1. Le besoin de passivation par décapage de l'acier inoxydable
L'acier inoxydable austénitique a une bonne résistance à la corrosion, une résistance à l'oxydation à haute température, de meilleures performances à basse température et d'excellentes propriétés mécaniques et de traitement. Par conséquent, il est largement utilisé dans les secteurs de la chimie, du pétrole, de l'énergie, de l'ingénierie nucléaire, de l'aérospatiale, de la marine, de la pharmacie, de l'industrie légère, du textile et autres. Son objectif principal est de prévenir la corrosion et la rouille. La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable repose principalement sur le film de passivation de surface, si le film est incomplet ou défectueux, l'acier inoxydable sera toujours corrodé. L'ingénierie est généralement effectuée par traitement de passivation par décapage, de sorte que le potentiel de résistance à la corrosion de l'acier inoxydable dans une plus grande mesure. Dans les équipements et composants en acier inoxydable lors du formage, de l'assemblage, du soudage, de l'inspection des soudures (telles que la détection des défauts, le test de résistance à la pression) et les marquages de construction et autres processus apportent de l'huile de surface, de la rouille, de la saleté non métallique, des contaminants métalliques à bas point de fusion, de la peinture, scories et éclaboussures de soudure, etc., ces substances affectent la qualité de surface des équipements et composants en acier inoxydable, endommagent leur film d'oxyde de surface, réduisant la résistance de l'acier à la performance globale de corrosion et la résistance à la performance de corrosion locale (y compris la corrosion par piqûres, la corrosion caverneuse), et peut même conduire à une rupture par corrosion sous contrainte.
Le nettoyage, le décapage et la passivation des surfaces en acier inoxydable, en plus de maximiser la résistance à la corrosion, jouent un rôle dans la prévention de la contamination des produits et l'accès à l'esthétique. Dans GBl50-1998 "Steel Pressure Vessels" stipule que "la surface de l'acier inoxydable et de la tôle d'acier composite fabriquée par le navire avec des exigences anti-corrosion doit être décapée et passivée". Cette disposition concerne l'utilisation de récipients sous pression pétrochimiques, car ces appareils sont utilisés en contact direct avec des milieux corrosifs, de l'assurance de la résistance à la corrosion et de la résistance à la corrosion, une passivation par décapage est nécessaire. Pour d'autres secteurs industriels, tels que non à des fins anti-corrosion, basés uniquement sur les exigences de propreté et d'esthétique, et l'utilisation de matériaux en acier inoxydable ne sont pas la passivation par décapage. Mais les soudures des équipements en acier inoxydable doivent également être décapées par passivation. Pour le génie nucléaire, certains dispositifs chimiques et autres utilisations d'exigences strictes, en plus de la passivation par décapage, mais aussi l'utilisation de milieux de haute pureté pour le nettoyage fin final ou le polissage mécanique, chimique et électrolytique et d'autres traitements de finition.
2. Principe de passivation par décapage en acier inoxydable
La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable est principalement due à la surface recouverte d'un film de passivation dense très fin (environ 1 nm), ce film d'isolation de milieu corrosif de 1 nm, est la barrière de base à la protection de l'acier inoxydable. La passivation de l'acier inoxydable a des caractéristiques dynamiques, ne doit pas être considérée comme un arrêt complet de la corrosion, mais la formation d'une couche barrière de diffusion, de sorte que la vitesse de réaction anodique est fortement réduite. Habituellement, en présence d'agents réducteurs (tels que les ions chlorure) ont tendance à détruire le film, tandis qu'en présence d'agents oxydants (tels que l'air) peuvent maintenir ou réparer le film.
