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酸洗基礎知識學習
銹鋼酸洗鈍化的必要性:
奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性能，抗高溫氧化性能，較好的低溫性能及優良的機械與加上r生能。因此廣泛用于化工、石油、動力、核工程、航天航空、海洋、醫藥、輕工、紡織等部門。其主要目的在于防腐防銹。不銹鋼的耐腐蝕主要依靠表面鈍化膜，如果膜不完整或有缺陷，不銹鋼仍會被腐蝕。工程上通常進行酸洗鈍化處理，使不銹鋼的耐蝕潛力發揮得更大。在不銹鋼設備與部件在成形、組裝、焊接、焊縫檢查 (如探傷、耐壓試驗)及施工標記等過程中帶來表面油污、鐵銹、非金屬臟物、低熔點金屬污染物、油漆、焊渣與飛濺物等，這些物質影響了不銹鋼設備與部件表面質量，破壞了其表面的氧化膜，降低了鋼的抗全面腐蝕性能和抗局部腐蝕性能(包括點蝕、縫隙腐蝕)，甚至會導致應力腐蝕破裂。
不銹鋼表面清洗、酸洗與鈍化，除最大限度提高耐蝕性外，還有防止產品污染與獲得美觀的作用。在 GBl50一1998《鋼制壓力容器》規定，“有防腐要求的不銹鋼及復合鋼板制造的容器的表面應進行酸洗鈍化”。這一規定是針對石油化工中使用的壓力容器而言的，因為這些設備用于直接與腐蝕介質相接觸的場合，從保證耐蝕耐蝕性出發，提出酸洗鈍化是必要的。對其他工業部門，如并非出于防腐目的，僅基于清潔與美觀要求，而采用不銹鋼材判·的則無需酸洗鈍化。但對不銹鋼設備的焊縫還需要進行酸洗鈍化。對核工程、某些化工裝置及其它使用要求嚴格的，除酸洗鈍化外，還要采用高純度介質進行最終精細清洗或進行機械、化學與電解拋光等精整處理。
2．不銹鋼酸洗鈍化原理
不銹鋼的抗腐蝕陛能主要是由于表面覆蓋著一層極薄的(約1nm)致密的鈍化膜，這層膜1n腐蝕介質隔離，是不銹鋼防護的基本屏障。不銹鋼鈍化具有動態特征，不應看作腐蝕完全停止，而是形成擴散的阻擋層，使陽極反應速度大大降低。通常在有還原劑(如氯離子)情況下傾向于破壞膜，而在氧化劑(如空氣)存在時能保持或修復膜。
不銹鋼工件放置于空氣中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善。通常先要進行徹底清洗，包括堿洗與酸洗，再用氧化劑鈍化，才能保證鈍化膜的完整性與穩定性。酸洗的目的之一是為鈍化處理創造有利條件，保證形成優質的鈍化膜。因為通過酸洗使不銹鋼表面平均有10μm厚一層表面被腐蝕掉，酸液的化學活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整個表面趨于均勻平衡，一些原來容易造成腐蝕的隱患被清除掉了。但更重要的是，通過酸洗鈍化，使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼表面富集，這種富鉻鈍化膜的電位可達+1．0V(SCE)，接近貴金屬的電位，提高了抗腐蝕的穩定性。不同的鈍化處理也會影響膜的成分與結構，從而影響不銹性，如通過電化學改性處理，可使鈍化膜具有多層結構，在阻擋層形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃態的氧化膜，使不銹鋼能發揮最大的耐蝕性。
國內外學者對不銹鋼鈍化膜的生成進行了大量研究。以近幾年北京科大對316L鋼鈍化膜光電子能譜 (xps)研究為例作簡述[1]。不銹鋼鈍化是表面層由于某種原因溶解與水分子的吸附，在氧化劑的催化作用下，形成氧化物與氫氧化物，并與組成不銹鋼的cr、 Ni、Mo元素發生轉換反應，最終形成穩定的成相膜，阻止了膜的破壞與腐蝕的發生。其反應歷程為：
Fe·H20+O*≒[FeOH·O*]ad+H++e
[FeOH·O*]ad≒[FeO·O*]ad+H++e
[FeO·O*]ad+H2O≒FeOOH+O*十H++e
[FeO·O*]ad≒FeO+O*
FeOOH+Cr+H2O≒CrOOH+Fe·H20
2FeOOH≒Fe203+H20
2CrOOH≒Cr203+H20
MO+3FeO+3H2O≒MOO3+3Fe·H2O
