1. La necessità di passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile austenitico ha una buona resistenza alla corrosione, resistenza all'ossidazione alle alte temperature, migliori prestazioni alle basse temperature ed eccellenti proprietà meccaniche e di lavorazione. Pertanto, è ampiamente utilizzato nei settori chimico, petrolifero, energetico, nucleare, aerospaziale, marittimo, farmaceutico, industriale leggero, tessile e altri. Il suo scopo principale è prevenire la corrosione e la ruggine. La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile si basa principalmente sulla pellicola di passivazione superficiale, se la pellicola è incompleta o difettosa, l'acciaio inossidabile sarà comunque corroso. L'ingegneria viene solitamente eseguita con un trattamento di passivazione e decapaggio, in modo da aumentare il potenziale di resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile. Nelle attrezzature e nei componenti in acciaio inossidabile di formatura, assemblaggio, saldatura, ispezione delle saldature (come rilevamento di difetti, test di resistenza alla pressione) e marcature di costruzione e altri processi portano olio superficiale, ruggine, sporco non metallico, contaminanti metallici a basso punto di fusione, vernice, scorie e spruzzi di saldatura, ecc., queste sostanze influiscono sulla qualità della superficie delle apparecchiature e dei componenti in acciaio inossidabile, danneggiano la pellicola di ossido superficiale, riducono la resistenza dell'acciaio alla corrosione complessiva e la resistenza alla corrosione locale (inclusa corrosione per vaiolatura, corrosione interstiziale), e può anche portare alla rottura per tensocorrosione.
La pulizia, il decapaggio e la passivazione della superficie dell'acciaio inossidabile, oltre a massimizzare la resistenza alla corrosione, svolgono un ruolo nel prevenire la contaminazione del prodotto e l'accesso all'estetica. In GBl50-1998 "Steel Pressure Vessels" si stabilisce che "la superficie dell'acciaio inossidabile e della lamiera di acciaio composito prodotta dalla nave con requisiti anticorrosione deve essere decapata e passivata". Questa disposizione riguarda l'uso di recipienti a pressione petrolchimici, poiché questi dispositivi sono utilizzati a diretto contatto con mezzi corrosivi, per garantire la resistenza alla corrosione e la resistenza alla corrosione, è necessaria la passivazione del decapaggio. Per altri settori industriali, ad esempio non per scopi anticorrosivi, basati solo su requisiti di pulizia ed estetici, e l'uso di materiali in acciaio inossidabile non sono decapanti passivanti. Ma anche le saldature delle apparecchiature in acciaio inox devono essere sottoposte a decapaggio passivante. Per l'ingegneria nucleare, alcuni dispositivi chimici e altri usi di requisiti rigorosi, oltre alla passivazione del decapaggio, ma anche l'uso di mezzi di elevata purezza per la pulizia fine finale o la lucidatura meccanica, chimica ed elettrolitica e altri trattamenti di finitura.
2. Principio della passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile è dovuta principalmente alla superficie ricoperta da un film di passivazione denso molto sottile (circa 1 nm), questo film di isolamento dei mezzi corrosivi da 1 nm, è la barriera di base per la protezione dell'acciaio inossidabile. La passivazione dell'acciaio inossidabile ha caratteristiche dinamiche, non deve essere vista come un arresto completo della corrosione, ma come la formazione di uno strato barriera di diffusione, in modo che la velocità di reazione anodica sia notevolmente ridotta. Solitamente in presenza di agenti riducenti (come gli ioni cloruro) tendono a distruggere la pellicola, mentre in presenza di agenti ossidanti (come l'aria) possono mantenere o riparare la pellicola.