Une pièce en acier inoxydable placée dans l'air formera un film d'oxyde, mais la protection de ce film n'est pas parfaite. Habituellement, un nettoyage en profondeur, y compris alcalin et décapage, suivi d'une passivation avec un agent oxydant est nécessaire pour assurer l'intégrité et la stabilité du film de passivation. L'un des objectifs du décapage est de créer des conditions favorables au traitement de passivation pour assurer la formation d'un film de passivation de haute qualité. Parce que la surface de l'acier inoxydable par décapage de sorte qu'une couche moyenne de 10 μm d'épaisseur de la surface est corrodée, l'activité chimique de l'acide rend les parties défectueuses du taux de dissolution que les autres parties de la surface, de sorte que le décapage peut rendre l'ensemble surface tend à être uniformément équilibrée, une partie de la susceptibilité initiale à la corrosion est supprimée du danger caché. Mais plus important encore, grâce à la passivation par décapage, de sorte que les oxydes de fer et de fer que les oxydes de chrome et de chrome se dissolvent préférentiellement, éliminant la couche pauvre en chrome, entraînant un enrichissement en chrome de la surface de l'acier inoxydable, le potentiel de ce film de passivation riche en chrome jusqu'à +1.0V (SCE), proche du potentiel des métaux précieux, pour améliorer la stabilité de la résistance à la corrosion. Différents traitements de passivation affecteront également la composition et la structure du film, affectant ainsi l'acier inoxydable, par exemple par un processus de modification électrochimique, le film de passivation peut être conçu pour avoir une structure multicouche, la formation de CrO ou CrO dans la couche barrière, ou la formation d'un film d'oxyde vitreux, de sorte que l'acier inoxydable puisse jouer le maximum de résistance à la corrosion.
Des chercheurs nationaux et étrangers ont mené de nombreuses recherches sur la génération de films de passivation en acier inoxydable. Au cours des dernières années, l'Université des sciences de Pékin de 316L acier film de passivation spectroscopie photoélectronique (xps) recherche comme exemple pour une brève description. La passivation de l'acier inoxydable est la couche de surface dissoute pour une raison quelconque avec l'adsorption des molécules d'eau, sous l'effet catalytique des agents oxydants, la formation d'oxydes et d'hydroxydes, et la composition de la réaction de conversion des éléments cr, Ni, Mo en acier inoxydable, la finale formation d'un film stable formant une phase, empêchant la destruction du film et la corrosion.
3. Méthodes et processus de passivation par décapage de l'acier inoxydable
3.1 Comparaison des méthodes de traitement de passivation par décapage
Le traitement de passivation du décapage des équipements et des pièces en acier inoxydable selon le fonctionnement des différentes méthodes, son domaine d'application et ses caractéristiques sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1 Comparaison des méthodes de passivation par décapage en acier inoxydable
| Numéro de série | Méthode | Champ d'application | Avantages et inconvénients |
|---|---|---|---|
| 1 | Méthode d'imprégnation | Pour les pièces qui peuvent être placées dans le réservoir de décapage ou le réservoir de passivation, mais pas pour les gros équipements, la solution de décapage peut être utilisée pendant une période plus longue | Efficacité de production élevée et faible coût ; les équipements à grand volume remplis d'imprégnation acide consomment trop de liquide |
| 2 | Méthode de peinture | Approprié à la grande surface interne d'équipement et à l'opération locale de matériel de traitement | Mauvaises conditions de travail et acide irrécupérable |
| 3 | Méthode de collage | Pour les chantiers d'installation ou de maintenance, notamment pour la manutention manuelle des profilés à souder | Mauvaises conditions de travail et coûts de production élevés |
| 4 | Méthode de pulvérisation | Pour les sites d'installation, les intérieurs de grands navires | Faible consommation de fluide, faible coût, grande vitesse, mais nécessité de configurer le pistolet et le système de bague de coupe |
| 5 | Méthode circulaire | Pour les gros équipements, tels que les échangeurs de chaleur, coque et tube | Construction facile à manipuler, l'acide peut être réutilisé, mais il doit être connecté au système de circulation avec des tuyaux et des pompes. |
| 6 | Méthode électrochimique | Peut être utilisé pour les pièces et le traitement de surface des équipements de terrain par la méthode de la brosse électrique | Technologie plus complexe, nécessite une alimentation en courant continu ou un compteur de potentiel constant |
4. Champ d'application de la passivation par décapage en acier inoxydable
4.1 Traitement de passivation par décapage dans le processus de fabrication d'équipements en acier inoxydable
4.1.1 Nettoyage et décapage passivation après le traitement de coupe
La pièce en acier inoxydable en coupant le traitement sur la surface, généralement des copeaux de fer résiduels, de l'acier et de l'émulsion de refroidissement et d'autres saletés, rendra la surface de l'acier inoxydable tachée et rouillée, elle doit donc être dégraissée et dégraissée, puis nettoyée avec de l'acide nitrique, non seulement pour enlever le fer copeaux d'acier, mais aussi la passivation.
