CN105331991B

CN105331991B - 一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法

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Publication number: CN105331991B
Application number: CN201510878364.4A
Authority: CN
Inventors: 张罡; 黄兴涛
Original assignee: SHENZHEN MINGLE PIPE Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN MINGLE PIPE Co Ltd
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: CN105331991A

Abstract

本发明公开了一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，包括步骤：（1）不锈钢表面预处理；（2）将不锈钢放入酸洗钝化装置内的酸洗钝化液中，同时向酸洗钝化液中持续添加稳定化的双氧水溶液，并用气体搅拌，待表面氧化皮与不锈钢分离后取出不锈钢，用清水将不锈钢上的氧化皮冲洗干净；（3）将不锈钢放入碱性中和溶液中，中和表面残余酸液；（4）将不锈钢表面清洗干净后放置空气中，待完全干燥后包装入库。本发明还公开了一种酸洗钝化装置以及酸洗钝化液，本发明能达到稳定持续的处理效果，具有处理时间短、效率高、表面质量好的特点，并且溶液稳定、使用寿命长，而且节省双氧水用量。且酸洗钝化液中不含硝酸、硝酸盐、亚硝酸盐等难于处理的物质，酸洗过程中无黄色烟雾释放到空气中，无刺激性气味，废液处理成本低、污染小。

Description

一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法

技术领域

本发明涉及一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法。

背景技术

不锈钢经过加工处理后表面经常会有黑色氧化皮和其他金属氧化物，需要酸洗并钝化，以提高其表面质量和耐腐蚀性能。

目前常用的不锈钢酸洗钝化液中通常含有较高浓度的硝酸，在使用中会有NO_x的气体释放到空气中，并且氧化皮中的铬被氧化为六价铬离子保留在溶液中，整个过程的废气、废液对环境的污染较大，治理的过程复杂，费用高。

现有一些不含硝酸的酸洗液或酸洗钝化液中使用盐酸，虽然酸洗速度快，但是盐酸易挥发，而且其中高浓度的Cl^-离子会残留在不锈钢表面，难以完全清除，对不锈钢的钝化膜有强烈的破坏作用。其他一些新型酸洗钝化技术采用乙酸酐、柠檬酸、植酸等有机物质，对环境危害小，但是存在处理时间长，处理效果不佳等缺点。CN 103882455A公布了一种主要成分为硫酸+氢氟酸+ Fe³⁺+双氧水的不锈钢酸洗液，依靠双氧水和Fe³⁺的氧化性在酸性溶液中达到酸洗的效果。但是，双氧水易分解，即使添加了稳定剂，在含较多金属离子的酸性溶液中仍然会持续分解，Fe³⁺在酸洗过程中也会被反应为Fe²⁺，当溶液中双氧水和Fe³⁺含量不足时便会失去酸洗能力。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，该一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法具有持续稳定的酸洗钝化效果，溶液寿命长，节省双氧水用量，操作简便、效率高、成本低，经处理后的不锈钢表面质量好等效果，并且酸洗过程中无黄色烟雾释放，对环境危害小，无刺激气味。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下所述：

一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）不锈钢表面预处理；

（2）将不锈钢放入酸洗钝化装置内的酸洗钝化液中，同时向酸洗钝化液中持续添加稳定化的双氧水溶液，并用气体搅拌，待表面氧化皮与不锈钢分离后取出不锈钢，用清水将不锈钢上的氧化皮冲洗干净；

（3）将不锈钢放入碱性中和溶液中，中和表面残余酸液；

（4）将不锈钢表面清洗干净后放置空气中，待完全干燥后包装入库。

上述步骤（2）中，酸洗钝化液为含硫酸、硫酸铁、氢氟酸、双氧水和少量添加剂的混合液，所述少量添加剂包括双氧水稳定剂、乌洛托品、非离子表面活性剂，其中各成分含量如下所述：