Il pezzo in acciaio inossidabile posto nell'aria formerà una pellicola di ossido, ma la protezione di questa pellicola non è perfetta. Di solito è necessaria una pulizia approfondita, comprendente alcalino e decapaggio, seguita da passivazione con un agente ossidante per garantire l'integrità e la stabilità del film di passivazione. Uno degli scopi del decapaggio è creare condizioni favorevoli per il trattamento di passivazione per garantire la formazione di un film di passivazione di alta qualità. Poiché la superficie dell'acciaio inossidabile viene decapata in modo che uno strato superficiale medio di 10 μm venga corroso, l'attività chimica dell'acido fa sì che le parti difettose abbiano un tasso di dissoluzione rispetto ad altre parti della superficie, quindi il decapaggio può rendere l'intero La superficie tende ad essere uniformemente bilanciata, parte della suscettibilità originaria alla corrosione viene rimossa dal pericolo nascosto. Ma ancora più importante, attraverso la passivazione decapante, in modo che il ferro e gli ossidi di ferro rispetto al cromo e gli ossidi di cromo si dissolvano preferenzialmente, rimuovendo lo strato povero di cromo, con conseguente arricchimento di cromo nella superficie dell'acciaio inossidabile, il potenziale di questo film di passivazione ricco di cromo fino a +1.0 V (SCE), vicino al potenziale dei metalli preziosi, per migliorare la stabilità della resistenza alla corrosione. Diversi trattamenti di passivazione influenzeranno anche la composizione e la struttura del film, influenzando così l'acciaio inossidabile, ad esempio attraverso un processo di modifica elettrochimica, il film di passivazione può essere realizzato per avere una struttura multistrato, la formazione di CrO o CrO nello strato barriera, oppure la formazione di una pellicola di ossido vetroso, per cui l'acciaio inossidabile può svolgere la massima resistenza alla corrosione.
Studiosi in patria e all'estero hanno condotto molte ricerche sulla generazione di film di passivazione dell'acciaio inossidabile. Negli ultimi anni, l'Università Scientifica di Pechino della spettroscopia fotoelettronica (XPS) con film di passivazione dell'acciaio 316L ha effettuato ricerche come esempio per una breve descrizione. La passivazione dell'acciaio inossidabile è lo strato superficiale per qualche motivo disciolto con l'adsorbimento di molecole d'acqua, sotto l'effetto catalitico di agenti ossidanti, la formazione di ossidi e idrossidi e la composizione della reazione di conversione degli elementi Cr, Ni, Mo dell'acciaio inossidabile, il finale formazione di un film stabile che forma fase, prevenendo la distruzione del film e la corrosione.
3. Metodi e processi di passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
3.1 Confronto tra metodi di trattamento di passivazione decapante
Il trattamento di passivazione del decapaggio di apparecchiature e parti in acciaio inossidabile in base al funzionamento di diversi metodi, il suo ambito di applicazione e le caratteristiche sono mostrati nella Tabella 1.
Tabella 1 Confronto del metodo di passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
| Numero di serie | Metodo | Ambito di applicazione | Vantaggi e svantaggi |
|---|---|---|---|
| 1 | Metodo di impregnazione | Per le parti che possono essere inserite nella vasca di decapaggio o nella vasca di passivazione, ma non per apparecchiature di grandi dimensioni, la soluzione di decapaggio può essere utilizzata per un periodo di tempo più lungo | Alta efficienza produttiva e basso costo; le apparecchiature di grandi volumi riempite con impregnazione acida consumano troppo liquido |
| 2 | Metodo di verniciatura | Adatto per la superficie interna di apparecchiature di grandi dimensioni e il funzionamento del materiale di trattamento locale | Pessime condizioni di lavoro e acido irrecuperabile |
| 3 | Metodo incolla | Per cantieri di installazione o manutenzione, in particolare per la movimentazione manuale delle sezioni di saldatura | Pessime condizioni di lavoro e alti costi di produzione |
| 4 | Metodo di spruzzatura | Per siti di installazione, interni di grandi imbarcazioni | Basso consumo di fluido, basso costo, alta velocità, ma è necessario configurare il sistema pistola e anello tagliente |
| 5 | Metodo circolare | Per apparecchiature di grandi dimensioni, come scambiatori di calore, fascio tubiero | Costruzione facile da maneggiare, l'acido può essere riutilizzato, ma necessita di essere collegato al sistema di circolazione con tubi e pompe. |
| 6 | Metodo elettrochimico | Può essere utilizzato sia per le parti che per il trattamento superficiale delle apparecchiature da campo mediante il metodo della spazzola elettrica | Una tecnologia più complessa richiede un'alimentazione CC o un misuratore di potenziale costante |
4. Ambito di applicazione della passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
4.1 Trattamento di passivazione decapante nel processo di fabbricazione di apparecchiature in acciaio inossidabile
4.1.1 Pulitura e passivazione decapante dopo la lavorazione di taglio
Il pezzo in acciaio inossidabile tagliato durante la lavorazione sulla superficie, solitamente trucioli di ferro residui, emulsione di acciaio e raffreddamento e altro sporco, macchierà e arrugginirà la superficie dell'acciaio inossidabile, quindi dovrebbe essere sgrassato e sgrassato, quindi pulito con acido nitrico, non solo per rimuovere il ferro scheggia l'acciaio, ma anche la passivazione.