4.1.2 Nettoyage et décapage passivation avant et après soudage
Comme la graisse est une source d'hydrogène, dans la soudure sans enlever la graisse, des pores se formeront et la pollution des métaux à bas point de fusion (comme la peinture riche en zinc) provoquera des fissures après le soudage. L'acier inoxydable doit donc être nettoyé avant de souder le biseau et les deux. côtés de la surface à moins de 20 mm, l'huile peut être frottée avec de l'acétone, la rouille de la peinture doit d'abord être enlevée avec un chiffon de sable ou une brosse métallique en acier inoxydable, puis essuyer avec de l'acétone.
Fabrication d'équipements en acier inoxydable quelle que soit la technologie de soudage, après le soudage doivent être nettoyés, tous les scories de soudage, les éclaboussures, les taches et la couleur d'oxydation doivent être éliminés, les méthodes d'élimination comprennent le nettoyage mécanique et chimique. Le nettoyage mécanique avec meulage, polissage et sablage, etc., doit éviter l'utilisation de brosses en acier au carbone pour éviter la rouille de surface. Afin d'obtenir la meilleure résistance à la corrosion, il peut être immergé dans un mélange de HNO3 et HF, ou l'utilisation d'une pâte de décapage passivation. En fait, le nettoyage mécanique est couramment utilisé en combinaison avec le nettoyage chimique.
4.1.3 Nettoyage des pièces forgées et coulées
Après un traitement à chaud tel que le forgeage et le moulage de pièces en acier inoxydable, la surface présente souvent une couche d'oxyde, de lubrifiant ou de pollution par les oxydes, des polluants tels que le graphite, le bisulfure de molybdène et le dioxyde de carbone, etc. Doit être traité par grenaillage, traitement au bain de sel et traitement de décapage multi-passes. Tels que le processus de traitement des aubes de turbine en acier inoxydable aux États-Unis pour
Bain de sel (10min) → trempe à l'eau (2.5min) → lavage à l'acide sulfurique (2min) → lavage à l'eau froide (2min) → bain de permanganate alcalin (10min) → lavage à l'eau froide (2min) → lavage à l'acide sulfurique (1rain) → eau froide lavage (1min) → lavage à l'acide nitrique (1.5min) → lavage à l'eau froide (1min) → lavage à l'eau chaude (1min) → séchage à l'air.
4.2 Traitement de passivation par décapage avant la mise en service de nouveaux appareils
De nombreux gros produits chimiques, fibres chimiques, engrais et autres dispositifs d'équipements et de pipelines en acier inoxydable en production avant le début des exigences de passivation par décapage. Bien que l'équipement ait été décapé dans l'usine de fabrication, en plus du laitier de soudage et de la peau d'oxyde, mais dans le stockage, le transport, le processus d'installation et inévitablement causé par la graisse, la boue et le sable, la rouille et d'autres pollutions, afin de s'assurer que l'appareil et la qualité des produits de test d'équipement (en particulier les intermédiaires chimiques et les produits raffinés) peut répondre aux exigences pour assurer une mise en service réussie, doit être décapée passivation. Tels que l'équipement et la tuyauterie en acier inoxydable du dispositif de production de H2O2, doivent être nettoyés avant la production, sinon s'il y a de la saleté, les ions de métaux lourds rendront l'empoisonnement du catalyseur. De plus, des surfaces métalliques telles que de la graisse et des ions de fer libres provoqueront la décomposition de H2O2, un dégagement violent de grandes quantités de chaleur, provoquant un incendie, voire une explosion. De même pour les conduites d'oxygène, la présence de traces d'huile et de particules métalliques peut également produire des étincelles et des conséquences graves.