硫酸 120～200 g/L 硫酸铁55～220 g/L 氢氟酸40～60 g/L

双氧水 1～20 g/L 双氧水稳定剂1～10 g/L 乌洛托品1～5 g/L

非离子表面活性剂0.5～1 g/L。

上述双氧水稳定剂为乙醇、8-羟基喹啉、非那西丁、水杨酸、硬脂酸钠、磷酸、乙二醇单丁醚中的一种或两种的混合物。

上述非离子表面活性剂为C原子数在10～22之间的脂肪醇聚氧乙烯醚。

上述步骤（2）中，酸洗钝化装置包括酸洗钝化槽、设于酸洗钝化槽内壁上的自动控温加热器、双氧水储存罐、鼓泡装置，所述双氧水储存罐设有用于给酸洗钝化槽内进水的进水管，该进水管上设有流量控制阀，所述鼓泡装置设有用于给酸洗钝化槽内鼓泡的进气管，该进气管上设有气流控制阀，所述酸洗钝化装置在不锈钢酸洗钝化过程中可持续添加稳定化的双氧水溶液，添加量由流量控制阀控制，同时鼓泡装置向溶液中吹入空气，使溶液成分均匀，进气量由气流控制阀控制。

上述步骤（1）中，预处理包括对不锈钢进行去污、除毛刺、磨光、抛光、碱液除油处理。

上述步骤（2）中，酸洗钝化液氧化还原势≥300mV 、pH<1.5。

上述步骤（2）中，酸洗处理时间为5～60分钟，酸洗温度为20℃～70℃。

上述步骤（3）中，碱性中和液为3～5%的碳酸钠或氢氧化钠水溶液。

根据上述结构的本发明，其有益效果在于，本发明提供的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，通过持续添加稳定化的双氧水，使溶液保持适当的双氧水和Fe³⁺离子浓度，达到稳定持续的处理效果。本发明具有处理时间短、效率高、表面质量好的特点，并且溶液稳定、使用寿命长，而且节省双氧水用量。且酸洗钝化液中不含硝酸、硝酸盐、亚硝酸盐等难于处理的物质，酸洗过程中无黄色烟雾释放到空气中，无刺激性气味，废液处理成本低、污染小。

附图说明

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的说明。

图1为本发明步骤（2）中酸洗钝化装置结构示意图。

具体实施方式

本发明首先提供一种酸洗钝化装置，酸洗钝化装置包括酸洗钝化槽1、设于酸洗钝化槽1内壁上的自动控温加热器2、双氧水储存罐3、鼓泡装置5，所述双氧水储存罐3设有用于给酸洗钝化槽1内进水的进水管，该进水管上设有流量控制阀4，所述鼓泡装置5设有用于给酸洗钝化槽1内鼓泡的进气管，该进气管上设有气流控制阀6，所述酸洗钝化装置在不锈钢酸洗钝化过程中可持续添加稳定化的双氧水溶液，添加量由流量控制阀4控制，同时鼓泡装置向溶液中吹入空气，使溶液成分均匀，进气量由气流控制阀6控制。

其次本发明还提供了一种酸洗钝化液，酸洗钝化液为含硫酸、硫酸铁、氢氟酸、双氧水和少量添加剂的混合液，所述少量添加剂包括双氧水稳定剂、乌洛托品、非离子表面活性剂，其中各成分含量如下所述：

硫酸 120～200 g/L 硫酸铁55～220 g/L 氢氟酸40～60 g/L

双氧水 1～20 g/L 双氧水稳定剂1～10 g/L 乌洛托品1～5 g/L

非离子表面活性剂0.5～1 g/L。

上述非离子表面活性剂为C原子数在10～22之间的脂肪醇聚氧乙烯醚，如渗透剂JFC。

酸洗钝化液氧化还原势≥300mV 、pH<1.5。

本发明一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，包括如下步骤：

（1）不锈钢表面预处理；

（2）将不锈钢放入酸洗钝化装置内酸洗钝化液中，同时向酸洗钝化液中持续添加稳定化的双氧水溶液，并用气体搅拌，待表面氧化皮与不锈钢分离后取出，用清水将氧化皮冲洗干净；

（3）将不锈钢放入碱性中和溶液中，中和表面残余酸液；

优选地，其中步骤（1）中所述的预处理包括对不锈钢进行去污、除毛刺、磨光、抛光、碱液除油等处理；其中碱液除油可以采用本领域公知的碱液（比如氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的混合水溶液）进行化学除油或电化学除油。

酸洗钝化过程中，Fe³⁺离子在酸性环境中具有氧化作用，发生反应：2Fe³⁺+Fe→3Fe² ⁺，使氧化皮溶解或脱落。随着反应的进行，溶液中Fe³⁺离子减少，Fe²⁺增加，溶液的氧化还原势降低。当溶液使用一段时间后，氧化还原势低于300mV时，溶液的钝化能力降低，当氧化还原势低于250mV时，溶液的酸洗能力明显降低。双氧水可以将溶液中的Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺离子，提高溶液的氧化还原势，使溶液保持对不锈钢的酸洗和钝化能力。但是，双氧水在富含Fe³⁺、Cr³⁺和Ni²⁺等离子的不锈钢酸洗液中很容易分解，本发明酸洗钝化液中的双氧水一部分消耗于将Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺离子的过程，另一部分会在金属离子的催化作用下快速分解，因此新溶液的使用寿命较短，不能满足高效率生产的需求。持续添加适量稳定化的双氧水既可以避免过量双氧水的分解，又可以使溶液有足够的氧化能力，大大延长了酸洗钝化液的寿命，而且节省双氧水。双氧水的添加量由不锈钢表面积和处理时间决定，根据溶液的氧化还原势的监测，控制双氧水的添加量，使溶液的氧化还原势≥300mV即可保证良好的酸洗钝化效果。双氧水采用市售质量分数为50%的双氧水水溶液。为减缓双氧水的分解，还需要将双氧水稳定剂与50%双氧水水溶液按照质量比1：6的比例混合均匀，形成稳定化的双氧水水溶液后一起添加。优选的，稳定化的双氧水水溶液的添加速率为140～420 g/m2/h。为保证添加的双氧水在酸洗液均匀分布，还需要采用鼓泡装置对溶液进行搅拌，鼓泡装置的气流量与酸洗钝化液体积和处理时间成正比，气流速率控制在2～4m3 /m3/h。此外，酸液的消耗和额外添加的溶液都会导致酸洗钝化液的pH值下降，根据pH值检测，当PH大于1.5时，还需要添加H₂SO₄和HF，使硫酸和氢氟酸浓度保持在所述成分范围以内。

优选地，步骤（2）的酸洗处理时间为5～60分钟，酸洗温度为20℃～70℃。

优选地，步骤（3）中的碱性中和液为3～5%的碳酸钠或氢氧化钠水溶液。

实例1

304不锈钢板经1050℃固溶处理以后，表面存在氧化层，其酸洗钝化流程如下：

（1）将固溶处理后的304不锈钢板表面杂物清洗干净，放入碱液中去除表面油污后清洗；

（2）配制0.3m³的酸洗钝化液，成分为：H₂SO₄ 120 g/L、Fe₂(SO₄)₃55 g/L、HF 40 g/L、H₂O₂ 1 g/L、8-羟基喹啉1g/L、乌洛托品1g/L、渗透剂JFC 0.5g/L，置于0.4m×1m×1m的PP槽中，加热至70℃。将50%双氧水水溶液和8-羟基喹啉按6：1的比例混合均匀，放入双氧水储存罐中待用。开启鼓泡装置，气流速率设为0.6 m³/h。

（3）将6块0.6m×0.8m×0.002m的304不锈钢板完全放入酸洗钝化液中，立即开启流量控制阀门，向酸洗钝化液中添加稳定化的双氧水水溶液，添加速率为0.8kg/h，5分钟后关闭流量控制阀门，取出不锈钢板并清洗；

（4）使用3%碳酸钠溶液中和表面残余酸液；

（5）将不锈钢板表面用清水冲洗至中性后吹干表面，放置空气中至完全干燥。

经处理后的不锈钢板表面呈银白色，经铁氰化钾+硝酸的蓝点试验合格。

实例2

316不锈钢焊管，焊缝和热影响区表面有大量灰黑色氧化皮，酸洗钝化流程如下：

（1）将316不锈钢焊管表面杂物清洗干净，放入碱液中去除表面油污后清洗；

（2）配制6m³的酸洗钝化液，成分为：H₂SO₄ 160 g/L、Fe₂(SO₄)₃ 110 g/L、HF 50 g/L、H₂O₂ 10 g/L、非那西丁5g/L、乌洛托品3g/L、渗透剂JFC 1g/L，置于7m×1m×2m的PP槽中，温度为常温。将50%双氧水水溶液和非那西丁按6：1的比例混合溶解均匀，放入双氧水储存罐中待用。开启鼓泡装置，气流速率设为18 m3/h。

