奥氏体不锈钢管道酸洗钝化质量控制

1、奥氏体不锈钢管道酸洗钝化质量控制 奥氏体不锈钢管道在加工、 制作和使用过程中， 因高温氧化、 介质腐蚀等原因， 其表面会产生明显颜色不均匀的斑痕或腐蚀痕 迹，为了提高提高材料的耐腐蚀性能和美观性， 延长不锈钢使用 寿命。奥氏体不锈钢常常需要进行化学酸洗和钝化处理， 使管道 表面形成完整均匀的表面钝化膜。 1 奥氏体不锈钢酸洗钝化的原理 奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和优良的冷热加工性 能，广泛用于各类具有防腐蚀和美观要求的设备、管道制造，表 面的钝化膜质量和均匀性，对其耐腐蚀影响很大。 1.1 钝化原理 金属经氧化性介质处理，在其表面生成均匀致密的氧化膜， 并使腐蚀速度比未处理前有显著下降的

2、现象称金属的化学钝化。 钝化机理可以用薄膜理论解释为： 钝化是由于金属与氧化性介质 发生电化学反应， 在金属表面上生成一层薄而致密、 覆盖性良好、 附着力强的氧化物膜层，即“钝化膜”；钝化膜独立存在，通常 是氧和金属的化合物，主要成分为 CrO3、FeO与NiO,它是不锈 钢防腐蚀的基本屏障， 是腐蚀介质扩散的阻挡层， 而并不是把金 属与腐蚀介质完全隔开， 钝化膜具有动态特征， 通常在有还原剂 （如氯离子 ）情况下倾向于破坏膜， 而在氧化剂 （如空气）存在时能 保持或修复膜。 1.2 钝化膜的破坏 奥氏体不锈钢表面经氧化性介质钝化处理后其表面上形成 的钝化膜，在具有起活化作用的 Cl-、Br-

3、、F-等卤素离子存在 的条件下， 易遭到破坏而失去原有的耐蚀性能和装饰性能。 其中 Cl- 对不锈钢钝化膜的破坏作用最强，同时 Cl- 在水中普遍存在， 这也就是奥氏体不锈钢设备使用过程中要求 Cl- 质量分数不超过 25卩g/g的原因之一，同时要求奥氏体不锈钢不能用盐酸等高 氯离子含量的酸进行酸洗。 奥氏体不锈钢在化学清洗后或压力容 器水试压后，若不能及时将残水清除干净，也要求使用 Cl- 质量 分数不超过25卩g/g的水冲洗设备。 2 化学清洗和钝化工艺 2.1 小型零部件或形状复杂的工件和设备， 适合于采用浸泡 法。优点是清洗钝化液反复使用，生成成本低，钝化时间灵活机 动，清洗钝化效果直

4、观；缺点是液体不流动，有时钝化效果不均 匀，为使其均匀常采用提拉法。 2.2 大型设备表面或者焊缝周围热影响区钝化采用涂刷酸 洗钝化膏的方法进行，如大型容器内外表面、塔器外壁、大口径 管道外表面、板材表面等。此方法优点是用料节省，成本低廉， 操作工艺简单，适合于维修和安装现场，施工灵活；缺点是钝化 效果不均匀，需要手工操作，劳动环境差，施工安全性差。 2.3 大型成套装置和设备内表面清洗钝化， 如双氧水成套装 置、换热器、容器、塔器、管网的清洗钝化处理，常采用全充满 法或喷淋法。采用此类工艺，优点是一次处理的设备数量大，涉 及面广，清洗钝化剂可以反复使用，清洗钝化效果均匀；缺点是 此法需要的清