4.3 Décapage à l'acide et traitement de passivation dans l'entretien sur le terrain
Dans l'acide téréphtalique raffiné (PTA), l'alcool polyvinylique (PVA), l'acrylique, l'acide acétique et d'autres matériaux d'équipement de production, un grand nombre d'acier inoxydable austénitique 316L, 317, 304L, car le matériau contient Cl-, Br-, SCN- , l'acide formique et d'autres ions nocifs, ou en raison de la saleté, de l'agglomération de matériaux, produiront des piqûres, de la corrosion caverneuse et de la corrosion des soudures sur l'équipement. Dans l'entretien du parking, il peut s'agir d'un décapage complet ou d'un traitement local de passivation de l'équipement ou des composants pour réparer son film de passivation afin d'éviter l'expansion de la corrosion locale. Tels que la révision de la mise à jour des tuyaux en acier inoxydable du sécheur de dispositif PTA de Shanghai Petrochemical et la révision de l'échangeur de chaleur en acier inoxydable du dispositif acrylique ont été la passivation par décapage à l'acide.
4.4 Nettoyage par détartrage des équipements en service
Les équipements en acier inoxydable des usines pétrochimiques, en particulier les échangeurs de chaleur, après une certaine période de fonctionnement, la paroi interne déposera une variété de saletés, telles que le tartre de carbonate, le tartre de sulfate, le tartre de silicate, le tartre d'oxyde de fer, le tartre organique, le tartre de catalyseur, etc. , affectant l'effet de transfert de chaleur, et provoquera une corrosion sous le tartre. Besoin de choisir le bon agent de nettoyage pour le détartrage, peut utiliser de l'acide nitrique, de l'acide nitrique + acide fluorhydrique, de l'acide sulfurique, de l'acide citrique, de l'EDTA, un agent de nettoyage à base d'eau, etc., et ajouter la bonne quantité d'inhibiteur de corrosion. Après détartrage et nettoyage, si nécessaire, puis passivation. Traitement chimique. Tels que Shanghai Petrochemical PTA, l'acide acétique, l'acrylique et d'autres dispositifs d'échangeur de chaleur en acier inoxydable ont été détartrés et nettoyés.
5. Précautions de passivation du décapage de l'acier inoxydable
5.1 Pré-traitement de décapage passivation
La passivation de décapage de la pièce en acier inoxydable avant la saleté de surface, etc., doit être nettoyée par un nettoyage mécanique, puis un dégraissage dégraissant. Si la solution de décapage et la solution de passivation ne peuvent pas éliminer la graisse, la présence de graisse sur la surface affectera la qualité de la passivation du décapage, pour cette raison, l'élimination de l'huile et le dégraissage ne peuvent pas être omis, vous pouvez utiliser un alcali, un émulsifiant, des solvants organiques et vapeur, etc...
