CN101463302B - 不锈钢管水性脱脂剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢管水性脱脂剂,每100份的脱脂剂包含下述重量份的组份:非离子表面活性剂5~15份,两性离子表面活性剂1~5份,螯合剂10~20份,无机助洗剂10~20份,水余量。本发明脱脂剂对不锈钢管的脱脂能力强且无腐蚀,使用方便,寿命长,成本低,安全环保,对操作人员和环境基本无危害性。

Description

不锈钢管水性脱脂剂
技术领域
[0001] 本发明涉及金属表面处理,具体涉及一种不锈钢管水性脱脂剂,该不锈钢管水性脱脂剂用于不锈钢管在加工过程中粘附的轧制油进行脱脂。
背景技术
[0002] 不锈钢管冷加工后的脱脂是一道不容忽视的重要工序,脱脂不净的钢管在接下来的热处理工序中,往往会导致不锈钢管内外表面的局部增碳(俗称“阴色”),从而影响钢管的抗腐蚀性能。
[0003] 国内不锈钢管生产过程中的脱脂一般采用酸洗工艺,用氢氟酸和硝酸,按照1 : 2 的比例(根据具体工艺的不同也有可能采用其他的配比比例),配合使用。钢管进行脱脂时,将捆扎好的钢管直接浸泡到酸液槽中,根据不同的材质控制浸泡的时间,主要通过腐蚀剥离的作用,达到脱脂的目的,由于对于浸泡时间控制不准确,酸液浓度也会随着使用时间的延长出现变化,这样不仅会使钢管表面脱脂不净,而且会造成钢管表面的腐蚀现象,降低了钢管表面的抗腐蚀性能,是一种极不合理的脱脂工艺。
[0004] 国外十分重视钢管生产过程中的清洁工作,普遍采用有机溶剂进行脱脂(如三氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳等),利用溶剂对油污的溶解作用,达到脱脂的目的,因此对不锈钢管的表面没有损伤,同时,由于有机溶剂在常温下就可挥发,所以脱脂后的钢管表面清洁干燥,适宜于氢气保护的光亮热处理工序。
[0005] 例如:英国精管公司采用的脱脂剂为卤代烃类的有机溶剂,在其设计的脱脂装置中,有机溶剂被加热到一定温度后逐渐挥发,在溶剂上形成“纯溶剂蒸汽”,装置沿口四周安装有冷凝管,上升到沿口的纯溶剂蒸汽经冷凝后被回收,不会外溢。需要脱脂的钢管成框吊入溶剂中,浸泡一段时间后吊起,在纯溶剂蒸汽内停留几分钟后,吊出脱脂装置,这样钢管的内外表面既清洁又干燥,即可进行光亮热处理。
[0006] 宝钢集团上钢五厂的脱脂装置是美国PHILIPS公司设计,三槽式的密封结构,采用的脱脂剂是三氯乙烯,脱脂过程是将不锈钢管整框先浸泡到1号脱脂槽中,数分钟后,提起,放入2号脱脂槽,再浸数分钟后,提起放到3好溶剂蒸发槽中,通过纯净溶剂的冲刷、冷凝,再次洗涤钢管的外表面。对于直径小于15mm的钢管还有一套溶剂的冲洗装置。
[0007] 对于长管的生产,一般都配有在线的脱脂装置,如法国的瓦罗雷克公司蒙巴尔IGL 长管车间和瑞典的山特维克公司的原子能用管车间就是采用的在线脱脂装置,该装置为设置在在线辊道上的4个密闭的容器,依次装“脱脂剂-冷水-刷子-热水”,以喷淋和冲刷的方式对钢管的外表面进行脱脂。而内表面的脱脂采用压缩空气吹脱脂溶剂和泡沫塞及软木塞的方法,以达到脱脂的目的。
[0008] 酸洗是一种比较古老的工艺,使用的酸基本上为挥发性物质,如盐酸、硝酸、氢氟酸等挥发性都很大,所以在钢管脱脂车间,车间酸味很大,对生产环境和操作工人造成了很大的危害。另外使用后的废酸后续处理比较繁琐,需要在酸碱中和池中用石灰中和至PH值为6〜8,再制成废渣砖。但是有这些废水处理工程的工厂较少,在某些地区,环保部门监察不严时,时有工厂偷偷排放酸水的事情发生,导致大量的鱼虾死亡,对水环境造成了严重的危害。随着国家对于环保的日益严格,酸洗这种严重污染环境的工艺必将会被逐步淘汰。
