Principios de decapado y pasivación de acero inoxidable [Métodos y tecnologías de decapado y pasivación de acero inoxidable]
1 Comparación de métodos de tratamiento de decapado y pasivación
Existen muchos métodos para decapar y pasivar equipos y piezas de acero inoxidable según las diferentes operaciones. Su ámbito de aplicación y características se muestran en la tabla. 1.
Tabla 1 Comparación de métodos de decapado y pasivado para acero inoxidable
2 Ejemplos de fórmulas de tratamientos de decapado y pasivado
2.1 Tratamiento general
(1) Decapado
HNO 3 6% ~ 25%+HF 0,5% ~ 8% (fracción de volumen);
Temperatura 265438±0℃~60℃ tiempo requerido;
O 5%-10% (fracción de masa) de citrato de amonio;
Temperatura 49 ℃ ~ 765438 ± 0 ℃ tiempo 10 minutos ~ 60 minutos;
(2) Pasivación
20 % ~ 50 % (fracción de volumen) HNO 3
Temperatura 49 ~ 765438 ± 0 ℃ tiempo 10 minutos ~ 30; minutos
O la temperatura es 2l-38 ℃; el tiempo es 30min ~ 60min
O HNO3 20% ~ 50%+Na2Cr207H2O22% ~ 6%;
La temperatura es de 49 ℃ ~ 54 ℃ y el tiempo es de 30 min ~ 60 min; .
(3) Descalcificación y decapado
H2SO4 8% ~ 11% (fracción de volumen
La temperatura es 66 ℃ ~ 82 ℃ 6 pulgadas 5 min ~; 45 m adentro;
Y HNO 3 6 % ~ 25 % + HF 0,5 % ~ 8 % (fracción de volumen);
Temperatura 265438 ± 0 ℃ ~ 60 ℃;
O HNO3 15% ~ 25%+HF L% ~ 8% (fracción de volumen).
2.2 Tratamiento de pasta
(1) Basado en la pasivación de las soldaduras de la superficie interna y el metal base del equipo de acero inoxidable de urea recién construido de Guangzhou Petrochemical Company y la pasivación local del Soldaduras pulidas en la superficie de reparación.
Pasta decapante:
25% HNO 3+4% HF+7L % agua condensada (fracción en volumen) y BaSO4, formar una pasta.
Pasta de pasivación:
Mezclar 30% HNO3 o 25% HNO3+1% (fracción de masa) K2Cr2O7 y BaSO4 hasta formar una pasta. Cubra la superficie durante 5 a 30 minutos, enjuague con agua condensada hasta pH=7 o rocíe peróxido de hidrógeno en un solo dispositivo para pasivación química.
(2) Tomemos como ejemplo la patente M de Shanghai Daming Iron Works.
Pasta de pasivación decapada:
HNO 38% ~ 14% (como agente pasivante); Hf10% ~ 15% (corrosivo);
2,2% ~ 2,7; % de estearato de magnesio (como espesante)
60 % ~ 70 % de nitrato de magnesio (utilizado como relleno para mejorar la adherencia y la transpirabilidad);
2,3 % ~ 2,8 % de polifosfato de sodio (como inhibidor de la corrosión) );
Agua (ajuste de viscosidad).
2.3 Tratamiento electroquímico
Utilice la pieza de acero inoxidable a tratar como ánodo para controlar el potencial constante de la anodización, o utilice la pieza de acero inoxidable como cátodo, primero controle el potencial constante de la catodización, y luego utilizar la pieza de acero inoxidable como ánodo para controlar el potencial constante de anodizado y continuar cambiando el potencial constante de su pasivación. El ácido nítrico se utiliza como solución electrolítica. Después de este tratamiento, el rendimiento de la película de pasivación de acero inoxidable mejora y la resistencia a la corrosión mejora considerablemente. El potencial crítico de corrosión por picaduras (Eb) aumenta en aproximadamente 1000 mV (en una solución de NaCl al 3%) y la resistencia a la corrosión uniforme mejora en tres órdenes de magnitud (en una solución de H2SO4 al 20% ~ 30%, 45°C).
3. Ámbito de aplicación del decapado y pasivado del acero inoxidable
3.1 Decapado y pasivado en el proceso de fabricación de equipos de acero inoxidable
3.1.1 Limpieza y Decapado después del corte. Pasivación.
Después de cortar piezas de acero inoxidable, normalmente quedará en la superficie suciedad como limaduras de hierro, polvo de acero, emulsión refrescante, etc., lo que provocará manchas y óxido en la superficie del acero inoxidable. Por lo tanto, es necesario desengrasar y quitar el aceite, para luego limpiarlo con ácido nítrico. Esto no sólo elimina limaduras de hierro y polvo de acero, sino que también lo pasiva.
3.1.2 Limpieza y pasivación decapada antes y después de soldar
Dado que la grasa es la fuente de hidrógeno, si no se elimina la grasa se formarán poros en la soldadura, y baja La contaminación por metales en el punto de fusión (como pintura rica en zinc) puede causar grietas posteriores a la soldadura. Por lo tanto, antes de soldar acero inoxidable, se deben limpiar la ranura y la superficie dentro de los 20 mm en ambos lados. Las manchas de aceite se pueden frotar con acetona y el óxido de la pintura se debe eliminar primero con una tela de esmeril o un cepillo de alambre de acero inoxidable y luego con acetona.
No importa qué proceso de soldadura se utilice en la fabricación de equipos de acero inoxidable, se debe limpiar después de soldar para eliminar toda la escoria, salpicaduras, manchas y color de oxidación. Los métodos de limpieza incluyen limpieza mecánica y limpieza química. La limpieza mecánica incluye esmerilado, pulido y arenado. Se deben evitar los cepillos de acero al carbono para evitar la oxidación de la superficie.
Para obtener la mejor resistencia a la corrosión, se puede remojar en una solución mixta de HNO3 y HF, o se puede usar pasta de pasivación decapada. De hecho, la limpieza mecánica suele combinarse con la limpieza química.
3.1.3 Limpieza de piezas fundidas forjadas
Después de que las piezas de acero inoxidable se someten a un procesamiento térmico, como forjado y fundición, la superficie suele estar contaminada por una capa de incrustaciones, lubricantes u óxidos, y contaminantes Hay grafito, disulfuro de molibdeno y dióxido de carbono. Se debe utilizar granallado, tratamiento con baño de sales y tratamientos de decapado múltiple. Por ejemplo, el proceso de tratamiento de álabes de turbina de acero inoxidable en Estados Unidos es el siguiente:
Baño de sal (10 minutos) → enfriamiento con agua (2,5 minutos) → lavado con ácido sulfúrico (2 minutos) → agua fría lavado (2 minutos) → baño de manganato de alta alcalinidad (10 minutos) → lavado con agua fría (2 minutos) → lavado con ácido sulfúrico (1 lluvia) → lavado con agua fría (65433).
3.2 Tratamiento de decapado y pasivación antes de poner en producción nuevas unidades
Muchos equipos y tuberías de productos químicos, fibras químicas, fertilizantes y otros productos de acero inoxidable a gran escala deben decaparse y pasivarse antes poniéndose en producción. Aunque el equipo ha sido decapado para eliminar la escoria de soldadura y las incrustaciones de óxido antes de salir de fábrica, inevitablemente se producirá contaminación como grasa, barro y óxido durante el almacenamiento, transporte e instalación. Para garantizar que la calidad de los productos de prueba de dispositivos y equipos (especialmente productos intermedios químicos y productos refinados) cumpla con los requisitos y garantizar una prueba exitosa, se debe realizar decapado y pasivación. Por ejemplo, los equipos de acero inoxidable y las tuberías del equipo de producción de H2O2 deben limpiarse antes de la producción; de lo contrario, los iones de metales pesados en la suciedad envenenarán el catalizador. Además, si hay grasa e iones de hierro libres en la superficie del metal, el H2O2 se descompondrá, liberará violentamente una gran cantidad de calor y provocará un incendio o incluso una explosión. Del mismo modo, en el caso de las tuberías de oxígeno, la presencia de trazas de aceite y partículas metálicas también puede provocar chispas, con graves consecuencias.
3.3 Tratamiento de decapado y pasivación en mantenimiento in situ
Materiales de equipos para ácido tereftálico purificado (PTA), alcohol polivinílico (PVA), ácido acrílico, acético y otros equipos de producción.
Los aceros inoxidables austeníticos 316L, 317 y 304L son muy utilizados en materiales. Debido a que los materiales contienen iones nocivos como Cl-, Br-, SCN- y ácido fórmico, o debido a la suciedad y la aglomeración de materiales, se producirá corrosión por picaduras, corrosión por grietas y corrosión por soldadura en el equipo. Cuando se para para mantenimiento, el equipo o los componentes se pueden pasivar total o parcialmente mediante decapado, y la película de pasivación se puede reparar para evitar la propagación de la corrosión local. Por ejemplo, los tubos de acero inoxidable del secador del dispositivo PTA de Shanghai Petrochemical Company y el intercambiador de calor de acero inoxidable del dispositivo acrílico han sido decapados y pasivados.
4.4 Descalcificación y limpieza de equipos en uso
Después de un cierto período de funcionamiento de los equipos de acero inoxidable en plantas petroquímicas, especialmente los intercambiadores de calor, se depositarán diversas incrustaciones en las paredes interiores, tales como incrustaciones de carbonato, incrustaciones de sulfato, incrustaciones de silicato, incrustaciones de óxido de hierro, incrustaciones orgánicas, incrustaciones de catalizador, etc. afectan el efecto de intercambio de calor y causan corrosión debajo de las incrustaciones. Para la descalcificación, elija un agente de limpieza adecuado, como ácido nítrico, ácido nítrico + ácido fluorhídrico, ácido sulfúrico, ácido cítrico, EDTA, agentes de limpieza a base de agua, etc. y agregue una cantidad adecuada de inhibidor de corrosión. Después de la descalcificación y la limpieza, se puede pasivar si es necesario. Tratamiento químico Por ejemplo, los intercambiadores de calor de acero inoxidable en las unidades PTA, de ácido acético y de acrílico de Shanghai Petrochemical Company han sido desincrustados y limpiados.
4. Precauciones para el decapado y pasivado del acero inoxidable
4.1 Pretratamiento del decapado y pasivado
Si la superficie de la pieza de acero inoxidable presenta corrosión antes del decapado y pasivación La suciedad se debe limpiar primero mecánicamente y luego desengrasar. Si las soluciones de decapado y pasivación no pueden eliminar la grasa, la presencia de grasa superficial afectará la calidad del decapado y pasivación. Por lo tanto, no se puede omitir el desengrasado. Se pueden utilizar soluciones alcalinas, emulsionantes, disolventes orgánicos y vapor.
4.2 Control de Cl- en líquido decapante y agua de limpieza
Para algunos líquidos o pastas decapantes de acero inoxidable se utilizan ácido clorhídrico, ácido perclórico, cloruro férrico y cloruro de sodio. Utilice medios corrosivos que contengan cloro, como el agente principal o aditivo, para eliminar la capa de óxido de la superficie, y utilice disolventes orgánicos que contengan cloro, como tricloroetileno, para eliminar la grasa, que no es adecuada para prevenir el agrietamiento por corrosión bajo tensión. Además, se puede utilizar agua industrial como agua de lavado inicial, pero el contenido de haluros del agua de lavado final está estrictamente controlado. Normalmente se utiliza agua desionizada. Por ejemplo, el contenido de C1 en el agua de prueba hidrostática de los recipientes a presión de acero inoxidable austenítico para productos petroquímicos debe controlarse en no más de 25 mg/L. Si no se puede cumplir este requisito, se puede agregar nitrato de sodio al agua para cumplirlo. los requisitos. Si el contenido de C1 excede el estándar, la película pasiva de acero inoxidable se destruirá, lo que es la fuente de corrosión por picaduras, corrosión por grietas y grietas por corrosión bajo tensión.
4.3 Control de procesos en operaciones de decapado y pasivación
La solución de ácido nítrico por sí sola es eficaz para eliminar el hierro libre y otros contaminantes metálicos, pero no es eficaz para eliminar las incrustaciones de hierro y los productos espesos de corrosión. , película de templado, etc. no son válidos. Generalmente, se debe utilizar una solución de HNO3+HF. Para mayor comodidad y seguridad en el funcionamiento, se puede utilizar fluoruro en lugar de HF. No se puede agregar ningún inhibidor de corrosión solo a la solución de ácido nítrico, pero se debe agregar Lan-826 cuando se decapa con ácido nítrico + ácido fluorhídrico. Utilice ácido nítrico + ácido fluorhídrico para el decapado. Para evitar la corrosión, la concentración debe mantenerse en 5:1. La temperatura debe ser inferior a 49°C. Si es demasiado alta, el HF se volatilizará.
Para la solución de pasivación se debe controlar el ácido nítrico entre un 20% y un 50%. Las pruebas electroquímicas muestran que la calidad de la película de pasivación tratada con una concentración de ácido nítrico inferior al 20% es inestable y propensa a la corrosión por picaduras. Sin embargo, la concentración de ácido nítrico no debe ser superior al 50% y se debe evitar una pasivación excesiva.
Utilizando un método de un solo paso para procesar el desengrasado, el decapado y la pasivación. Aunque la operación es simple y ahorra horas de trabajo, habrá HF corrosivo en la solución de decapado y pasivación (pasta), lo que afectará la calidad de la misma. La película protectora final no es tan buena como la de múltiples pasos.
Al decapar, se permite ajustar la concentración de ácido, la temperatura y el tiempo de contacto dentro de un rango determinado. A medida que aumenta el tiempo de uso de la solución de decapado, es necesario prestar atención a los cambios en la concentración de ácido y la concentración de iones metálicos para evitar un decapado excesivo. La concentración de iones de titanio debe ser inferior al 2%; de lo contrario, se producirá una corrosión por picadura grave. En términos generales, aumentar las temperaturas de decapado acelerará y mejorará los resultados de limpieza, pero también puede aumentar el riesgo de contaminación o daño de la superficie.
4.4 Control del decapado en condiciones de sensibilización del acero inoxidable
Algunos aceros inoxidables se sensibilizan debido al tratamiento térmico o a una soldadura deficiente. El decapado con HNO y HF puede causar corrosión intergranular y causar grietas. por corrosión intersticial pueden concentrar haluros durante la manipulación, limpieza o procesamiento posterior, provocando corrosión bajo tensión. Estos aceros inoxidables sensibilizados generalmente no son adecuados para la eliminación de óxido o el decapado con solución de HNO3+HF. Si es necesario decapar después de la soldadura, se debe utilizar acero inoxidable estabilizado o con contenido ultra bajo de carbono.
4.5 Decapado de componentes de acero inoxidable y acero al carbono
Para componentes de acero inoxidable y acero al carbono (como tubos de acero inoxidable, placas de tubos y carcasas de acero al carbono en intercambiadores de calor), si son de carbono El acero se corroerá gravemente mediante el decapado y la pasivación con HNO3 o HNO3+HF. En este momento, se debe agregar un inhibidor de corrosión apropiado como Lan-826. Cuando el conjunto de acero inoxidable y acero al carbono no puede ser decapado con HNO3+HF en estado sensibilizado, se puede utilizar ácido glicólico (2%) + ácido fórmico (2%) + inhibidor de corrosión a 93°C durante 6 horas o EDTA de amonio. Solución neutra base + inhibidor de corrosión a 121°C durante 6 horas, luego enjuagar con agua caliente y sumergir en 65438.
4.6 Postratamiento de decapado y pasivación
Después del decapado y lavado, la pieza de acero inoxidable se puede tratar con 10 % (fracción de masa) de NaOH + 4 % a 71 ~ 82 °C. (fracción de masa) de solución de álcali y permanganato se remoja durante 5 a 60 minutos para eliminar los residuos de decapado, luego se enjuaga bien con agua y se seca. Si aparecen manchas o manchas en la superficie del acero inoxidable después del decapado y pasivado, se pueden eliminar frotando con una solución de pasivación nueva o ácido nítrico de alta concentración. Los equipos o componentes de acero inoxidable que finalmente se pasivan mediante decapado deben protegerse y cubrirse o envolverse con una película de polietileno para evitar el contacto entre metales y no metales diferentes.
El tratamiento de líquidos residuales ácidos y de pasivación debe cumplir con las normas nacionales de descarga de protección ambiental. Por ejemplo, las aguas residuales fluoradas se pueden tratar con lechada de cal o cloruro de calcio. Los fluidos de pasivación no requieren tanto como sea posible de dicromato. Si hay aguas residuales que contienen cromo, se puede agregar sulfato ferroso para el tratamiento de reducción.
El decapado puede provocar la fragilización por hidrógeno del acero inoxidable martensítico. Si es necesario, la desoxidación se puede llevar a cabo mediante tratamiento térmico (calentando a 200 ℃
temperatura durante un tiempo).
5. Inspección de calidad del decapado y pasivado del acero inoxidable.
Debido a que la inspección química destruirá la película de pasivación del producto, generalmente se realiza en una placa de muestra. Los ejemplos de métodos son los siguientes:
(1) Prueba de titulación de sulfato de cobre
Dejar caer 8 gramos de sulfato de cobre + 500 ml de H2O+2 ~ 3 ml de solución de ácido sulfúrico en la superficie de la placa de muestra y manténgala húmeda. Si el cobre no precipita en 6 minutos, está calificado.
(2) Prueba de titulación de ferricianuro de potasio
Dejar caer 2 ml de solución HCl+1 ml h2so 4+1 gk3fe(CN)6+97 ml H2O sobre la superficie de la plantilla y pasar a través del azul producido El número de puntos de color y su longitud se utilizan para identificar la calidad de la película de pasivación.
Un agente decapante de acero inoxidable multifuncional, que consta del componente A y el componente B, el componente A contiene entre un 60 y un 80 % de ácido sulfúrico y entre un 20 y un 40 % de ácido nítrico, y el componente B contiene entre un 70 y un 90 % de ácido clorhídrico y 10-30% de inhibidor de corrosión LK, la proporción en peso del componente A y el componente B es 90-98% y 2-10. Es el pretratamiento o tratamiento intermedio para galvanoplastia, esmalte, laminado y otros procesos.
(1) El método de utilizar una solución ácida para eliminar las incrustaciones de óxido y el óxido en la superficie del acero se llama decapado. Los óxidos de hierro (Fe3O4, Fe2O3, FeO, etc.), como las incrustaciones y el óxido, reaccionan con soluciones ácidas para formar sales, que se disuelven en las soluciones ácidas y se eliminan. Los ácidos utilizados para el decapado incluyen ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido crómico, ácido fluorhídrico y ácidos mixtos. Los más utilizados son el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico. El proceso de decapado incluye principalmente decapado por inmersión, decapado por pulverización y decapado para eliminación de óxido. Generalmente, se utiliza el método de inmersión y decapado, y el método de pulverización se puede utilizar para la producción en masa. Las piezas de acero generalmente se decapan en una solución de ácido sulfúrico del 10% al 20% (en volumen) a 40°C. Cuando el contenido de hierro en la solución excede los 80 g/L y el sulfato ferroso excede los 215 g/L, se debe reemplazar la solución de decapado. El acero se decapa con una solución de ácido clorhídrico del 20% al 80% (volumen) a temperatura ambiente, lo que es menos probable que cause corrosión excesiva y fragilidad por hidrógeno. Debido a que los ácidos son muy corrosivos para los metales, es necesario agregar inhibidores de corrosión. Después de la limpieza, la superficie del metal se vuelve blanco plateado y la superficie se pasiva, lo que mejora la resistencia a la corrosión del acero inoxidable.
(2) Para eliminar la adsorción en la superficie del portador de diatomita y reducir la cola de pico cromatográfico, el portador debe lavarse con ácido o alcalino antes de su uso. El decapado consiste en remojar el portador en ácido clorhídrico de 6 mol/l durante 2 horas o calentarlo en ácido clorhídrico concentrado durante 30 minutos, filtrar, lavar con agua hasta que sea neutro y secar. El decapado puede eliminar impurezas como hierro, aluminio, calcio y magnesio de la superficie, pero no puede eliminar los grupos silanol. Los vehículos lavados con ácido son adecuados para analizar muestras ácidas.
El objetivo del decapado es eliminar las incrustaciones de óxido.
Tanto el acero inoxidable procesado en caliente como las zonas afectadas por el calor de la soldadura producen incrustaciones de óxido, que afectan la resistencia a la corrosión. Los más utilizados son el decapado y el decapado con pasta ácida, y el decapado incluye inmersión y cepillado.
Fórmula de la solución decapante (fracción en volumen): 20% ácido nítrico (densidad 1,42g/cm3), 5% ácido fluorhídrico y el resto es agua. La temperatura de decapado es la temperatura ambiente.
Fórmula líquida de lavado (fracción en volumen): 50% ácido clorhídrico y 50% agua.
Fórmula de la solución ácida: 20mL de ácido clorhídrico (densidad 1,19g/cm3), 100mL de agua, 30mL de ácido nítrico (densidad 1,42g/
Cm3), 150g de bentonita.
El método de lavado en remojo es adecuado para equipos y piezas más pequeños. Remoje el equipo y los componentes en la solución decapante durante 25 a 45 minutos, luego enjuáguelos con agua limpia después de sacarlos. El fregado es adecuado para equipos grandes. Cepille con un cepillo humedecido en solución decapante hasta que quede blanco, luego enjuague con agua limpia. El decapado con pasta ácida también es adecuado para equipos grandes. El método consiste en aplicar la pasta ácida preparada sobre la superficie de soldadura de la pieza soldada y su zona afectada por el calor, dejarla actuar unos minutos y luego enjuagar con agua limpia.
Pasivado tras el decapado. La fórmula de la solución de pasivación es: 5 ml de ácido nítrico, 1 g de dicromato de potasio, 95 ml de agua. La temperatura del tratamiento es temperatura ambiente y el tiempo de tratamiento es 65438 ± 0 h. El método de tratamiento consiste en frotar el líquido de pasivación sobre la superficie de la soldadura, luego enjuagarlo con agua fría, frotarlo cuidadosamente con un paño y finalmente enjuagarlo con agua caliente y secar con secador.
Después de la pasivación, la apariencia del acero inoxidable es de color blanco plateado y tiene una alta resistencia a la corrosión.