5、洗钝化剂用量较大，施工工艺复杂，操作难度大， 需要操作人员具有一定的专业水准，多由专业清洗队伍负责完 成。 3 奥氏体不锈钢管道酸洗钝化工艺 目前方家山核电一期扩建工程奥氏体不锈钢管道预制采用 的是浸泡法酸洗钝化，现场安装采用的是酸洗钝化膏一步施工 法，工艺参数如下： 3.1 浸泡法 脱脂：NaOH浓度70g/L ,整个脱脂操作时间不应少于 25min, 脱脂后应立即采用自来水冲洗， 直到PH试纸检测为68。洗涤 后，仔细观察部件表面水珠应均匀分布，否则重复脱脂操作。 酸洗：HF HNO3 H2SO4 H+浓度达到4mol/L。酸洗时间在 35min 以上（具体时间以除尽表面灰色氧化层，显露均

6、匀金属本 色为准）。酸洗后应立即采用自来水冲洗，直到 PH 试纸检测为 6 8。洗涤完成后，部件表面呈现均匀的金属本色。 钝化：HNO3溶液，H+浓度达到6.35mol/L，铁离子的含量 不大于 40g/L 。钝化时间根据环境温度控制在 60min 以上。奥氏 体不锈钢部件完成钝化后应立即采用 A 级除盐水冲洗，直到 PH 值为 6 8。 工艺流程：脱脂一自来水冲洗一酸洗一自来水冲洗一钝 化一A级除盐水水洗一钝化膜检验一干燥。 3.2 酸洗钝化膏一步法施工 工艺流程：表面清理一脱脂一涂刷清洗钝化膏一A级除盐水 冲洗检验。 机械清理： 根据奥氏体不锈钢部件表面污染情况， 可以使用 电动角向磨光机

7、碗型不锈钢丝刷或手工用不锈钢丝刷进行打磨 除去锈蚀和受污染的表面。 边使用花洒喷淋 A 级除盐水湿润打磨 区域，边使用 300 目耐水砂纸进行抛光处理。机械清理后，其表 面应均匀呈现银白色金属光泽。 脱脂：采用白色棉布蘸取丙酮擦拭待处理表面， 使用花洒喷 淋 A 级除盐水洗涤该表面， 仔细观察表面残留水珠， 若水珠非均 匀分布，应重新进行脱脂。 酸洗钝化：使用毛刷或者滚筒将酸洗钝化膏均匀的涂在待处 理表面上，厚度12mm保持13h （根据温度适当掌握），钝 化完后用 A 级除盐水湿润的白色棉布擦拭去除钝化膏， 并使用花 洒喷淋A级除盐水洗涤钝化表面，直至 PH试纸测试68。 4 奥氏体不锈钢清

8、洗钝化应注意的事项 4.1 清洗钝化前应去除焊缝及母材表面的飞溅、 焊药、灰尘 等。清除油污必要时可采用有机溶剂、 碱洗液或中性洗涤液清洗 表面，并用清水冲洗干净。 4.2 酸洗钝化操作过程中， 操作人员必须仔细观察， 认真控 制清洗钝化温度和时间。 温度低则适当延长处理时间， 温度高则 时间缩短。防止达不到酸洗钝化效果或过酸洗而引起材料表面过 腐蚀。涂膏清洗钝化时， 将膏均匀地涂刷于需要酸洗钝化的表面， 一般先涂刷焊缝处，氧化皮较厚处略涂厚些。 4.3 酸洗钝化后的不锈钢表面不应有明显的腐蚀痕迹， 颜色 应均匀一致， 不留斑纹或氧化色。 钝化后要用 A 级除盐水彻底冲 洗设备表面，不留存残液

9、。酸洗钝化液及冲洗水中控制 Cl- 的质 量分数不大于25卩g/g，宜选用去离子水冲洗设备，酸洗钝化后 对钝化表面需采用一定的保护措施，如选用聚乙烯薄覆盖或包 裹，避免异金属、 非金属接触及硬物接触， 禁止焊接或打磨操作。 5 奥氏体不锈钢清洗和钝化质量检验方法 5.1 外观检验 奥氏体不锈钢部件的酸洗钝化最终检查验收一般采用逐件 目视检查： 在正常光照条件下， 正常视力的检查人员仅凭裸眼或 仅借助 5 倍放大镜进行观察，呈均匀银白色，光洁美观，其表面 无明显锈斑和嵌入物， 焊缝及热影响区表面不得有氧化色， 不得 有颜色不均匀的班痕。用 pH 试纸检查材料表面残液的冲洗干净 程度，pH 68为

