不锈钢设备制造过程中表面酸洗研究

刘杰;所春琦

【摘 要】这是一份对不锈钢表面酸洗剂的研究报告，它通过对不锈钢表面污染物及氧化皮的分析，总结出不锈钢表面酸洗时，对酸洗剂的选择 【期刊名称】《全面腐蚀控制》 【年(卷),期】2013(000)008 【总页数】2页(P51-52)

【关键词】不锈钢;表面酸洗;缓蚀剂 【作 者】刘杰;所春琦

【作者单位】中石油东北炼化吉林机械分公司，吉林吉林132021;中石油东北炼化吉林机械分公司，吉林吉林132021 【正文语种】中 文 【中图分类】TG174.4 0 引言

不锈钢是目前机械制造行业经常使用的金属材料之一，随着机械行业制造标准的提高及用户对不锈钢设备制造表面的要求，提高不锈钢设备表面酸洗钝化水平是每个机械制造厂亟待解决的问题。

不锈钢在酸洗过程中易产生的问题是过蚀(表现为表面存在流痕)、点蚀现象，特别是304不锈钢更易产生点蚀现象。我们通过对缓蚀剂的研究，提出了在酸洗液中

适当添加缓蚀剂来解决这个问题。 1 不锈钢表面污染物

不锈钢设备在制造过程中，其表面污染物主要是油污、铁锈(包括氧化皮)。除氧化皮外，油污可采用溶剂法、化学法、电化学法、乳化清洗法等除去。我们常用的除油污方法如下： 1.1 溶剂法

(1)四氯化碳酒精 丙酮清洗； (2)金属清洗剂清洗；

(3)三氯乙烯100%，三乙胺0.1%；清洗温度100℃；清洗时间5～8分钟。 1.2 碱液法

(1)氢氧化钠3%，磷酸三钠5%，硅酸钠3%，水%；清洗温度90℃；清洗时间40分钟。

(2)氧化钠5%，磷酸钠10%，水75%；清洗温度90℃；清洗时间40分钟。 (3)磷酸三钠10%，水90%；清洗温度90℃；清洗时间40分钟。

(4)氢氧化钠2%，磷酸三钠5%，硅酸钠3%，水90%；清洗温度60℃；清洗时间5分钟。 1.3 电化学法

氢氧化钠5%，碳酸钠4%，磷酸三钠2%，硅酸钠4%，水85%；清洗温度85℃；清洗时间5分钟；电流密度3～12V，先阴极化处理4分钟，然后再阳极化处理1分钟。 1.4 乳化法

平平加0.6%，聚乙二醇0.4%，油酸0.4%，三乙醇胺1%，亚钠0.6%，水97%；清洗温度常温；时间视清洗情况而定。

用上述方法清洗不锈钢表面油污后，用水冲净、干燥，进入钝化状态。

在不锈钢表面污染物的清洗中，氧化皮是最难清洗而又极易产生腐蚀的污染物，我们通常用酸洗的方法来溶解消除。而不锈钢表面的氧化皮中Fe、Fe3O4和Fe2O3多半相互贯穿，形成组分和结构表面层。因此，即使是同一试件表面的不同部位，其氧化皮结构也不一样，增加了研究和实行金属酸洗剂。据此，我们研究不锈钢表面酸洗剂，首先从分析不锈钢表面氧化皮结构入手。 1.5 不锈钢表面氧化皮的结构

不锈钢在热压成型过程中，受到炉气和高温的作用，含Cr 13%、17%和28%的所有高铬钢，在常温下受到炉气的作用后，其特征就是在直接与金属接触的氧化皮中形成氧化铬。在高温作用下，高铬钢中形成的氧化皮是由三层组成的。外层主要由Fe2O3组成，这一层的含氧量最高；中间层主要由Fe3O4组成，并带有少量的杂质Cr2O3；直接与钢表面接触的第三层主要由氧化铬组成，这一层中，经常存在氧化亚铁，因而形成Fe、Cr2O3的尖晶型结构化合物。 1.6 不锈钢表面氧化皮的溶解

不锈钢表面的氧化皮可溶于非氧化性的无机酸中，尤其是Fe特别易溶，它往往首先被溶解，从而促使表层剥离。

氧化皮系统按化学途径和电化学途径溶解的。溶解的过程可分为四个阶段： 第一阶段，氧化皮为酸所浸润，氧化皮上的小孔和缝隙底部的氧化皮和金属开始有少量的溶解。

第二阶段，氧化皮继续为酸溶液所浸润，氧化物开始化学溶解和电化学溶解，金属/氧化皮电偶的作用还很小。在该阶段的末期，可能有新的过程产生——腐蚀产物的盐类沉积于小孔和缝隙中。

第三阶段的特点是氧化皮发生迅速的电化学溶解，在这一阶段的中期，开始析出使氧化皮松散和剥离的氢气，该阶段内可除去70%的氧化皮。钢的溶解主要是由于金属/氧化皮的电偶作用及金属的氢去极化腐蚀。

第四阶段，残留氧化皮发生电化学溶解，同时氢气对氧化皮的难溶组成Fe3O4起剥离作用，在这一阶段内，有25%～30%的氧化皮被除去，并开始发生强烈的金属溶解。 2 酸洗剂的选择 2.1 选用原则

据上文我们对氧化皮的结构及氧化皮的溶解过程分析，我们知道酸洗剂必须易与氧化皮发生反应而且不能发生钢体局部腐蚀现象，由此我们选择酸洗剂的原则是： (1)原材料来源广泛价廉。

(2)配制的酸洗剂必须与大生产节奏适应，既要快速又要应用性强。 (3)配制的酸洗剂要应用性强。 2.2 酸液的选择

根据酸洗剂的选用原则，我们分析一些无机酸及有机酸对不锈钢的作用。 (1)盐酸、硫酸依据不同浓度能对不锈钢及氧化皮发生反应，且价廉、来源广。 (2)不锈钢在中，在相当宽的浓度和温度范围内，通常都是呈现钝态。

(3)不锈钢在有磷酸溶液中，通常呈现活化—钝化状态，且对氧化皮有楼磷化作用。 (4)与无机酸相比，有机酸通常是一种弱酸，当其与水溶液混合时，有可能使不锈钢呈现活化—钝化状态。因此，一般在选择酸洗剂时，通常我们不选用有机酸。 由此可见在无机酸中选择酸洗剂时，我们通常选用盐酸和硫酸。由于氢氟酸的毒性较大，所以，我们在这里不列入分析之列。然而值得一提的是在酸洗不锈钢时，由于微量氧的引入，使酸液系统对不锈钢的腐蚀速度增大，因而在工业上通常不用氧化剂，而往往采用在酸液中添加。 2.3 酸液中添加剂的选用

由于不锈钢特别1Cr18Ni9Ti钢在酸洗过程中，在含有Cl离子的环境下极易产生点蚀现象，因此，我们在添加剂中选择能避免在酸洗中产生点蚀现象的缓蚀剂，通

常我们选用Lan-826。

以上酸洗工艺经我公司多年的使用，在不锈钢制造过程中，取得了很好的酸洗效果。我们希望能在各同行专家的共同努力下，不断提高我国不锈钢设备生产过程中的酸洗水平。