CN101082127A - 不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，该工艺包括分段抛光和喷淋酸洗钝化两部分。首先将不锈钢板焊接、组装成为一个个分段，加入打磨磨料，用抛光机进行分段打磨、抛光，再将各分段合拢成船后抛光合拢焊缝。然后将酸洗钝化液用耐腐蚀隔膜泵抽入舱内，开启液货泵，将酸洗钝化液从耐腐蚀隔膜泵喷头喷出，连续旋转喷淋每舱1.5～2小时；待反应结束后，用液货泵抽出酸洗钝化液，用碱液吸收舱内酸雾，并用自来水洗舱。本发明可使不锈钢化学品船的防腐能力提高20多倍，具有延长船舶使用寿命、提高船舶航行安全性的优点。本发明目前已在国内多家大型船舶企业中的十几艘不锈钢化学品船中得到应用。

Description

不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺
技术领域
本发明涉及造船领域，尤其涉及不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺。
背景技术
在2005年以前，国内建造化学品船所用的钢材一般为碳钢，载货舱要刷油漆进行贴涂，其防腐年限最多3年。如果变换运送化学品的品种，载货舱内层还需重新贴涂，不但费用高、费时，而且后期维护费用也很高，所以目前建造化学品船多采用不锈钢为主材。
不锈钢，特别是国产不锈钢，其表面粗糙、质量较差，存在大量麻坑、麻点等缺陷；而不锈钢在运输、吊装、组装、焊接、焊缝检查(如探伤着色、耐压试验)及加工过程中还会带来表面油污、划伤、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等，这些物质也影响了不锈钢表面质量。若不经抛光处理直接使用，则不锈钢表面很容易锈蚀；且卸完化学品后，舱内表面残留杂质较多，不易清洗，而这些残留物严重影响到下一批所装货物的纯度。
不锈钢化学品运输船(简称“不锈钢化学品船”)主要是指运载除石油、成品油及气体以外的液体化学品的船舶，该船载货多是易燃、易爆或有毒的液体化学品，因此一旦不锈钢表面粗糙，即可吸附大量残液，很容易在舱内挥发、燃爆，严重威胁到操作船员及整个船的安全。不锈钢化学品船是目前世界造船、航运界公认的高技术、高附加值船型之一，其中不锈钢表面处理技术(即表面抛光和酸洗钝化处理)是一项亟待解决的关键技术。
不锈钢的抗腐蚀性能主要是由于表面覆盖着一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜，这层膜将腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特征：通常当环境中存在还原剂(如氯离子)时倾向于破坏膜，而在氧化剂(如空气)存在时则能保持或修复膜。虽然不锈钢放置于空气中跟氧气会缓慢形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。通常先要进行彻底酸洗，再用氧化剂钝化，才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件，保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使不锈钢表面平均10μm厚的一层活性铁及铁的氧化物被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位的溶解率要高，因此酸洗可将一些原来容易造成腐蚀的隐患清除掉，使整个表面趋于均匀平衡；然后在氧化剂的钝化作用下，使不锈钢表面产生完整稳定的耐腐蚀钝化膜。