4.1.2 Pulitura e passivazione decapante prima e dopo la saldatura
Poiché il grasso è una fonte di idrogeno, nella saldatura senza rimozione del grasso si formeranno pori e l'inquinamento da metalli a basso punto di fusione (come la vernice ricca di zinco) causerà crepe dopo la saldatura, quindi l'acciaio inossidabile deve essere pulito prima di saldare il bisello ed entrambi lati della superficie entro 20 mm, l'olio può essere strofinato con acetone, la ruggine della vernice deve essere prima rimossa con un panno di sabbia o una spazzola metallica in acciaio inossidabile, quindi pulire con acetone.
La produzione di apparecchiature in acciaio inossidabile, indipendentemente dalla tecnologia di saldatura, dopo la saldatura deve essere pulita, tutte le scorie di saldatura, gli schizzi, le macchie e il colore dell'ossidazione devono essere rimossi, i metodi di rimozione includono la pulizia meccanica e chimica. La pulizia meccanica con molatura, lucidatura e sabbiatura, ecc., dovrebbe evitare l'uso di spazzole in acciaio al carbonio per prevenire la ruggine superficiale. Per ottenere la migliore resistenza alla corrosione è possibile l'immersione in una miscela di HNO3 e HF, oppure l'utilizzo di pasta passivante decapante. Infatti, la pulizia meccanica viene comunemente utilizzata in combinazione con la pulizia chimica.
4.1.3 Pulitura di pezzi forgiati e fusi
Dopo la lavorazione a caldo come la forgiatura e la fusione di pezzi in acciaio inossidabile, la superficie presenta spesso uno strato di ossido, lubrificante o inquinamento da ossido, sostanze inquinanti tra cui grafite, disolfuro di molibdeno e anidride carbonica, ecc. Dovrebbe essere trattato mediante pallinatura, trattamento con bagno di sale e trattamento di decapaggio multipassaggio. Come il processo di trattamento delle pale delle turbine in acciaio inossidabile degli Stati Uniti
Bagno salino (10 min) → tempra in acqua (2.5 min) → lavaggio con acido solforico (2 min) → lavaggio con acqua fredda (2 min) → bagno al permanganato alcalino (10 min) → lavaggio con acqua fredda (2 min) → lavaggio con acido solforico (1 pioggia) → acqua fredda lavaggio (1 min) → lavaggio con acido nitrico (1.5 min) → lavaggio con acqua fredda (1 min) → lavaggio con acqua calda (1 min) → asciugatura all'aria.