Ni+FeO+2H20≒NiO+Fe·H20
(其中Os表示鈍化過程中的催化劑，且在鈍化迪隉中濃度不變，ad表示吸附中間體。)[page]
可見，316L鈍化膜最表層存在Fe2O3、Fe(OH)3、或γ -FeOOH、Cr203、CrOOH或Cr(OH)3、MO以MOO形式存在，鈍化膜主要成分為CrO3、FeO與NiO。
3．不銹鋼酸洗鈍化的方法與工藝
3．1酸洗鈍化處理方法比較
不銹鋼設備與零部件酸洗鈍化處理根據操作不同育多種方法，其適用范圍與特點見表1。
表1不銹鋼酸洗鈍化方法比較
方法 適用范圍 優缺點
浸漬法 用于可放入酸洗槽或鈍化槽的零部件，但不適于大設備 酸洗液可較長時間使用，生產效率較高、成本低；大容積設備充滿酸液浸漬耗液太大
涂刷法 適用于大型設備內處表面及局部處理 物工操作、勞動條件差、酸液無法回收
膏劑法 用于安裝或檢修現場，尤其用于焊接部處理 手工操作、勞動條件差、生產成本高
噴淋法 用于安裝現場，大型容器內壁 用液量低、費用少、速度快，但需配置噴槍及扦環系統
循環法 用于大型設備，如換熱器、管殼處理 施工方便，酸液可回用，俚需配管與泵連接循環系統
電化學法 既可用于零部件，又可用電刷法對現場設備表面處理 技術較復雜，需直流電源或恒電位儀
3．2酸洗鈍化處理配方舉例
3．2．1一般處理[2]
根據ASTMA380—1999，僅以300系列不銹鋼為例，
(1)酸洗
藥劑HNO36％～25％+HF0．5％～8％(體積分數)；
溫度21～60℃；時間按需要；
或藥劑檸檬酸銨5％～10％(質量分數)；
溫度49～71℃；時間10～60min。
(2)鈍化
藥劑HNO320％～50％(體積分數)；
溫度49～71℃；時間10～30min；
或溫度2l～38℃；時間30～60min；
或藥劑HNO320％～50％+Na2Cr207H2022％～ 6％(質量分數)；
溫度49～54℃； 時間15～30min；
或溫度21～38℃；時間30～60min。
(3)除鱗酸洗
藥劑H2SO48％～11％(體積分數)；
奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性能，抗高溫氧化性能，較好的低溫性能及優良的機械與加上r生能。因此廣泛用于化工、石油、動力、核工程、航天航空、海洋、醫藥、輕工、紡織等部門。其主要目的在于防腐防銹。不銹鋼的耐腐蝕主要依靠表面鈍化膜，如果膜不完整或有缺陷，不銹鋼仍會被腐蝕。工程上通常進行酸洗鈍化處理，使不銹鋼的耐蝕潛力發揮得更大。在不銹鋼設備與部件在成形、組裝、焊接、焊縫檢查 (如探傷、耐壓試驗)及施工標記等過程中帶來表面油污、鐵銹、非金屬臟物、低熔點金屬污染物、油漆、焊渣與飛濺物等，這些物質影響了不銹鋼設備與部件表面質量，破壞了其表面的氧化膜，降低了鋼的抗全面腐蝕性能和抗局部腐蝕性能(包括點蝕、縫隙腐蝕)，甚至會導致應力腐蝕破裂。
不銹鋼表面清洗、酸洗與鈍化，除最大限度提高耐蝕性外，還有防止產品污染與獲得美觀的作用。在 GBl50一1998《鋼制壓力容器》規定，“有防腐要求的不銹鋼及復合鋼板制造的容器的表面應進行酸洗鈍化”。這一規定是針對石油化工中使用的壓力容器而言的，因為這些設備用于直接與腐蝕介質相接觸的場合，從保證耐蝕耐蝕性出發，提出酸洗鈍化是必要的。對其他工業部門，如并非出于防腐目的，僅基于清潔與美觀要求，而采用不銹鋼材判·的則無需酸洗鈍化。但對不銹鋼設備的焊縫還需要進行酸洗鈍化。對核工程、某些化工裝置及其它使用要求嚴格的，除酸洗鈍化外，還要采用高純度介質進行最終精細清洗或進行機械、化學與電解拋光等精整處理。
2．不銹鋼酸洗鈍化原理
不銹鋼的抗腐蝕陛能主要是由于表面覆蓋著一層極薄的(約1nm)致密的鈍化膜，這層膜1n腐蝕介質隔離，是不銹鋼防護的基本屏障。不銹鋼鈍化具有動態特征，不應看作腐蝕完全停止，而是形成擴散的阻擋層，使陽極反應速度大大降低。通常在有還原劑(如氯離子)情況下傾向于破壞膜，而在氧化劑(如空氣)存在時能保持或修復膜。