但更重要的是，通过酸洗钝化使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，形成铬在不锈钢表面的富集，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，使不锈钢能发挥最大的耐腐蚀性。同时不锈钢表面酸洗钝化，除最大限度提高耐腐蚀性外，还有防止产品污染与获得美观的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种提高不锈钢化学品船耐腐蚀性、延长船舶使用寿命、保障船舶航行安全的不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺。
为解决上述问题，本发明所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：包括分段抛光和喷淋酸洗钝化两部分；所述分段抛光包括下述步骤：①不锈钢板经焊接、组装，成为一个个分段；②加入打磨磨料，用不锈钢整体抛光机进行打磨、抛光；③各分段合拢成船后抛光合拢焊缝；所述喷淋酸洗钝化包括下述步骤：(1)将酸洗钝化液用耐腐蚀隔膜泵抽入舱内；(2)开启液货泵，将酸洗钝化液从耐腐蚀隔膜泵喷头喷出，连续旋转喷淋每舱1.5～2小时；(3)反应结束后，用液货泵抽出酸洗钝化液；(4)用碱液吸收舱内酸雾，并用自来水洗舱。
所述分段抛光步骤②中的打磨磨料为棕刚玉。
所述喷淋酸洗钝化步骤(1)中的酸洗钝化液为按酸洗钝化液体积百分比计的10～20％的氧化剂、5～10％的腐蚀剂、0.6～1％的缓蚀剂、0.5％～1％的络合剂、0.01％～0.02％的表面活性剂，其余用水补充；每m2处理面需2.5～3升酸洗钝化液。
所述氧化剂为浓度98％的硝酸；腐蚀剂为浓度40％的氢氟酸；缓蚀剂为乌洛托品、苯胺、硫氰酸钾和水的混合物，其掺加比例按1kg水的重量比计为乌洛托品0.3％、苯胺0.2％、硫氰酸钾0.1％；络合剂为柠檬酸；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述喷淋酸洗钝化步骤(1)中的耐腐蚀隔膜泵为不锈钢气动隔膜泵。
所述耐腐蚀隔膜泵喷头为360度可自旋的洗舱机专用不锈钢喷头。
所述喷淋酸洗钝化步骤(4)中的碱液为浓度8～10％的氢氧化钠水溶液。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、当采用不锈钢材料做载货舱并进行表面抛光和酸洗钝化处理后，其防腐能力可提高20多倍，延长了船舶的使用寿命，可达到50年不必更换；即使变换运送不同的化学品，只需对载货舱清洗即可；当各舱装载的化学品不同时，也不会出现因互相渗漏而产生化学反应的现象，大大提高了船舶航行的安全性。
2、本发明中的船舶分段整体抛光在国内是首次应用，在国外目前也未见报道。由于载货舱经抛光处理后，可磨掉表面的缺陷、划伤、飞溅物，使不锈钢表面光亮如镜，大大降低了表面粗糙度，表面质量有很大提高，卸载化学品几乎没有残留；卸货后，用高压水冲洗即可，安全、省事、省钱又可节约大量的宝贵时间。
3、由于不锈钢化学品船常常混装多种不同的化学品，而且有使用海水(含腐蚀性氯离子)洗舱的工序，其酸洗钝化更是不可缺少。通过对抛光后的不锈钢表面和不锈钢管线进行酸洗钝化处理，使不锈钢表面产生一层致密的钝化膜，将其与装载的化学品隔离，极大地提高了不锈钢的耐腐蚀性能，延长了化学品船的使用寿命。
4、由于本发明在应用中，将酸洗钝化液用耐腐蚀隔膜泵，通过360度可旋转不锈钢喷头射向舱内所有不锈钢表面并连续喷淋，使得酸洗钝化液与不锈钢舱的每个角落都得到了充分反应，可产生稳定、致密的钝化膜，从而达到耐腐蚀的目的。
