácido clorhídrico, ácido perclórico, cloruro férrico y cloruro de sodio y otros medios agresivos que contienen iones de cloruro como agente principal o aditivos para eliminar la capa de óxido superficial, además de grasa con tricloroetileno y otros disolventes orgánicos que contienen cloro, de la prevención de la ruptura por corrosión bajo tensión no es muy adecuado. Además, el agua de enjuague inicial puede usarse para agua industrial, pero el agua de limpieza final requiere un control estricto del contenido de haluros. Por lo general, use agua desionizada. Como el recipiente a presión de acero inoxidable austenítico petroquímico para el agua de prueba de presión de agua, el contenido de C1 de control no supera los 25 mg / L, como la incapacidad para cumplir con este requisito, el agua se puede agregar al tratamiento con nitrato de sodio, para que cumpla con los requisitos , el contenido de C1 supera el estándar, destruirá la película de pasivación del acero inoxidable, es la causa raíz de las picaduras, la corrosión en grietas, la ruptura por corrosión bajo tensión, etc.
5.3 Operación de pasivación del decapado en el control del proceso
La solución de ácido nítrico solo para la eliminación de hierro libre y otra suciedad metálica es eficaz, pero la eliminación de óxido de hierro, productos de corrosión gruesos, película de templado, etc. no es eficaz, generalmente se debe usar solución HNO3 + HF, por conveniencia y seguridad operativa , flúor disponible en lugar de HF. La solución HNO3 por sí sola no puede agregar inhibidor de corrosión, pero el decapado HNO3 + HF, debe agregar Lan-826. utilice decapado con HNO3 + HF, para evitar la corrosión, la concentración debe mantenerse en una proporción de 5:1. La temperatura debe ser inferior a 49 ℃; si es demasiado alta, el HF se volatilizará.
Para la solución de pasivación, el HNO3 debe controlarse entre 20% y 50%. Según la prueba electroquímica, la calidad de la película de pasivación tratada con una concentración de HNO3 inferior al 20 % es inestable y fácil de producir picaduras, pero la concentración de HNO3 no debe ser superior al 50 % para evitar una pasivación excesiva.
El proceso de un solo paso para desengrasar la pasivación de decapado, aunque es fácil de operar y ahorra horas de mano de obra, pero la solución de pasivación de decapado (pasta) tendrá HF agresivo, por lo que la calidad de la película protectora final no es tan buena como la del método de varios pasos.
La concentración de ácido, la temperatura y el tiempo de contacto se pueden ajustar dentro de un cierto rango durante el proceso de decapado. Con el aumento del tiempo de uso de la solución de decapado, se debe prestar atención al cambio de concentración de ácido y concentración de iones metálicos. Se debe tener cuidado para evitar el decapado excesivo y la concentración de iones de titanio debe ser inferior al 2%, de lo contrario, se producirán picaduras graves. En general, mejorar la temperatura de decapado acelerará y mejorará el efecto de limpieza, pero también puede aumentar el riesgo de contaminación o daño de la superficie.
5.4 Condiciones de sensibilización del acero inoxidable del control de decapado
Algunos aceros inoxidables debido a un tratamiento térmico deficiente o soldadura causada por sensibilización, el uso de decapado con HNO3 + HF puede producir corrosión intergranular, causada por grietas de corrosión intergranular en la operación, o la limpieza o el procesamiento posterior, puede concentrar haluro y causar corrosión por tensión. Este acero inoxidable sensibilizado generalmente no es adecuado para decapado o decapado con solución HNO3 + HF. Después de la soldadura, como se debe realizar este decapado, se debe utilizar acero inoxidable ultra bajo en carbono o estabilizado.
5.5 Combinación de decapado de acero inoxidable y acero al carbono
Piezas combinadas de acero inoxidable y acero al carbono (como intercambiadores de calor en tubos de acero inoxidable, placas y carcasa de acero al carbono), pasivación de decapado si el uso de HNO3 o HNO3 + HF corroerá gravemente el acero al carbono, cuando se debe agregar el inhibidor de corrosión adecuado como como Lan-826. Cuando las piezas combinadas de acero inoxidable y acero al carbono están sensibilizadas, no se puede usar HNO3 + decapado con HF, se puede usar ácido hidroxiacético (2 %) + ácido fórmico (2 %) + inhibidor de corrosión, temperatura 93 ℃, tiempo 6 h o EDTA solución neutra a base de amonio + inhibidor de corrosión, temperatura: 121 ℃, tiempo: 6h, seguido de enjuague con agua caliente e inmersión en 10mg/L de hidróxido de amonio + 100mg/L de hidracina.
5.6 Post-tratamiento de pasivación de decapado
Pieza de trabajo de acero inoxidable por decapado y enjuague con agua, disponible con 10% (fracción de masa) NaOH + 4% (fracción de masa) KMnO4 solución de permanganato generada con álcali en 71 ~ 82 ℃ empapada 5 ~ 60 min para eliminar el residuo de decapado, y luego enjuagada a fondo con agua y secado. Pasivación de decapado de superficies de acero inoxidable después de la aparición de manchas o manchas, solución de pasivación fresca disponible o mayor concentración de lavado y eliminación de ácido nítrico. El decapado final y la pasivación de equipos o piezas de acero inoxidable deben prestar atención a la protección, la cubierta o envoltura de película de polietileno disponible, para evitar el contacto con metales extraños no metálicos.
El tratamiento de líquidos residuales ácidos y de pasivación debe cumplir con las normas nacionales de emisión de protección ambiental. Las aguas residuales como el flúor se pueden tratar con lechada de cal o cloruro de calcio. La solución de pasivación en la medida de lo posible sin dicromato, como las aguas residuales que contienen cromo, puede agregar un tratamiento de reducción de sulfato ferroso.
El decapado puede causar la fragilización por hidrógeno del acero inoxidable martensítico, como la necesidad de tratamiento térmico para oxígeno (calentado a 200 ℃ tiempo de espera).
6. Inspección de calidad de pasivación de decapado de acero inoxidable
Como la prueba química destruirá la película de pasivación del producto, generalmente en la muestra para inspección. Ejemplos de métodos son los siguientes.
(1) prueba de titulación de sulfato de cobre
Con 8gCuS04 + 500mLH20 + 2 ~ 3mLH2S04 solución caída en la superficie de la placa de muestra, mantenga el estado húmedo, como 6min sin precipitación de cobre para calificados.
(2) prueba de titulación de pertecnetato de potasio
Usando 2mLHCl+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH20 gota de solución en la superficie de la placa de muestra, a través de la cantidad de puntos azules generados y el tiempo para identificar la calidad de la película de pasivación.
Conclusión:
Este artículo explica principalmente el tratamiento de pasivación de decapado de acero inoxidable, el uso: una pasivación de decapado integral de acero inoxidable, elimina todo tipo de aceite, óxido, piel de óxido, puntos de soldadura y otra suciedad, la superficie se vuelve uniforme de color blanco plateado después del tratamiento, en gran medida mejorando la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, aplicable a varios tipos de piezas de acero inoxidable, placas y sus equipos. Las características son una operación simple, fácil de usar, económica y práctica, mientras que agrega inhibidor de corrosión de alta eficiencia, inhibidor de niebla, para evitar que el metal se sobrecorroa y el fenómeno de fragilización por hidrógeno inhiba la generación de niebla ácida. Es especialmente adecuado para piezas de trabajo pequeñas y complejas, que no son aptas para la aplicación de pasta, y es mejor que productos similares en el mercado.
