不锈钢的生锈及钝化防锈原理

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        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,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(1mm)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。不锈钢也会锈不锈钢板材、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,还易与以后接触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。酸洗钝化原理  GBl50—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。不锈钢化学品容器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。  不锈钢化学品容器在营运中通常有使用水清洗的工序,如使用海水的话,海水中富含氯离子,对钝化膜有较大的腐蚀作用,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10u m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。  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。  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。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,手工操作,适合现场施工,对不锈钢化学品容器焊缝处理、焊接变色、拐角死角、扶梯背面及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,对不锈钢化学品容器,可用于容器内壁酸洗。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,溶液利用率较高。这种方法限制条件比较多,如:  1、容器内不得有残渣、杂质等。2、酸洗液在容器内停留时间过长,会发生反应引起不锈钢的过腐蚀,因此须连续作业,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。3、废酸、废水排放须有较大的容器盛放。  4、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。  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。  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25PPM100PPM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。  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》CBT3595—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,一般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。   


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