不銹鋼工件放置于空氣中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善。通常先要進行徹底清洗，包括堿洗與酸洗，再用氧化劑鈍化，才能保證鈍化膜的完整性與穩定性。酸洗的目的之一是為鈍化處理創造有利條件，保證形成優質的鈍化膜。因為通過酸洗使不銹鋼表面平均有10μm厚一層表面被腐蝕掉，酸液的化學活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整個表面趨于均勻平衡，一些原來容易造成腐蝕的隱患被清除掉了。但更重要的是，通過酸洗鈍化，使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優先溶解，去掉了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼表面富集，這種富鉻鈍化膜的電位可達+1．0V(SCE)，接近貴金屬的電位，提高了抗腐蝕的穩定性。不同的鈍化處理也會影響膜的成分與結構，從而影響不銹性，如通過電化學改性處理，可使鈍化膜具有多層結構，在阻擋層形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃態的氧化膜，使不銹鋼能發揮最大的耐蝕性。
國內外學者對不銹鋼鈍化膜的生成進行了大量研究。以近幾年北京科大對316L鋼鈍化膜光電子能譜 (xps)研究為例作簡述[1]。不銹鋼鈍化是表面層由于某種原因溶解與水分子的吸附，在氧化劑的催化作用下，形成氧化物與氫氧化物，并與組成不銹鋼的cr、 Ni、Mo元素發生轉換反應，最終形成穩定的成相膜，阻止了膜的破壞與腐蝕的發生。其反應歷程為：
Fe·H20+O*≒[FeOH·O*]ad+H++e
[FeOH·O*]ad≒[FeO·O*]ad+H++e
[FeO·O*]ad+H2O≒FeOOH+O*十H++e
[FeO·O*]ad≒FeO+O*
FeOOH+Cr+H2O≒CrOOH+Fe·H20
2FeOOH≒Fe203+H20
2CrOOH≒Cr203+H20
MO+3FeO+3H2O≒MOO3+3Fe·H2O
Ni+FeO+2H20≒NiO+Fe·H20
(其中Os表示鈍化過程中的催化劑，且在鈍化迪隉中濃度不變，ad表示吸附中間體。)[page]
可見，316L鈍化膜最表層存在Fe2O3、Fe(OH)3、或γ -FeOOH、Cr203、CrOOH或Cr(OH)3、MO以MOO形式存在，鈍化膜主要成分為CrO3、FeO與NiO。
3．不銹鋼酸洗鈍化的方法與工藝
3．1酸洗鈍化處理方法比較
不銹鋼設備與零部件酸洗鈍化處理根據操作不同育多種方法，其適用范圍與特點見表1。
表1不銹鋼酸洗鈍化方法比較
方法 適用范圍 優缺點
浸漬法 用于可放入酸洗槽或鈍化槽的零部件，但不適于大設備 酸洗液可較長時間使用，生產效率較高、成本低；大容積設備充滿酸液浸漬耗液太大
涂刷法 適用于大型設備內處表面及局部處理 物工操作、勞動條件差、酸液無法回收
膏劑法 用于安裝或檢修現場，尤其用于焊接部處理 手工操作、勞動條件差、生產成本高
噴淋法 用于安裝現場，大型容器內壁 用液量低、費用少、速度快，但需配置噴槍及扦環系統
循環法 用于大型設備，如換熱器、管殼處理 施工方便，酸液可回用，俚需配管與泵連接循環系統
電化學法 既可用于零部件，又可用電刷法對現場設備表面處理 技術較復雜，需直流電源或恒電位儀
3．2酸洗鈍化處理配方舉例
3．2．1一般處理[2]
根據ASTMA380—1999，僅以300系列不銹鋼為例，
(1)酸洗
藥劑HNO36％～25％+HF0．5％～8％(體積分數)；
溫度21～60℃；時間按需要；
或藥劑檸檬酸銨5％～10％(質量分數)；
溫度49～71℃；時間10～60min。
(2)鈍化
藥劑HNO320％～50％(體積分數)；
溫度49～71℃；時間10～30min；
或溫度2l～38℃；時間30～60min；
或藥劑HNO320％～50％+Na2Cr207H2022％～ 6％(質量分數)；
溫度49～54℃； 時間15～30min；
或溫度21～38℃；時間30～60min。
(3)除鱗酸洗
藥劑H2SO48％～11％(體積分數)；
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