5、由于本发明中的酸洗钝化操作采用了先进的喷淋方式，它取代了传统的人工进舱手工刷涂处理方式，效率得到了极大提高：以3000吨位的船为例，工期由原先20名工人进舱施工20多天缩短为5名工人在舱外3～4天完成；同时，由于酸洗钝化液易挥发、有毒性和腐蚀性，工人进舱手工刷涂时，既有高空作业的危险性，又有防酸等劳保的大量投入，并且质量也难以保证。而采用喷淋方式自动喷淋，工人不用进行特殊防护，不需进舱，具有安全、连续、快捷、高效、环保的优点，并且排除了许多人为因素，保证了质量稳定、均匀。
6、本发明已成功应用在我国自行设计、制造和利用国产不锈钢板建造的第一艘3000吨级不锈钢化学品船“宁化417”上。该船于2006年交工后，质量得到了权威专家——中国船级社及具有检验经验的德国劳氏船级社验船师和船东的一致好评，以高分通过国际化学品行业协会(CDI)的检查，并获得进入国际高端市场的准入证。该发明现已陆续或正应用在中化国际、长航油运、中海油、中远集团等大企业十几艘不锈钢化学品船中，并获得广泛好评，取得了很好的社会效益，促进了国内造船业向高端市场的迈进。
具体实施方式
实施例1  中国长航南京长江油运集团下属扬洋公司：3000吨不锈钢化学品船“宁化417”(中国第一艘)(营运)
首先按下述步骤进行分段抛光：①不锈钢板经焊接、组装，成为一个个分段；②加入打磨磨料棕刚玉，用3.0KW平板式电动手推抛光机进行打磨、抛光。该平板式电动手推抛光机是由3.0KW电机驱动轴转动，轴上安有布轮，布轮上粘附磨料棕刚玉，当轴转动带动布轮高速旋转时即可进行研磨、抛光不锈钢面；③各分段合拢成船后抛光合拢焊缝。
然后进行喷淋酸洗钝化：(1)将酸洗钝化液用上海帕特泵业生产的QBY-50型不锈钢气动隔膜泵抽入舱内；(2)开启液货泵(船自带)，将酸洗钝化液从360度可旋转不锈钢喷头喷出，连续旋转喷淋每舱2小时，使酸洗钝化液与不锈钢舱每个角落都充分反应；(3)反应结束后，用液货泵抽出酸洗钝化液；(4)用500公斤浓度8％的氢氧化钠水溶液吸收舱内酸雾，并用大量自来水洗舱。该氢氧化钠溶液是用纯度99％的固体氢氧化钠40公斤加460公斤水混合而成的水溶液。
所采用的酸洗钝化液配方为：每m2处理面加入2.5升酸洗钝化液；其中2.5升酸洗钝化液是由250ml浓度为98％的硝酸、125ml浓度40％的氢氟酸、15ml缓蚀剂、12.5ml柠檬酸(食品级)、0.5ml脂肪醇聚氧乙烯醚(分析纯)和2097ml水配制而成。
缓蚀剂的制备：分别取3克乌洛托品(分析纯)，2毫升苯胺(分析纯)和1克硫氰酸钾(分析纯)，放入1000毫升的容量瓶中，加自来水稀释至1000ml即得到该缓蚀剂。
实施例2  中国长航南京长江油运集团：四艘3000吨不锈钢化学品船“宁化418”(营运)、“宁化419”(营运)、“宁化420”(在建)、“宁化421”(在建)
分段抛光和喷淋酸洗钝化的步骤及缓蚀剂的制备同实施例1，所采用的酸洗钝化液配方为：每m2处理面加入2.6升酸洗钝化液，其中2.6升酸洗钝化液是由325ml浓度98％的硝酸、182ml浓度40％的氢氟酸、18ml缓蚀剂、15.6ml柠檬酸(食品级)、0.4ml脂肪醇聚氧乙烯醚(分析纯)和2059ml水配制而成。
用500公斤浓度8.5％的氢氧化钠水溶液吸收舱内酸雾。该氢氧化钠溶液是用纯度99％的固体氢氧化钠42.5公斤加457.5公斤水混合而成的水溶液。
实施例3  中化国际：3450吨不锈钢化学品船“迎春”号(营运)、3600吨“杜鹃”号(营运)、3600吨“米兰”号(营运)、3600吨“文竹”号(在建)
分段抛光和喷淋酸洗钝化的步骤及缓蚀剂的制备同实施例1，所采用的酸洗钝化液配方为：每m2处理面加入2.7升酸洗钝化液，其中2.7升酸洗钝化液是由405ml浓度98％的硝酸、216ml浓度40％的氢氟酸、21.6ml缓蚀剂、18.9ml柠檬酸(食品级)、0.3ml脂肪醇聚氧乙烯醚(分析纯)和2038.2ml水配制而成。
用500公斤浓度9％的氢氧化钠水溶液吸收舱内酸雾。该氢氧化钠溶液是用纯度99％的固体氢氧化钠45公斤加455公斤水混合而成的水溶液。
实施例4  中海油：2300吨不锈钢化学品船“海洋石油851”号(山东第一艘，营运)、3500吨“海洋石油852”号(在建)
分段抛光和喷淋酸洗钝化的步骤及缓蚀剂的制备同实施例1，所采用的酸洗钝化液配方为：每m2处理面加入2.8升酸洗钝化液，其中2.8升酸洗钝化液是由490ml浓度98％的硝酸、252ml浓度40％的氢氟酸、28ml缓蚀剂、22.44ml柠檬酸(食品级)、0.56ml脂肪醇聚氧乙烯醚(分析纯)和2007ml水配制而成。
用500公斤浓度9％的氢氧化钠水溶液吸收舱内酸雾。该氢氧化钠溶液是用纯度99％的固体氢氧化钠45公斤加455公斤水混合而成的水溶液。
实施例5  中远集团：2400吨不锈钢化学品船“望海1号”(江苏第一艘，在建)、“望海2号”(在建)
分段抛光和喷淋酸洗钝化的步骤及缓蚀剂的制备同实施例1，所采用的酸洗钝化液配方为：每m2处理面加入3.0升酸洗钝化液，其中3.0升酸洗钝化液是由600ml浓度98％的硝酸、300ml浓度40％的氢氟酸、30ml缓蚀剂、30ml柠檬酸(食品级)、0.6ml脂肪醇聚氧乙烯醚(分析纯)和2039.4ml水配制而成。
用500公斤浓度10％的氢氧化钠水溶液吸收舱内酸雾。该氢氧化钠溶液是用纯度99％的固体氢氧化钠50公斤加450公斤水混合而成的水溶液。

Claims (7)

1、一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：包括分段抛光和喷淋酸洗钝化两部分；所述分段抛光包括下述步骤：①不锈钢板经焊接、组装，成为一个个分段；②加入打磨磨料，用不锈钢整体抛光机进行打磨、抛光；③各分段合拢成船后抛光合拢焊缝；所述喷淋酸洗钝化包括下述步骤：(1)将酸洗钝化液用耐腐蚀隔膜泵抽入舱内；(2)开启液货泵，将酸洗钝化液从耐腐蚀隔膜泵喷头喷出，连续旋转喷淋每舱1.5～2小时；(3)反应结束后，用液货泵抽出酸洗钝化液；(4)用碱液吸收舱内酸雾，并用自来水洗舱。
2、如权利要求1所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：所述分段抛光步骤②中的打磨磨料为棕刚玉。
3、如权利要求1所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：所述喷淋酸洗钝化步骤(1)中的酸洗钝化液为按酸洗钝化液体积百分比计的10～20％的氧化剂、5～10％的腐蚀剂、0.6～1％的缓蚀剂、0.5％～1％的络合剂、0.01％～0.02％的表面活性剂，其余用水补充；每m2处理面需2.5～3升酸洗钝化液。
4、如权利要求3所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：所述氧化剂为浓度98％的硝酸；腐蚀剂为浓度40％的氢氟酸；缓蚀剂为乌洛托品、苯胺、硫氰酸钾和水的混合物，其掺加比例按1kg水的重量比计为乌洛托品0.3％、苯胺0.2％、硫氰酸钾0.1％；络合剂为柠檬酸；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
5、如权利要求1所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：所述喷淋酸洗钝化步骤(1)中的耐腐蚀隔膜泵为不锈钢气动隔膜泵。
6、如权利要求5所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：所述耐腐蚀隔膜泵喷头为360度可自旋的洗舱机专用不锈钢喷头。
7、如权利要求1所述的一种不锈钢化学品船的不锈钢表面处理工艺，其特征在于：所述喷淋酸洗钝化步骤(3)中的碱液为浓度8～10％的氢氧化钠水溶液。
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