10、合格。 5.2 钝化膜均匀性检验方法 硝酸-铁氰化钾蓝点法：在清洗钝化后的不锈钢表面，任意 选择 35 个测试点， 待酸洗钝化表面干燥后， 将硝酸 - 铁氰化钾 试验溶液滴在贴附于待测不锈钢表面的试纸上， 30s 内观察滤纸 出现蓝点的情况，无蓝点为合格，有蓝点为不合格。试验后也应 该将试验体冲洗干净。硝酸 - 铁氰化钾溶液由 1 g 铁氰化钾、 3 mL(65%85% )浓硝酸和100 mL蒸馏水复配而成。该试剂因使 用的是氧化性强的硝酸， 对钝化膜的破坏能力较弱， 所以主要反 映出清洗钝化所形成钝化膜的均匀性、 完整性或是否有铁离子污 染等性能；但储存稳定性差，需要现用现配。 5.3 钝化

11、膜致密性检验方法 盐酸-铁氰化钾蓝点法：在钝化后的不锈钢表面，任意选择 3 5 个测试点，用 A 级除盐水冲洗干净，棉纱擦干，然后逐点 滴酸性铁氰化钾 K3 Fe (CN) 6 点滴液，并用秒表记录该点 滴溶液后出现蓝点的时间， 根据蓝点出现的时间快慢来评定钝化 膜的质量，根据同一检测面上各点出现蓝点时间的长短评定钝化 膜的完整性和均匀程度。 对于清洗后有特殊要求的奥氏体不锈钢 材质的钝化膜质量，点滴液覆盖面内 10 min 内出现的蓝色小点 不多于 8 个点为合格。测定完后，先用干布擦干点滴液再用 20% 的醋酸对测定点进行擦洗， 然后用脱盐水或蒸馏水冲洗干净。 酸 性铁氰化钾点滴液由硫酸、

12、盐酸、铁氰化钾和蒸馏水复配而成。 酸性铁氰化钾点滴液破坏钝化膜后将产生深蓝色沉淀。试验完 毕，立即用干布擦拭干净并涂钝化膏进行钝化处理。 酸性铁氰化钾点滴液在535C下有效使用期限为 7天。铁 氰化钾无毒，但在加热时分解产生可能产生剧毒物 HCN所以不 能在加热条件下使用。 本检验方法因使用了高浓度的盐酸， 对钝 化膜的破坏能力很强， 所以主要反映出了形成钝化膜的致密性和 阻隔能力。 6 奥氏体不锈钢酸洗钝化常见问题及处理措施 6.1 管道支撑内部大面积锈迹 原因分析： 由于浸泡法酸洗钝化槽液是静止的， 形状比较复 杂的管道， 没有被钝化液浸泡到， 在钝化液与空气接触的交界表 面会产生锈蚀。

13、6.2 焊缝周围的氧化物 原因分析： 管道在焊接时由于局部温度高， 焊缝周围会产生 一圈氧化物， 钝化后车间操作人员清洗不到位， 或者水枪压力不 够大，没有完全把氧化物冲洗掉， 造成氧化物附着在金属表面上。 6.3 钝化后表面被划伤 原因分析： 造成此种问题的原因是， 车间操作人员对于钝化 后的管道没有做好成品保护， 或者在行车吊运管道时被划伤， 表 面生锈。 6.4 金属表面腐蚀 原因分析： 由于金属材料或者操作人员酸洗时间过长， 造成 管道表面被腐蚀。 6.5 处理措施 6.5.1 对于小面积锈迹或斑痕， 用丙酮溶液或者不锈钢专用 砂纸除去氧化物， 采用刷涂钝化膏法重新钝化。 钝化膏要均匀的 涂在被处理的金属表面，厚度为 12mm钝化持续13小时后 用 A 级除盐水进行水洗。 6.5.2 如果是大面积锈迹， 需要重新浸泡钝化，