（3）将20根DN50长6米的316不锈钢焊管完全浸入酸洗钝化液中，立即开启流量控制阀门，向酸洗钝化液中添加稳定化的双氧水水溶液，添加速率为12kg/h， 15分钟后关闭流量控制阀门，取出不锈钢焊管并清洗；

（4）使用5%碳酸钠溶液中和表面残余酸液；

（5）将不锈钢焊管表面用清水冲洗至中性后吹干表面，放置空气中至完全干燥。

经处理后的316不锈钢焊管表面呈银白色，经铁氰化钾+硝酸的蓝点试验合格。

实例3

304不锈钢管件，经过焊接后再在1050℃热处理炉中的固溶处理，表面有致密的氧化层，酸洗钝化流程如下：

（1）将304不锈钢管件表面杂物清洗干净，放入碱液中去除表面油污后清洗；

（2）配制0.3m³的酸洗钝化液，成分为：H₂SO₄ 220 g/L、Fe₂(SO₄)₃ 220 g/L、HF 60g/L、H₂O₂ 20 g/L、非那西丁10g/L、乌洛托品5g/L、渗透剂JFC 1g/L，置于0.4m×1m×1m的PP槽中，加热至45℃。将50%双氧水水溶液和磷酸、乙二醇单丁醚按12：1：1的比例混合溶解均匀，放入双氧水储存罐中待用。开启鼓泡装置，气流速率设为1.2 m³/h。

（3）将500个DN25的304不锈钢管件完全浸入酸洗钝化液中，立即开启流量控制阀门，向酸洗钝化液中添加稳定化的双氧水水溶液，添加速率为1.65kg/h， 60分钟后关闭流量控制阀门，取出不锈钢管件并清洗；

（4）使用5%氢氧化钠溶液中和表面残余酸液；

（5）将管件内外用清水冲洗至中性后吹干表面，放置空气中至完全干燥。

经处理后的304不锈钢管件表面呈银白色，经铁氰化钾+硝酸的蓝点试验合格。

Claims

1.一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)不锈钢表面预处理；

(2)将不锈钢放入酸洗钝化装置内的酸洗钝化液中，同时向酸洗钝化液中持续添加稳定化的双氧水溶液，并用气体搅拌，待表面氧化皮与不锈钢分离后取出不锈钢，用清水将不锈钢上的氧化皮冲洗干净，所述的酸洗钝化液为含硫酸、硫酸铁、氢氟酸、双氧水和少量添加剂的混合液，所述少量添加剂包括双氧水稳定剂、乌洛托品、非离子表面活性剂，其中各成分含量如下所述：

硫酸120～200g/L 硫酸铁55～220g/L 氢氟酸40～60g/L

双氧水1～20g/L 双氧水稳定剂1～10g/L 乌洛托品1～5g/L

非离子表面活性剂0.5～1g/L；

(3)将不锈钢放入碱性中和溶液中，中和表面残余酸液；

(4)将不锈钢表面清洗干净后放置空气中，待完全干燥后包装入库。

2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于，所述双氧水稳定剂为乙醇、8-羟基喹啉、非那西丁、水杨酸、硬脂酸钠、磷酸、乙二醇单丁醚中的一种或两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂为C原子数在10～22之间的脂肪醇聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于步骤(2)中，所述的酸洗钝化装置包括酸洗钝化槽、设于酸洗钝化槽内壁上的自动控温加热器、双氧水储存罐、鼓泡装置，所述双氧水储存罐设有用于给酸洗钝化槽内进水的进水管，该进水管上设有流量控制阀，所述鼓泡装置设有用于给酸洗钝化槽内鼓泡的进气管，该进气管上设有气流控制阀，所述酸洗钝化装置在不锈钢酸洗钝化过程中可持续添加稳定化的双氧水溶液，添加量由流量控制阀控制，同时鼓泡装置向溶液中吹入空气，使溶液成分均匀，进气量由气流控制阀控制。

5.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于步骤(1)中，预处理包括对不锈钢进行去污、除毛刺、磨光、抛光、碱液除油处理。

6.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于步骤(2)中，酸洗处理时间为5～60分钟，酸洗温度为20℃～70℃。

7.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于步骤(3)中，碱性中和液为3～5％的碳酸钠或氢氧化钠水溶液。

8.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的酸洗钝化方法，其特征在于步骤(2)中，所述酸洗钝化液氧化还原势≥300mV、pH<1.5。