4.2 Trattamento di passivazione decapante prima della messa in servizio di nuove apparecchiature
Molti grandi prodotti chimici, fibre chimiche, fertilizzanti e altri dispositivi di apparecchiature e tubazioni in acciaio inossidabile in produzione prima dell'inizio dei requisiti per la passivazione del decapaggio. Sebbene l'apparecchiatura sia stata decapata nello stabilimento di produzione, oltre alle scorie di saldatura e alla pelle di ossido, ma durante lo stoccaggio, il trasporto, il processo di installazione e inevitabilmente causata da grasso, fango e sabbia, ruggine e altro inquinamento, al fine di garantire che il dispositivo e la qualità dei prodotti di prova delle apparecchiature (in particolare intermedi chimici e prodotti raffinati) può soddisfare i requisiti per garantire una messa in servizio di successo, deve essere decapata passivante. Le apparecchiature e le tubazioni in acciaio inossidabile del dispositivo di produzione di H2O2 devono essere pulite prima della produzione, altrimenti se è presente sporco, gli ioni di metalli pesanti avvelenano il catalizzatore. Inoltre, le superfici metalliche con grasso e ioni di ferro liberi provocano la decomposizione dell'H2O2, il rilascio violento di grandi quantità di calore, provocando un incendio o addirittura un'esplosione. Allo stesso modo per l'oleodotto, anche la presenza di tracce di olio e particelle metalliche può produrre scintille e gravi conseguenze.
4.3 Decapaggio acido e trattamento di passivazione nella manutenzione sul campo
Nell'acido tereftalico raffinato (PTA), nell'alcool polivinilico (PVA), nell'acido acrilico, nell'acido acetico e in altri materiali per apparecchiature di produzione, un gran numero di acciaio inossidabile austenitico 316L, 317, 304L, poiché il materiale contiene Cl-, Br-, SCN- , acido formico e altri ioni nocivi, o a causa di sporco, agglomerazione di materiale, produrranno vaiolatura, corrosione interstiziale e corrosione delle saldature sull'apparecchiatura. Nel parcheggio la manutenzione può essere un trattamento completo o locale di decapaggio passivante di apparecchiature o componenti per riparare il film di passivazione per prevenire l'espansione della corrosione locale. Come la revisione dell'aggiornamento dei tubi in acciaio inossidabile dell'essiccatore del dispositivo PTA di Shanghai Petrochemical e la revisione dello scambiatore di calore in acciaio inossidabile del dispositivo acrilico sono state passivazioni con decapaggio acido.
4.4 Pulizia disincrostante delle apparecchiature in servizio
Attrezzature in acciaio inossidabile per impianti petrolchimici, in particolare scambiatori di calore, dopo un certo periodo di funzionamento, la parete interna depositerà una varietà di sporco, come incrostazioni di carbonato, incrostazione di solfato, incrostazione di silicato, incrostazione di ossido di ferro, incrostazione organica, incrostazione di catalizzatore, ecc. , influenzando l'effetto del trasferimento di calore e causerà corrosione sotto la scala. È necessario scegliere il giusto detergente per la decalcificazione, è possibile utilizzare acido nitrico, acido nitrico + acido fluoridrico, acido solforico, acido citrico, EDTA, detergente a base di acqua, ecc. e aggiungere la giusta quantità di inibitore della corrosione. Dopo la disincrostazione e la pulizia, se necessaria, si procede alla passivazione. Trattamento chimico. Come il PTA petrolchimico di Shanghai, l'acido acetico, l'acrilico e altri dispositivi di scambiatore di calore in acciaio inossidabile sono stati decalcificati e puliti.
5. Precauzioni per la passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
5.1 Pretrattamento di decapaggio passivante
La passivazione del decapaggio del pezzo in acciaio inossidabile prima dello sporco superficiale, ecc., deve essere pulita mediante pulizia meccanica, quindi sgrassaggio. Se la soluzione di decapaggio e la soluzione di passivazione non riescono a rimuovere il grasso, la presenza di grasso sulla superficie influenzerà la qualità della passivazione del decapaggio, per questo motivo non è possibile omettere la rimozione dell'olio e lo sgrassaggio, è possibile utilizzare alcali, emulsionanti, solventi organici e vapore, ecc.
