不锈钢生锈及钝化防锈的原理.doc

不锈钢的生锈及钝化防锈 不锈钢的防锈原理 不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素，Cr元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高，不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜，这层钝化膜与腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障，如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏，不锈钢仍会被腐蚀。不锈钢也会锈不锈钢板材、设备及附件的吊运、装配、焊接、焊缝检查(如着色探伤、耐压实验)及加工过程中带来的表面油污、划伤、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等，这些物质影响了不锈钢表面质量，破坏了其表面钝化膜，降低了表面耐蚀性，还易与以后接触的化学品中的腐蚀介质共同作用，引发点蚀、晶间腐蚀、甚至会导致应力腐蚀开裂。酸洗钝化原理 在GBl501998钢制压力容器中规定“有防腐要求的不锈钢制造的容器表面应进行酸洗钝化。”不锈钢化学品容器还由于载运多种不同的化学品，对防止货品污染有很高的要求，而国产不锈钢板表面质量相对较差通常应对不锈钢板、设备、附件进行机械、化学或电解抛光等精整处理后再清洗、酸洗钝化，使不锈钢具有更强的耐蚀力。 不锈钢化学品容器在营运中通常有使用水清洗的工序，如使用海水的话，海水中富含氯离子，对钝化膜有较大的腐蚀作用，工况恶劣进行酸洗钝化更是不可缺少。 不锈钢钝化膜具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是在形成扩散的保护层，通常在有还原剂(如氯离子)的情况下倾向于破坏钝化膜，而在氧化剂(如空气)存在时能保护和修复钝化膜。不锈钢放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善，通过酸洗使不锈钢表面平均有厚度为10um的一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，更重要的是，通过酸洗钝化，使铁及铁的氧化物比铬和铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，使不锈钢表面富铬，在氧化剂钝化作用下使表面产生完整稳定的钝化膜，这种富铬钝化膜的电位可达+1.0V(SCE)，接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。 酸洗钝化方式根据操作方式不同，不锈钢酸洗钝化处理主要有浸渍法、膏剂法、涂刷法、喷淋法、循环法、电化学法等6种方法。 一、浸渍法。不锈钢管线、弯头、小件等最适用该法且处理效果最好。因为处理件可充分浸泡在酸洗钝化液中，表面反应完全、钝化成膜致密均匀。该法适合连续批量作业，但需随溶液反应浓度降低而不断补充新液。其缺点是受酸槽形状及容量的限制，不适合大容量设备及形状过长过宽的管线；长期不用会因溶液挥发等原因而效果下降，需要专用场地、酸池及加热设备。 二、膏剂法。不锈钢酸洗钝化膏目前已在国内广泛使用并有系列产品供应，手工操作，适合现场施工，对不锈钢化学品容器焊缝处理、焊接变色、拐角死角、扶梯背面及大面积的涂抹钝化都适用。 膏剂法的优点是不需要专用设备和场地，不需要加热设备，现场操作灵活，酸洗钝化一次完成，独立性强；钝化膏保质期长，每次涂抹处理都用新的钝化膏一次性使用，表面一层钝化结束后反应即停止，不易过腐蚀，不受后续冲洗时间限制，焊缝等薄弱环节还可以加强钝化。缺点是工人操作环境差，劳动强度高，成本较高，对不锈钢管线内壁处理效果稍差，需结合其它方法。三、喷淋法。适合于场地固定，封闭环境的单一产品或内部结构简单的设备酸洗钝化，如板材生产线上的喷淋酸洗工序，对不锈钢化学品容器，可用于容器内壁酸洗。其优点是连续操作速度快，操作方式简单，对工人腐蚀影响小，溶液利用率较高。这种方法限制条件比较多，如： 1、容器内不得有残渣、杂质等。 2、酸洗液在容器内停留时间过长，会发生反应引起不锈钢的过腐蚀，因此须连续作业，随时准备大量清洗用水，如遇停电、停水、停工等会引起严重后果。 3、废酸、废水排放须有较大的容器盛放。 4、随着反应时间的增长和溶液杂质的增多，酸洗液有效成份逐渐降低，须随时检测溶液浓度并及时补充新液。 特别注意事项 酸洗钝化的前处理：不锈钢表面如存在油脂等污物，会影响酸洗钝化的质量，一般应先采用碱性洗涤剂等清洗。 酸洗液膏及清洗水中氯离子浓度的控制：氯离子含量超标会破坏不锈钢钝化膜，部分不锈钢酸洗液膏采用加入盐酸、高氯酸等含氯离子的侵蚀介质作为主剂或助剂去除表面氧化层，对于防止腐蚀是不利的，在检验中应予控制，如船标不锈钢酸洗钝化膏CB/T359594中规定，对不锈钢酸洗钝化膏氯离子含量控制在25PPM100PPM范围内。另外对于清洗水也应控制氯离子含量低于25PPM，施工中在自来水中加入氯离子缓蚀剂硝酸钠即可达到要求。 废液中和环保排放：对于酸洗钝化废液的处理，应达到国家环保排放要求，如对含氟废液可加入石灰乳或氯化钙处理，对于含铬废液，可加硫酸亚铁还原处理等。 酸洗钝化质量检验 不锈钢酸洗钝化效果的质量检验可参照船标不锈钢酸洗钝化膏CBT359594、国际标准不锈钢电解抛光及打磨抛光和酸洗钝化所形成的表面钝化膜检验ISO15730等进行，一般可分为：外观检验、化学试验，化学试验又主要有人造海水挂片腐蚀试验、硫酸铜滴定试验、高铁氰化钾滴定试验（蓝点试验）等，一般检验以下面三种方式进行： 外观检验：不锈钢酸洗钝化表面应呈均匀银白色，光洁美观，不得有明显腐蚀痕迹，焊缝及热影响区不得有氧化色，不得有颜色不均匀的斑痕。 残液检验：用酚酞试纸检查不锈钢表面残液的冲净程度，PH值中性为合格。 蓝点试验：蓝点试验法的基本原理为，若表面钝化膜不完整或有铁离子污染就会有游离的铁离子存在，铁氰化钾溶液遇到铁离子即反应生成蓝色沉淀，反应式如下： K+Fe+2+Fe(CN)6KFeFe(CN)6 用100mL烧杯将10g铁氰化钾溶于50mI蒸馏水中，溶解后加入30mI浓硝酸，然后移入1000mI