不锈钢酸洗讲义

2009/6/23 19:40:51| 分类: 默认分类

不锈钢的酸洗即为不锈钢的氧化皮在酸中腐蚀的阳极电解过程。考虑到过腐蚀的问题,酸洗剂中须添加缓蚀剂,考虑到对环境保护的问题,酸洗剂还须添加防止酸物挥发的抑雾剂。不锈钢在酸中腐蚀的阳极电解过程这一过程大体有以下四步:

金属原子离开金属晶格成为吸附在金属表面的金属离子;
溶液组分在金属表面的吸附;
形成水化金属离子;
水化金属离子离开金属表面pH近的溶液向溶液深处扩散.

1.酸洗剂


不锈钢多为含Ni-Mo- V的合金钢,这些合金表面的氧化皮或轧制鳞皮中多含有Cr203和尖晶石Fe0·Cr2O3,通常呈黑色,有时呈蓝或绿色,为八面体等轴晶系,玻璃光泽、贝壳状断面,密度3.5—5.21,熔点高达2435°C,硬度7.5—8.5,在800℃温度下也不溶于H2SO4,HCl或HNO3等无机酸.因此,仅采用单一的盐酸酸洗或硫酸酸洗的方法,难以除去绣皮.如果采用混合酸,例如47.5%浓盐酸(d=1.19g/cm3)十5%浓硝酸(d=1.40g/cm3),再加上47.5%的水,则能配成很有效的混合酸洗液而快速除去表面鳞皮。因此酸洗液一般都是混合酸,通常而言混和酸中一种酸起强氧化作用,另外一种酸则起到活化作用.
1.1 强氧化剂
不锈钢鳞皮中的三氧化二铬虽然难溶于酸,但铬的高价氧化物则易溶于酸,故加入Fe3+ [如Fe2(S04)3 、FeCl3等]或NO3-(如NaNO3,NH4NO3等),这些强氧化剂在其放电还原的同时把三价铬氧化成高价铬,即:
Cr203十6Fe3+十5H2O一2H2Cr04十6Fe2+十6H+ (1.1)
Cr203十3NO3-十2H20—2H2Cr04十3N02· (1.2)
我司使用的混和酸中强氧化剂为HNO3.

1.2活化剂

其工作原理即为把卤素离子作为活化剂加到酸洗液中,如F-,C1-离子,它们能够取代氧化鳞皮中的氧 ,也就改变了鳞皮结构,使其易熔于酸.从电化学观点来看,则因X-离子的特性吸附而构成扩张双电层,促使表面鳞皮驳落. 我司使用的混 和酸中活化剂为HF。

2.缓蚀剂

为能去除不锈钢表面鳞皮而采用强酸酸洗并加进氧化剂与活化剂,然而氧化物使不锈钢腐蚀破裂,在强氧化性介质中的晶间腐蚀又最为严重,例如,剖析Cr不锈钢钢尺破断的原因时发现裂纹起源于酸冼点蚀,即来自不含缓蚀剂的强酸酸洗所造成的损伤;对经强酸酸洗的不锈钢丝断口用晶相显微镜检查.发现在受到腐蚀的晶界处有沉淀的碳化物,碱熔融呈鳞皮松动状,若碱,盐配比不当,则发生部分脱碳,对含Cr>0.1%的高铬钢,酸液中的Fe,Cu和Cr离子则引起钢表面点蚀等.以上都是不锈钢混酸酸洗过程中应注意的问题.为此我们通常会在上述酸洗剂中会添加一定的缓蚀剂来防止不锈钢基体在鳞皮脱落后被腐蚀。
其原理在淤表面鳞皮脱开后,介质令作为活化剂的X-离子又能立即吸附于裸露的钢管表面,使ψ1电位负移,加大氢过电位,氢难以放电析出,相应阻抑了基体铁的溶解.
在实践中各钢件都有一个相应于最大缓蚀效率的最佳添加量,在实际生产中,需结合除鳞工艺要求来确定合适的添加量,我司在今后的生产实践中似应考虑增加这方面的添加剂。

3. 抑雾剂

由淤酸洗槽中的 HNO3易淤挥发,产生N0x等有毒黄烟,通称多氧化氮.现代医学已表明NO有致癌作用,含量3ppm引起支气管痉挛,浓度达50ppm使使人体受到致命损伤.N0易氧化成棕色的N02,是产生光化学烟雾的一个宣要环节,对形成酸雨也有很大的促进作用.同时, N0x使酸洗的特钢钢材表面产生不均勾浸造成凹凸不平,严重影响材质,因此必须设法抑制NOx产生.实验证明硫脲或尿素能有效抑制NOx,用15%HNO:十(o.5—2.5)%HF酸洗液酸洗不锈钢带时,用NOx探测器连续监测,排出的气相中含l200一3000ppm N0x,当加进3—5%脲,NOX降至100—300 ppm,原来我司拟采用的204添加剂即为抑雾剂,但考虑到成本,采购等问题,现采用的是完全机械排吸风的方式,在酸槽侧设排吸风管路,送到湿式洗涤塔洗涤处理。

4.我司酸洗工艺流程的一些简介:

我司酸洗工艺流程实际上是包含了废水废气处理过程的工艺流程
4.1结构流程:
4.1.1酸洗流程为顺序流程;
4.1.2废水处理流程如下图:
4.1.3废气处理流程见酸洗及废气处理设备设施形象连接图;

4.2 设备设施形象连接图
4.2.1 酸洗及废气处理设备设施形象连接图



4.2.2废水处理设备设施形象连接图



 



4.3土木图

酸洗槽为二个,水洗槽三个,循序酸、清洗,酸、水槽流向则与酸洗方向分别相反,整个一个流程下来大约50分钟左右;
废水、废气处理流程采用化学中和反应、混凝、沉淀、过滤方法处理;
酸洗化学药剂(2-20%)HNO3+(1-4%)HF,废水处理化学中和反应药剂NaOH,混凝药剂CaCl2、PAC、Polymer,
废气处理化学中和反应药剂Ca(OH)2;
酸洗人工上下料,换药,药剂浓度、温度仪器监测;
废水处理换药、药剂浓度监测全自动化;
废气处理换药、药剂浓度监测全自动化。


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