5.2 soluzione di decapaggio e acqua di risciacquo Cl-controllo
Alcune soluzioni o paste decapanti per acciaio inossidabile che utilizzano l'aggiunta di acido cloridrico, acido perclorico, cloruro ferrico e cloruro di sodio e altri mezzi aggressivi contenenti ioni cloruro come agente principale o additivi per rimuovere lo strato di ossido superficiale, oltre a grasso con tricloroetilene e altri solventi organici contenenti cloro, dalla prevenzione della rottura per tensocorrosione non sono molto adatti. Inoltre, l'acqua di risciacquo iniziale può essere utilizzata per l'acqua industriale, ma l'acqua di pulizia finale richiede un controllo rigoroso del contenuto di alogenuri. Solitamente utilizzare acqua deionizzata. Come un recipiente a pressione in acciaio inossidabile austenitico petrolchimico per l'acqua di prova della pressione dell'acqua, il contenuto di C1 del controllo non supera 25 mg / L, ad esempio l'incapacità di soddisfare questo requisito, l'acqua può essere aggiunta al trattamento con nitrato di sodio, in modo che soddisfi i requisiti , il contenuto di C1 supera lo standard, distruggerà il film di passivazione dell'acciaio inossidabile, è la causa principale di vaiolatura, corrosione interstiziale, rottura per tensocorrosione, ecc.
5.3 Operazione di passivazione del decapaggio nel controllo di processo
La sola soluzione di acido nitrico per la rimozione del ferro libero e di altro sporco metallico è efficace, ma la rimozione dell'ossido di ferro, dei prodotti densi della corrosione, della pellicola di rinvenimento, ecc. non è efficace, in genere è necessario utilizzare la soluzione HNO3 + HF, per comodità e sicurezza operativa , fluoro disponibile al posto dell'HF. La sola soluzione HNO3 non può aggiungere inibitore di corrosione, ma è necessario aggiungere Lan-3 per il decapaggio HNO826 + HF. utilizzare il decapaggio HNO3 + HF, per prevenire la corrosione, la concentrazione deve essere mantenuta ad un rapporto di 5:1. La temperatura dovrebbe essere inferiore a 49 ℃, se è troppo alta, l'HF volatilizzerà.
Per la soluzione di passivazione, l'HNO3 deve essere controllato tra il 20% e il 50%. Secondo il test elettrochimico, la qualità del film di passivazione trattato con una concentrazione di HNO3 inferiore al 20% è instabile e si produce facilmente vaiolatura, ma la concentrazione di HNO3 non deve essere superiore al 50% per evitare un'eccessiva passivazione.
Il processo in una fase di sgrassaggio della passivazione decapante, sebbene facile da usare e fa risparmiare ore di manodopera, ma la soluzione di passivazione decapante (pasta) avrà HF aggressivo, quindi la qualità della pellicola protettiva finale non è buona quanto il metodo multifase.
La concentrazione dell'acido, la temperatura e il tempo di contatto possono essere regolati entro un certo intervallo durante il processo di decapaggio. Con l'aumento del tempo di utilizzo della soluzione decapante, è necessario prestare attenzione al cambiamento della concentrazione dell'acido e della concentrazione degli ioni metallici. È necessario prestare attenzione per evitare un decapaggio eccessivo e la concentrazione di ioni titanio deve essere inferiore al 2%, altrimenti si verificheranno gravi vaiolature. In generale, migliorare la temperatura di decapaggio accelererà e migliorerà l'effetto pulente, ma potrebbe anche aumentare il rischio di contaminazione o danni alla superficie.
5.4 Condizioni di sensibilizzazione dell'acciaio inossidabile nel controllo del decapaggio
Alcuni acciai inossidabili, a causa di un trattamento termico inadeguato o di saldature causate da sensibilizzazione, utilizzando il decapaggio HNO3 + HF possono produrre corrosione intergranulare, causata da crepe da corrosione intergranulare durante il funzionamento, o la pulizia o la lavorazione successiva, può concentrare alogenuri e causare corrosione da stress. Questi acciai inox sensibilizzati generalmente non sono adatti alla disincrostazione o al decapaggio con soluzione HNO3 + HF. Dopo la saldatura, come deve essere effettuato questo decapaggio, si dovrebbe utilizzare acciaio inossidabile a bassissimo tenore di carbonio o stabilizzato.
