碳钢管道内壁防腐蚀新工艺_酸洗磷化法

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第卷增刊 石 家庄 铁道学院学报 年月 碳钢管道内壁防腐蚀新工艺 酸洗磷化法 叶封蒋少仙 铁道部第十九工程局一处辽阳 。 。 摘要 介绍 了南京华飞彩色显示来统有限公 司二期工程的气体动力碳钢 管道施 工中采用 的管材内壁 酸洗磷化防腐新工艺 。 【关键词】 管道清洗酸洗碑化防腐性 分类号 南京华飞彩色显示 系统有限公司二期工程有种气体动力管道 , 总长度约万延米 , 材 质为无缝碳钢钢管 。 设计要求对其内壁进行防腐蚀处理 , 达到完全无锈蚀 、 无油尘 、 耐腐蚀 、 高 洁净度 。 如采用通常的管材镀锌工艺防腐蚀处理 , 达不到其生产工艺所要求的质量标准 。 我们 采用 了湿 喷砂 、 除锈污 、 小径管材 “ 循环法 ”和大径管材“ 浸溃法 ”进行弱酸洗 、 冷磷化与配套钝 化的防腐蚀新工艺 。 工艺原理 腐蚀与防腐蚀机理 采用 传统 的涂料和镀锌方 法 , 防腐蚀效果 和期限都不 很 理 想一般 涂料 层具有 况 , 年的透水率和 一 。 年氧的渗透率 , 足以引起腐蚀镀锌层在城市大 气中消耗量一 年 一 拌 而且涂料 、 镀锌表面有毛刺 , 很难达到高洁净度要求 。 另外 , 一般情况 下 , 金属 涂层被破坏时 , 在该处 发生微电池腐蚀 , 如果金属 上有磷化层则不同 , 这些磷化膜牢固地附着在基体上 , 防止 了电解液的横 向扩展 , 故可有效地抑制膜下腐蚀 。 酸洗磷化与钝化处理 , 就是将碳钢管材浸渍在含有锰 、 铁 、 锌 、 铬等离子的磷酸盐与铬酸盐 溶液中进行化学处理 , 使管道表面生成一层完整的针状结晶形状的磷酸铁膜与铬化层 , 它与涂 料和镀锌层相比 , 具有良好 的抗水 、 氧 、 离子的渗透性和 良好 的附着力 , 耐碱性强 , 防腐蚀效果 优于其它方法 。 收稿日期 一 一 叶封男年月出生工程师 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 增刊叶封等碳钢管道 内壁防腐蚀新工艺 酸洗磷化法 一 磷化理论 工业磷化剂尽管多种多样 , 其中都必定含有如下几个基本成分游离磷酸 , 以维护一定 的氢离子的浓度磷酸一代盐 , 代表 、 等除高温慢磷化外 , 绝 大多数磷化剂至少含有一种以上的加速剂 , 以提高磷化速度和改善磷化膜的质量 。 磷化过程是一个 电化学反应过程 。 当金属零件浸入磷化液中 , 在其表面上就形成了许多腐 蚀微电池 , 此时铁素体是微阳极区 , 而珠光体 、 碳粒 、 合金元素 , 以及应力集中部位的电位比铁 素体高 , 是微阴极区 。 微阳极区铁被氧化而溶解 , 微阴极区氢离子得到电子而还原 。 由于酸的浸蚀作用 , 钢铁表面附近液 层中铁离子浓度升高 , 值亦升高 , 磷酸一代盐水 解成磷酸根 , 当之 一 和成膜离子如 十 、 等浓度达到相应浓度 时 , 磷化膜就在零件表面 微阴极区结晶析出 。 一 、 一 洛 铁基和磷酸一代盐也可直接发生化学反应 一 令 磷化液的化学平衡过程 磷化膜 由三代金属磷酸盐组成 , 而磷化液则 由一代金属磷酸盐组成 , 它们之间由于释放磷 酸和吸收磷酸发生化学平衡 。 如锌盐磷化液 的化学平衡为 十 通常将磷化液分成三个区域金属溶液界面区 , 靠近界面区 , 远离界面区 。 在金属溶液界面区内 , 发生金属表面溶解和磷化膜的形成 。 磷化过程分三个阶段 金属与酸发生反应 , 引起金属溶解个 磷酸二氢盐在金属表面进行排列 不溶性磷酸盐在金属表面结晶沉淀 , 形成磷化膜 一 。 随着金属表面上磷酸盐结晶沉淀 , 磷化过程 随之减慢 , 当整个表面被磷化膜全部覆盖后 , 磷化过程结束 。 在磷化过程中 , 应对磷化液进行适度的搅拌 。 在远离界面区 , 磷化液多少会产生一定水解 反应 , 会生成三代磷酸盐沉淀 , 甚至生成 氢氧化物 , 使磷化液处于合适的平衡状态 , 有利于磷化 效果 。 为了提高磷化质量 , 磷化前后的处理极为重要 。 工艺过程 管道内壁湿喷砂除锈处理 为彻底除净碳钢管材 内壁表面的毛刺 、 锈层和氧化皮 , 提 高磷化膜质量和结合强度 , 避免 粉尘危害 , 保持喷砂处理后短期内不再氧化生锈 , 采用 了湿喷砂的工艺方法进行除锈污处理 。 具体方法是 在水中加入少量的磷酸三钠等钝水剂 , 水与黄砂比例为 , 以一压 力的压缩空气喷射 。 酸洗过程 酸洗 。 