[0009] 卤代烃类的有机溶剂作为不锈钢管的清洗剂,需要投入特制的清洗设备进行配套使用,设备投资成本较大,不适合在国内的钢管企业进行全面推广。
[0010] 同时三氯乙烯等卤代脂肪烃类的有机溶剂,是一种无色、易挥发、难溶于水的合成工业有机溶剂,常用于电镀或油漆喷涂前五金工件的去污、不锈钢制品的清洁剂、印刷电路板清洗、电子元件制造、皮革制造、衣物干洗、斑点去污、配制地毡除垢剂、杀虫剂、有机合成、印刷油墨、黏胶制造、化妆品制造、冰箱制冷剂、有机溶剂和配制打字机改正液和书写用的改正液等。三氯乙烯的接触主要为职业性暴露,制造、贮存和使用三氯乙烯均可有机会接触,尤以电镀、五金、不锈钢制品和电子工业工人为甚。由于长期以来认为此物质属于低毒类化学物,在使用和生产的过程中没有对其毒性引起应有的重视,自1994年国内首次报道三氯乙烯中毒并导致药疹样职业性皮炎以来,已在我国发生了近百起三氯乙烯引起健康损害的案例。
[0011] 从以上内容可以看出,现有的不锈钢管的脱脂工艺存在着很大的缺陷,随着国家对环保的日益重视,以及国内不锈钢管生产企业不断的引进国外先进的生产设备,如在热处理工序中采用带有保护气氛的光亮热处理炉,国内沿用几十年的酸洗工艺在新建的工厂肯定不会被采用,正在使用这些工艺的工厂也会逐步的进行取缔,另外对于国外广泛使用的有机溶剂的脱脂工艺,从相关的钢管生产企业了解到,存在的主要问题是设备投资规模大,同时由于使用的溶剂存在着毒性,所以危险性较大,对操作工人和环境有着很大的危害。
发明内容
[0012] 本发明的目的在于提供一种环保型的不锈钢管水性脱脂剂,这种产品不但满足对钢管在拉拔过程中油污的去除,同时还对人体无毒性,对环境无危害性。
[0013] 本发明是通过以下技术方案进行实施的:
[0014] 一种环保型的水性脱脂剂,每100重量份的脱脂剂包含下述重量份的组份:非离子表面活性剂5〜15份,两性离子表面活性剂1〜5份,螯合剂10〜20份,无机助洗剂 10〜20份,水余量。
[0015] 本发明的清洗机理为:
[0016] 非离子表面活性剂具有较低的表面张力,可以迅速地渗入油污和被洗工件的接触面,将油污从被清洗物表面剥离,从而达到去除油污的目的;
[0017] 两性离子表面活性剂的分子中同时存在酸性基和碱性基容易形成“内盐”,具有很强的耐硬水和钙皂分散能力,并且与非离子表面活性剂有良好的配伍性,这些组分加在一起可以产生协同效应,提高脱脂剂的润湿、起泡和去污能力。同时两性离子表面活性剂的加入可以大大降低脱脂剂对皮肤的刺激性,增加脱脂剂的生物降解效率。
[0018] 螯合剂分子中含有的一些原子(如氮原子和氧原子)可与水中的钙、镁等金属离子形成带配位键的其它螯合物,能够防止钙、镁的磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐在金属表面的沉积,从而提高清洗能力;
[0019] 无机助洗剂具有显著的分散作用,能把较大的污垢分散成接近胶体粒子大小的颗粒,同时,无机助洗剂还有利于硬水的软化,它对水中的钙、镁等金属离子具有一定的螯合作用,能和所述的钙、镁离子螯合,使得所述的钙、镁离子成为不溶解于水的钙盐和镁盐而得以除去,从而提高清洗能力。
[0020] 因此,本发明的组方具有合理、经济、高效等优点。