5.2 solution de décapage et eau de rinçage contrôle Cl-
Certaines solutions de décapage en acier inoxydable ou pâtes de décapage utilisant l'ajout d'acide chlorhydrique, d'acide perchlorique, de chlorure ferrique et de chlorure de sodium et d'autres milieux agressifs contenant des ions chlorure comme agent principal ou des additifs pour éliminer la couche d'oxyde de surface, en plus de la graisse avec du trichloroéthylène et d'autres solvants organiques contenant du chlore, de la prévention de la rupture par corrosion sous contrainte n'est pas très adapté. De plus, l'eau de rinçage initial peut être utilisée pour l'eau industrielle, mais l'eau de nettoyage final nécessite un contrôle strict de la teneur en halogénure. Utilisez généralement de l'eau déminéralisée. Tels que les récipients sous pression pétrochimiques en acier inoxydable austénitique pour l'eau d'essai de pression d'eau, la teneur en C1 de contrôle ne dépasse pas 25 mg / L, comme l'incapacité de répondre à cette exigence, l'eau peut être ajoutée au traitement au nitrate de sodium, de sorte qu'il réponde aux exigences , la teneur en C1 dépasse la norme, détruira le film de passivation de l'acier inoxydable, est à l'origine des piqûres, de la corrosion caverneuse, de la rupture par corrosion sous contrainte, etc.
5.3 Opération de passivation par décapage dans le contrôle de processus
La solution d'acide nitrique seule pour l'élimination du fer libre et d'autres saletés métalliques est efficace, mais l'élimination de l'oxyde de fer, des produits de corrosion épais, du film de trempe, etc. n'est pas efficace, doit généralement utiliser une solution HNO3 + HF, pour plus de commodité et de sécurité de fonctionnement. , fluorure disponible au lieu de HF. La solution HNO3 seule ne peut pas ajouter d'inhibiteur de corrosion, mais le décapage HNO3 + HF, vous devez ajouter Lan-826. utiliser le décapage HNO3 + HF, afin d'éviter la corrosion, la concentration doit être maintenue à un rapport de 5:1. La température doit être inférieure à 49℃, si elle est trop élevée, HF se volatilisera.
Pour la solution de passivation, le HNO3 doit être contrôlé entre 20% et 50%. Selon le test électrochimique, la qualité du film de passivation traité avec une concentration de HNO3 inférieure à 20% est instable et facile à produire des piqûres, mais la concentration de HNO3 ne doit pas être supérieure à 50% pour éviter une passivation excessive.
Le processus en une étape de dégraissage de la passivation par décapage, bien que facile à utiliser et à économiser des heures de travail, mais la solution de passivation par décapage (pâte) aura un HF agressif, de sorte que la qualité finale de son film protecteur n'est pas aussi bonne que la méthode en plusieurs étapes.
La concentration d'acide, la température et le temps de contact peuvent être ajustés dans une certaine plage pendant le processus de décapage. Avec l'augmentation du temps d'utilisation de la solution de décapage, il faut prêter attention au changement de concentration d'acide et de concentration d'ions métalliques. Des précautions doivent être prises pour éviter un décapage excessif et la concentration en ions titane doit être inférieure à 2%, sinon cela entraînera de graves piqûres. En général, l'amélioration de la température de décapage accélérera et améliorera l'effet de nettoyage, mais peut également augmenter le risque de contamination ou de détérioration de la surface.
5.4 Conditions de sensibilisation de l'acier inoxydable du contrôle du décapage
Certains aciers inoxydables en raison d'un mauvais traitement thermique ou d'un soudage causé par une sensibilisation, l'utilisation d'un décapage HNO3 + HF peuvent produire une corrosion intergranulaire, causée par des fissures de corrosion intergranulaires en cours de fonctionnement, ou un nettoyage ou un traitement ultérieur, peuvent concentrer l'halogénure et provoquer une corrosion sous contrainte. Ces aciers inoxydables sensibilisés ne conviennent généralement pas au décalaminage ou au décapage avec une solution HNO3 + HF. Après le soudage, tel que ce décapage doit être effectué, il convient d'utiliser de l'acier inoxydable à très faible teneur en carbone ou stabilisé.