考虑到管材内壁已进行 了湿喷砂 预处理 , 所以采用 了酸性较弱的磷酸进行酸洗 , 这祥既可不用或少用阻蚀剂 , 又能保证酸洗质量 , 而且在酸洗过程中还会在管材表面生成不溶 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 石 家庄铁道学院学报第卷 性的磷酸亚铁 , 在下一步磷化时起晶核作用 。 常温下酸洗时间一般为分钟 , 气温较低时 , 可 适 当延长 。 中和 。 酸洗后须进行中和处理 , 以免残 留的磷酸腐蚀管材 。 中和液一般为的碳酸钠 溶液 , 中和时间为一分钟 。 水冲洗 。 中和后需用清水将管道洗干净 , 以保证磷化效果 。 冲洗过程为先用冷水冲洗 一 分钟 , 再用热水冲洗分钟 。 磷化过程 磷化 。 磷化选用磷酸二氢锌添加适量的氟化钠或硝酸锌等 , 低温 磷化时间 约分钟 。 磷化时 , 应在磷化液贮槽中放一挂片 , 以检查控制磷化膜厚度 。 水冲洗 。 磷化处理后 , 需用 清水冲洗 分钟 , 以清除干净管材内壁表面残 留的磷酸盐沉渣 。 游离 酸度高则磷化慢 , 甚至不上膜游离酸度低值高又易造成钢铁局部或全部钝 化 , 零件上有彩色膜 , 磷化膜不连续或无膜 。 酸比值与温度和值要相互协调 。 随温度升高 , 酸比值要降低 , 值要小些 温度低时则相反 , 酸比值和值都要大些 。 最好选择 。 日 妙犷 以 图磷化膜厚度与温度关系图磷化时间与膜重关系 磷化后处理 钝化 。 碳钢管材磷化处理后须配套进行铬酸盐处理 , 即用磷酸一聚合铬酸铬溶液对磷 化膜进行钝化处理 。 聚合铬酸铬是三价铬和六价铬的聚合物 。 六价铬起钝化作用 , 三价铬在晶 间区形成磷酸铬化合物起封 闭作用 , 从而提高磷化膜的抗腐蚀性能 , 尤其是潮湿环境下的抗蚀 能力可提高倍 。 含铬酸铬 , 一 和磷酸的磷酸 一铬酸铬溶液 , 钝化效果最佳 。 水冲洗 、 吹干 、 封存 。 钝化处理后 , 即用热水冲洗分钟 , 彻底清除附着在管道内壁 的杂质 , 之后用洁净干燥的压缩热 空气吹干 , 并在管材两端尽快用塑膜 、 胶带纸粘贴封闭存放 。 长时间不用的管道 , 可采取 充氮密封的方法进行保护 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 增刊叶封等 碳钢管道 内壁防腐蚀新工艺 酸洗磷化 法 施工工艺方法和质量控制措施 具体施工方法 常温循环法 。 用朽钢板焊制 只 贮箱三个 , 其中两个 内衬叔硬质聚 氯乙烯塑料板以防腐蚀 , 将若干钢管及管件等用适 当规格的塑料软管在地上串联起来组成回 路 , 一端与防腐压力泵相连 , 另一端接至贮箱 。 为确保管内充满溶液 , 避免出现空腔 , 应根据管 道内径及酸洗 、磷化贮箱的容量计算一次串接的管路 长度 , 其算式为 , 其中 , 为一次串接管路长度为任一贮箱的容积斌 为磷化管材的内径 。 串联回路的布置可根据场地情况而定 , 示意 图 。 浸渍法 。 在 厂 内选择 一 处 的场地 , 依次开挖三个 沟槽 , 长 , 上口宽 , 深 , 边坡 , 在槽 内用混凝土浇注 、 厚度 巧的贮槽个 , 其中的酸洗 、 磷化槽 内 衬翁厚玻璃钢板 , 吊车一台跟班作 业 , 按照酸洗 、 中和 、 磷化的顺序依次进行 。 作业过程中 , 应设置小型循环泵使磷化液 在管内作短时流动 , 确保内壁磷化结膜均 匀细密 , 提高酸洗磷化质量 。 质量控制措施 尽量选 择 出厂时 间短 , 内外表面洁 净 、 平滑 、 无严重锈蚀 的优质管材 。 施工 前 , 应根据设计参数制作同质挂片 , 置于钢 控制路心 二循环回路 循环泵 磷磷化楷楷 图常温循环回路示意图 管内进行质量预控试验 , 随时检查挂片的处理情况 , 调整各种参数指标 。 喷砂处理时 , 净砂的 粒径在时效果最佳 。 酸洗 、 磷化时 , 要确保管道内充满溶液 。 液体循环速度 、 水 冲洗压力 、 溶液各组分的含量及温度 、 时间等需严格控制 。 酸洗液和磷化液反复使用会产生 沉淀物 , 应对液体进行过滤处理 , 同时要将贮槽 箱盖好 , 防止尘土 、 杂质落入 。 水冲洗 、 气吹 干晾干要及时 、 彻底 , 防止二次氧化 。 根据安装进度需要进行管材酸洗磷化 , 处理后应及时 投入安装并封氮保护 。 实践应用对比分析 碳钢管道酸洗磷化后 , 其防腐性能大大提高 , 并有效地避免 了镀锌管道毛刺对气体介质洁 净度的影响 。通过 大气曝晒腐蚀试验和介质气体工作状态结果检测对比表明 , 其实践效果远远 优于传统的镀锌管道见图 、 , 且具有简单易行 、 成本低 、 污染小等优点 。 但在输送水介质等 管道 中 , 酸洗磷化法 防腐效果次于镀锌管道 , 不宜使用 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing H