不锈钢酸洗钝化原理、方式和质量检验

1酸洗钝化原理

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（如316L W（Cr）=16.00～18.00），Cr 元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电位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1nm）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。
不锈钢化学品船在内胆板材、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，还易与以后载运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。
在GB150-1998《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“。不锈钢化学品船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。
不锈钢化学品船在营运中通常有使用海水洗舱的工序, 海水中富含氯离子，对钝化膜具有较大的腐蚀作用，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10μm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。



2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，其中，浸渍法、膏剂法、喷淋法比较适用于不锈钢化学品船及设备的酸洗钝化。

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。川东造船厂利用本厂酸洗车间批量酸洗“宁化417”不锈钢管线，取得了较好的效果。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，主要成分由硝酸、氢氟酸、缓蚀剂、粘稠剂等按一定比例组成，船标《不锈钢酸洗钝化膏》CB/T3595-94 有具体的检验规则，手工操作，适合现场施工，对不锈钢化学品船焊缝处理、焊接变色、甲板顶部、拐角死角、扶梯背面及液舱内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，对不锈钢化学品船，可用于液货舱内壁酸洗。川东造船厂对在建的中化3450t不锈钢化学品船“迎春”轮液货舱准备采用喷淋法进行酸洗钝化。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，移液过程可将管线再酸洗一遍。溶液利用率较高。这种方法限制条件比较多(公众号:泵管家)，如：
1、液舱内脚手架需全部拆出，舱内及管系都要清洗干净，管道内不得有残渣、杂质等。
2、全船所有深井泵、阀门、洗舱机等液货系统都要调试好备用。
3、酸洗液在舱内停留时间过长，会发生反应引起不锈钢的过腐蚀，因此须连续作业，船厂须高度配合，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。
4、废酸、废水排放须有较大的容器盛放或临时启用一个舱代替，但要尽快中和排出，以免腐蚀舱体。
5、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。
6、甲板、四壁、死角、扶梯背面等部位喷淋液停留时间较短，酸洗效果比底板稍差。



3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液舱内壁。

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/T3595-94中规定，对不锈钢酸洗钝化膏氯离子含量控制在25ppm～100ppm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。



4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》CB/T3595-94、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，对”宁化417“轮酸洗钝化效果的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)6]-3→KFe[Fe(CN)6]↓
用100mL 烧杯将10g铁氰化钾溶于50ml 蒸馏水中，溶解后加入30ml 浓硝酸，然后移入1000ml容量瓶中用蒸馏水稀释至刻度，即为蓝点检验液，储存期为一周。试验方法：将蓝点检验液滴在贴附于不锈钢表面的试纸上，30秒钟后试纸上显示出蓝点即为不合格。需要注意的是化学试验会破坏不锈钢的钝化膜，通常可以用试板与产品同时进行酸洗钝化，再在试板上进行上述

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