[0021] 本发明不锈钢管水性脱脂剂中,非离子表面活性剂为脂肪胺聚氧丙烯醚、烷基酚聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任意一种,优选脂肪胺聚氧丙烯醚中的环氧丙烷的加成数为6〜10 ;烷基酚聚醚中的环氧乙烷的加成数为6〜8 ;脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的环氧乙烷的加成数为8〜10 ;上述两性离子表面活性剂为烷基二甲氨基乙酸甜菜碱类、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱中的任意一种,烷基二甲氨基乙酸甜菜碱类中的烷基部分的碳原子数优选为4〜12 ;上述螯合剂可以为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸四钠、次氮基三乙酸钠中的任意一种;上述无机助洗剂可以为磷酸三钠、偏硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、 氢氧化钠中的任意一种。
[0022] 以上采用的原料均为市售可得。
[0023] 本发明水性脱脂剂采用常规的混合搅拌方式进行制备。每100重量份的水性脱脂剂具体的制备方法可以是:将螯合剂10〜20份、无机助洗剂10〜20份逐个加入适量的水中,溶解均勻后,缓慢加入非离子表面活性剂5〜15份、两性离子表面活性剂1〜5份,边加边搅拌,最后加入剩余量的水,至上述的两组份完全溶解均勻即可,所述的非离子表面活性剂为脂肪胺聚氧丙烯醚、烷基酚聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任意一种,脂肪胺聚氧丙烯醚中的环氧丙烷的加成数为6〜10,烷基酚聚醚中的环氧乙烷的加成数为6〜8,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的环氧乙烷的加成数为8〜10,两性离子表面活性剂为烷基二甲氨基乙酸甜菜碱类、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱中的任意一种,烷基二甲氨基乙酸甜菜碱类中的烷基部分的碳原子数为4〜12,螯合剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸四钠、 次氮基三乙酸钠中的任意一种,无机助洗剂为磷酸三钠、偏硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的任意一种。
[0024] 本发明所研制的脱脂剂,在不锈钢管的脱脂工艺中,可以有效取代目前广泛使用的酸洗和有机溶剂脱脂,具有安全环保、脱脂力强,使用寿命长,使用方便、成本低的优点, 值得在不锈钢管的加工企业进行推广。本发明不仅适应国家的环保政策,同时也满足钢管生产企业的需求,另外从市场容量也会很大,经济效益比较显著。
[0025] 本发明的理化指标如下:
[0026] 外观:无色透明液体
[0027] PH值(浓度为10%水溶液):12.3〜12. 5
[0028]密度(20°C )g/ml :1. 10 〜1. 12
[0029] 在正常的使用过程中,将本发明脱脂剂稀释8-12倍,优选稀释倍数为10倍,在常温或加温条件下使用均可,优选使用温度为60-70°C,将待清洗不锈钢器件浸入该脱脂剂或将该脱脂剂注满待清洗不锈钢器件,通过浸泡、鼓泡、循环搅拌、超声波等清洗方式,一段时间后(通常为5-lOmin),具体可以根据脱脂剂的使用浓度、温度和脱脂方式确定脱脂的时间,再用清水冲洗干净即可。
[0030] 按照机械工业部的行业标准JB/T4323. 2-1999水基金属清洗剂试验方法中的脱脂剂的脱脂能力的检测标准,测试得本发明脱脂剂在实验室条件下,脱脂力大于98%。[0031 ] 与现有技术比较本发明的有益效果:
[0032] (1)安全环保。该脱脂剂使用的是金属清洗剂中普遍使用的碱盐和特殊的表面活性剂的组合,不含有毒溶剂,使用过程中没有溶剂挥发,对生产现场和操作人员基本无危害。同时配方中避免使用对水体有污染的磷酸盐和其他有毒物质,清洗废液经过污水处理后即可排放。
[0033] (2)脱脂能力强,对产品无腐蚀。经过大量实验表明,对于钢管拉拔过程中使用的轧制油有极强的脱脂能力,脱脂率大于98%,清洗后的工件表面无油珠残留,同时脱脂液对钢管表面无腐蚀。
[0034] (3)使用寿命长。经过对配方老化试验表明,每吨脱脂液至少可以对500吨不锈钢管表面的油污进行脱脂处理,并且可以维持较好的脱脂性能,避免了使用过程的频繁添加和换液。
[0035] (4)使用方便,成本低。该脱脂剂使用时仅需将不锈钢管产品浸泡到脱脂液中,在满足一定的使用条件下,就可以达到很好的脱脂效果,相对于有机溶剂脱脂,无昂贵的设备投资,使用方便,设备造价低。同时由于是稀释使用,相对于酸洗和有机溶剂直接使用来说, 更加经济和节约。
具体实施方式
[0036] 下面通过实施例对本发明作进一步说明,但本发明的内容不局限于此,以下实施例采用的原料均为市售可得。
[0037] 实施例1 :
[0038] 将次氮基三乙酸钠10g、磷酸三钠IOg依次加入60g的水中,溶解均勻后,缓慢加入环氧丙烷的加成数为10的脂肪胺聚氧丙烯醚log、烷基部分的碳原子数为12的烷基二甲氨基乙酸甜菜碱5g,边加入边搅拌,最后加入剩余5g的水,至上述的两组份完全溶解均勻即可,得到所需的IOOg水性钢管脱脂剂。
[0039] 使用方法:将本发明脱脂剂稀释10倍后,60°C条件下,将待清洗不锈钢管浸入该脱脂剂,再辅助鼓泡清洗方式,IOmin后,用清水冲洗干净。
[0040] 实施例2 :
[0041] 将柠檬酸钠15g、偏硅酸钠15g依次加入55g的水中,溶解均勻后,缓慢加入环氧乙烷的加成数为7的烷基酚聚醚10g、月桂酰胺丙基甜菜碱5g,边加入边搅拌至上述的两组份完全溶解均勻即可,得到所需的IOOg水性钢管脱脂剂。
[0042] 使用方法:将本发明脱脂剂稀释8倍后,70°C条件下,将该脱脂剂注满待清洗不锈钢器件,再辅助循环搅拌等清洗方式,5min后,用清水冲洗干净。
[0043] 实施例3 :
[0044] 将乙二胺四乙酸四钠10g、碳酸钠IOg依次加入70g的水中,溶解均勻后,缓慢加入环氧乙烷的加成数为9的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵Sg、椰油酰胺丙基甜菜碱2g,边加入边搅拌,至上述的两组份完全溶解均勻即可,得到所需的IOOg水性钢管脱脂剂。
[0045] 使用方法:将本发明脱脂剂稀释12倍后,室温条件下,将待清洗不锈钢器件浸入该脱脂剂,再辅助鼓泡、循环搅拌等清洗方式,IOmin后,用清水冲洗干净。
[0046] 实施例4 :[0047] 将柠檬酸钠20g、偏硅酸钠20g依次加入50g的水中,溶解均勻后,缓慢加入环氧丙烷的加成数为6的脂肪胺聚氧丙烯醚5g、烷基部分的碳原子数为4的烷基二甲氨基乙酸甜菜碱lg,边加入边搅拌,最后加入剩余4g的水,至上述的两组份完全溶解均勻即可,得到所需的IOOg水性钢管脱脂剂。
[0048] 使用方法:将本发明脱脂剂稀释10倍后,70°C条件下,将待清洗不锈钢管浸入该脱脂剂,再辅助超声波等清洗方式,5min后,用清水冲洗干净。
[0049] 实施例5 :
[0050] 将次氮基三乙酸钠10g、氢氧化钠20g依次加入50g的水中,溶解均勻后,缓慢加入环氧丙烷的加成数为8的脂肪胺聚氧丙烯醚15g、烷基部分的碳原子数为8的烷基二甲氨基乙酸甜菜碱lg,边加入边搅拌,最后加入剩余4g的水,至上述的两组份完全溶解均勻即可, 得到所需的IOOg水性钢管脱脂剂。
[0051] 使用方法:将本发明脱脂剂稀释10倍后,室温条件下,将待清洗不锈钢管浸入该脱脂剂,再辅助超声波等清洗方式,IOmin后,用清水冲洗干净。
[0052] 以上实施例按照机械工业部的行业标准JB/T4323. 2-1999水基金属清洗剂试验方法中的脱脂剂的脱脂能力的检测标准,测试得该脱脂剂在实验室条件下,脱脂力均大于 98%。说明书中所述稀释倍数均以重量为基准。
[0053] 为了更好地理解本发明的实质,下面将通过本发明的实施例、按照1 : 2比例进行配比的氢氟酸和硝酸作为对比例1,不锈钢管脱脂常用的溶剂型脱脂剂——三氯乙烷作为对比例2,进行对比试验来进一步说明使用本水性钢管脱脂剂对不锈钢管的轧制油的脱脂效果:
[0054] 将本发明的上述4个实施例分别加水稀释10倍配成稀释液后,取两个对比例进行脱脂能力的试验。
[0055] 试验步骤如下:
[0056] 第一步:将上述的实施例的稀释液和二个对比例分别加入六个相同容积的长槽中。
[0057] 第二步:将放入实施例的稀释液和放入对比例一的长槽进行加热,加热温度至 70°C,保温。
[0058] 第三步:将刚才轧机上轧制成型的不锈钢管,(使用的轧制油为嘉实多公司的 TDN81)截成相等长度的5段。
[0059] 第四步:将第三步得到的不锈钢管分别放入试验的长槽中,开始对比试验。
[0060] 第五步:不锈钢管在长槽中浸泡清洗5分钟后,采用人工的方式将不锈钢管的两端交替提起和放下各20次,以便于对不锈钢管的内壁进行脱脂。
[0061] 第六步:将经过上述方法脱脂后的不锈钢管分别放入70°C的清水中,浸泡晃动漂洗5分钟,放入120°C的热风烘干箱中进行烘干。
[0062] 第七步:采用肉眼观察以及白布擦拭不锈钢管内外壁的方式检查脱脂后的清洁度。试验结果如下表所示:
[0063]
Figure CN101463302BD00081
[0064] 从以上对比试验及结果可知:本不锈钢管水性脱脂剂对轧制后不锈钢管内外壁粘附的轧制油具有很好的脱脂能力,达到了原先采用的酸洗和溶剂脱脂的效果。
[0065] 本发明除在机械制造领域中使用外,还可使用于无特别限定的其它领域。

Claims (5)

1. 一种不锈钢管水性脱脂剂,其特征在于每100重量份的脱脂剂包含下述重量份的组份:非离子表面活性剂5〜15份,两性离子表面活性剂1〜5份,螯合剂10〜20份,无机助洗剂10〜20份,水余量;所述的非离子表面活性剂为脂肪胺聚氧丙烯醚、烷基酚聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任意一种;两性离子表面活性剂为烷基二甲氨基乙酸甜菜碱、 月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱中的任意一种;螯合剂为柠檬酸钠、乙二胺四乙酸四钠、次氮基三乙酸钠中的任意一种;无机助洗剂为磷酸三钠、偏硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的不锈钢管水性脱脂剂,其特征在于所述的脂肪胺聚氧丙烯醚中的环氧丙烷的加成数为6〜10。
3.根据权利要求1所述的不锈钢管水性脱脂剂,其特征在于所述的烷基酚聚醚中的环氧乙烷的加成数为6〜8。
4.根据权利要求1所述的不锈钢管水性脱脂剂,其特征在于所述的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的环氧乙烷的加成数为8〜10。
5.根据权利要求1所述的不锈钢管水性脱脂剂,其特征在于所述的烷基二甲氨基乙酸甜菜碱类中的烷基部分的碳原子数为4〜12。
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