5.5 Combinaison de décapage en acier inoxydable et en acier au carbone
Pièces combinées en acier inoxydable et en acier au carbone (telles que les échangeurs de chaleur dans les tubes en acier inoxydable, les plaques et la coque en acier au carbone), passivation par décapage si l'utilisation de HNO3 ou HNO3 + HF risque de corroder sérieusement l'acier au carbone, lorsque l'inhibiteur de corrosion approprié doit être ajouté tel comme Lan-826. lorsque les pièces combinées en acier inoxydable et en acier au carbone à l'état sensibilisé, ne peuvent pas être utilisées décapage HNO3 + HF, peut être utilisé acide hydroxyacétique (2%) + acide formique (2%) + inhibiteur de corrosion, température 93 ℃, temps 6h ou EDTA solution neutre à base d'ammonium + inhibiteur de corrosion, température : 121°C, durée : 6h, suivi d'un rinçage à l'eau chaude et d'une immersion dans 10mg/L d'hydroxyde d'ammonium + 100mg/L d'hydrazine.
5.6 Post-traitement de décapage passivation
Pièce en acier inoxydable par décapage et rinçage à l'eau, disponible avec 10% (fraction massique) NaOH + 4% (fraction massique) KMnO4 solution de permanganate générée par un alcali dans 71 ~ 82 ℃ trempé 5 ~ 60min pour éliminer le résidu de décapage, puis rincé abondamment avec l'eau et séché. Passivation de décapage de surface en acier inoxydable après l'apparition de taches ou de taches, solution de passivation fraîche disponible ou concentration plus élevée de lavage et d'élimination d'acide nitrique. Le décapage final et la passivation de l'équipement ou des pièces en acier inoxydable doivent faire attention à la protection, à la couverture ou à l'enveloppe de film de polyéthylène disponible, pour éviter tout contact avec un métal étranger non métallique.
Le traitement des déchets liquides acides et de passivation doit être conforme aux réglementations nationales sur les émissions de protection de l'environnement. Comme les eaux usées fluorées peuvent être traitées avec du lait de chaux ou du chlorure de calcium. La solution de passivation autant que possible sans dichromate, comme les eaux usées contenant du chrome, peut ajouter un traitement de réduction du sulfate ferreux.
Le décapage peut provoquer une fragilisation par l'hydrogène de l'acier inoxydable martensitique, comme la nécessité d'un traitement thermique à l'oxygène (chauffé à 200 ℃ temps de maintien).
6. Inspection de qualité de passivation de décapage d'acier inoxydable
Comme le test chimique détruira le film de passivation du produit, généralement dans l'échantillon pour inspection. Des exemples de procédés sont les suivants.
(1) test de titrage au sulfate de cuivre
Avec une goutte de solution 8gCuS04 + 500mLH20 + 2 ~ 3mLH2S04 dans la surface de la plaque d'échantillon, maintenez l'état humide, tel que 6 minutes sans précipitation de cuivre pour les qualifiés.
(2) test de titrage du pertechnétate de potassium
En utilisant 2mLHCl + 1mLH2S04 + 1gK3Fe(CN)6+97mLH20 goutte de solution sur la surface de la plaque d'échantillon, à travers le nombre de points bleus générés et la durée pour identifier la qualité du film de passivation.
Conclusion:
Cet article explique principalement le traitement de passivation par décapage de l'acier inoxydable, l'utilisation : une passivation complète par décapage de l'acier inoxydable, élimine toutes sortes d'huile, de rouille, de peau d'oxyde, de points de soudure et d'autres saletés, la surface devient blanc argenté uniforme après traitement, grandement améliorant la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable, applicable à divers types de pièces en acier inoxydable, de plaques et de leurs équipements. Les caractéristiques sont une opération simple, facile à utiliser, économique et pratique, tout en ajoutant un inhibiteur de corrosion à haute efficacité, un inhibiteur de brouillard, pour empêcher le métal de sur-corrosion et le phénomène de fragilisation par l'hydrogène, inhiber la génération de brouillard acide. Il est particulièrement adapté aux pièces petites et complexes, qui ne conviennent pas à l'application de pâte, et est meilleur que les produits similaires sur le marché.