5.5 Combinazione di decapaggio di acciaio inossidabile e acciaio al carbonio
Parti combinate di acciaio inossidabile e acciaio al carbonio (come scambiatori di calore in tubi di acciaio inossidabile, piastre e guscio di acciaio al carbonio), passivazione di decapaggio se l'uso di HNO3 o HNO3 + HF corroderà gravemente l'acciaio al carbonio, quando è necessario aggiungere l'inibitore di corrosione appropriato come come Lan-826. quando le parti combinate di acciaio inossidabile e acciaio al carbonio sono sensibilizzate, non è possibile utilizzare il decapaggio HNO3 + HF, è possibile utilizzare acido idrossiacetico (2%) + acido formico (2%) + inibitore di corrosione, temperatura 93 ℃, tempo 6 ore o EDTA soluzione neutra a base di ammonio + inibitore di corrosione, temperatura: 121 ℃, tempo: 6h, seguito da risciacquo con acqua calda e immersione in 10 mg/L di idrossido di ammonio + 100 mg/L di idrazina.
5.6 Post-trattamento di decapaggio passivante
Pezzo in acciaio inossidabile mediante decapaggio e risciacquo con acqua, disponibile con soluzione di permanganato generato da alcali KMnO10 al 4% (frazione di massa) NaOH + 4% (frazione di massa) a 71 ~ 82 ℃ imbevuta per 5 ~ 60 minuti per rimuovere i residui di decapaggio, quindi risciacquata accuratamente con acqua ed essiccato. Passivazione di decapaggio della superficie dell'acciaio inossidabile dopo la comparsa di macchie o macchie, soluzione di passivazione fresca disponibile o concentrazione più elevata di lavaggio ed eliminazione di acido nitrico. Il decapaggio finale e la passivazione di apparecchiature o parti in acciaio inossidabile devono prestare attenzione alla protezione, alla copertura o all'involucro di pellicola di polietilene disponibile, per evitare il contatto con metalli estranei non metallici.
Il trattamento dei liquidi di scarto acidi e di passivazione deve essere conforme alle normative nazionali sulle emissioni di protezione ambientale. Come il fluoro, le acque reflue possono essere trattate con latte di calce o cloruro di calcio. La soluzione di passivazione, per quanto possibile senza dicromato, come le acque reflue contenenti cromo, può aggiungere un trattamento di riduzione del solfato ferroso.
Il decapaggio può causare l'infragilimento da idrogeno dell'acciaio inossidabile martensitico, come la necessità di un trattamento termico con ossigeno (tempo di mantenimento riscaldato a 200 ℃).
6. Ispezione di qualità della passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile
Poiché il test chimico distruggerà la pellicola di passivazione del prodotto, solitamente presente nel campione da ispezionare. Esempi di metodi sono i seguenti.
(1) test di titolazione del solfato di rame
Con 8gCuS04 + 500mLH20 + 2 ~ 3mLH2S04 di soluzione cadere sulla superficie della piastra campione, mantenere lo stato umido, ad esempio 6 minuti senza precipitazione del rame per i qualificati.
(2) test di titolazione del pertecnetato di potassio
Utilizzando 2mLHCl+1mLH2S04+1gK3Fe(CN)6+97mLH20 la soluzione cade sulla superficie della piastra campione, attraverso il numero di punti blu generati e il periodo di tempo per identificare la qualità del film di passivazione.
Conclusione:
Questo articolo spiega principalmente il trattamento di passivazione del decapaggio dell'acciaio inossidabile, l'uso: una passivazione completa del decapaggio dell'acciaio inossidabile, rimuove tutti i tipi di olio, ruggine, pelle di ossido, punti di saldatura e altro sporco, la superficie diventa bianco-argento uniforme dopo il trattamento, notevolmente miglioramento della resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile, applicabile a vari tipi di parti, piastre e relative apparecchiature in acciaio inossidabile. Le caratteristiche sono funzionamento semplice, facile da usare, economico e pratico, mentre l'aggiunta di un inibitore di corrosione ad alta efficienza, un inibitore di nebbia, per prevenire la corrosione eccessiva e il fenomeno dell'infragilimento da idrogeno, inibisce la generazione di nebbia acida. È particolarmente adatto per pezzi piccoli e complessi, che non sono adatti all'applicazione di pasta, ed è migliore di prodotti simili sul mercato.
