CN107366010A - 一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，用于处理不锈钢表面，该方法以待处理的不锈钢为阳极，利用钝化液载体固定件将含有一定添加剂的钝化液的钝化液载体固定在不锈钢表面上，以钝化液载体固定件为阴极组成相导通的两电极体系，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢表面钝化膜的优化或重构，建立高稳定钝化膜，显著增强不锈钢的耐腐蚀性能；本发明提供可实现大规模工业化应用，成本低，效果显著,可广泛应用于工业的各个领域，能够大幅提高不锈钢耐蚀性的表面处理技术。

Description

一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法

技术领域

本发明涉及一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法。

背景技术

不锈钢是一种典型的耐腐蚀合金，一般指含铬量在12％～30％的铁基合金。不锈钢综合性能优良，不仅耐蚀抗磨、外观精美，而且机械性及加工性优良，广泛应用于国防、航空、化工、石化、冶金、海洋、机械、交通、建筑、轻工、食品、医疗等各个领域，在国民经济中占有重要地位，因此，不锈钢的市场需求和使用量也在日益增长。但是，随着不锈钢材料使用环境的多样化，在某些苛刻的腐蚀环境下，不锈钢面临严重的局部腐蚀和全面腐蚀的威胁。据不完全统计，我国每年25％不锈钢设备产品因腐蚀而遭受破坏，导致停工停产、产品质量下降，造成资源的极大浪费，甚至酿成危及人身安全等灾难性事故，造成不可估量的损失。

现有技术中，不锈钢腐蚀防护技术主要有优化钢材组成，表面钝化处理，在腐蚀介质中添加缓蚀剂，表面涂层技术等，但存在以下缺陷：

1、优化钢材组成通过改变不锈钢体相内部元素组分比例增强耐蚀性能，成本较高，生产难度大；

2、表面钝化处理通过化学钝化或电解钝化提高表面耐蚀性能，这类传统的硝酸或铬酸钝化对人体有害且易污染环境；

3、由于技术的局限性，使得难以在工业现场对大型管道及设备进行处理；

4、在腐蚀介质中添加缓蚀剂主要分为钝化剂，有机缓蚀剂，气相缓蚀剂等，用量大，毒性大，形成的钝化膜不完整且耐蚀性差；

5、钢材表面涂层技术主要包括气相沉积、电沉积、激光改性、等离子改性、浸渍、渗氮和电化学聚合等，一般只能处理小尺寸的样品或工件；

6、有机涂层用于不锈钢的防腐，通常界面的结合力较低，容易产生缺陷和缝隙，导致涂层下金属局部腐蚀的加速，由于隐蔽性强，可导致突发腐蚀事故。。

因此，如何提高不锈钢管道或者不锈钢设备的使用寿命、减少突发腐蚀事故、提高资源利用率、减少环境污染，成为影响国家经济发展的重要课题，而且发展先进的不锈钢表面处理技术，有效提高不锈钢耐蚀性，具有重要学术价值和经济意义。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，本案由此产生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，用于不锈钢表面，该方法以待处理的不锈钢为阳极，利用钝化液载体固定件将含有一定添加剂的钝化液的钝化液载体固定在不锈钢表面上，以钝化液载体固定件为阴极组成相导通的两电极体系，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢表面钝化膜的优化或重构，建立高稳定钝化膜，显著增强不锈钢的耐腐蚀性能。

进一步的，该方法包括如下步骤：表面除锈脱脂、钝化液配制、钝化液载体覆盖、钝化液载体固定、工作电极连接、接通电化学电源设备；

表面除锈脱脂：对待处理的不锈钢管道及设备表面进行除锈、脱脂去油前处理；

钝化液配制：其中，钝化液包括硝酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液三种中的任意一种、任意两种的混合液或者三种溶液的混合溶液，将浓度为0.1mol/L～5mol/L的硝酸溶液、1％-20％浓度的硫酸溶液、1％-30％浓度的磷酸溶液三种中的任意一种、任意两种的混合液或者三种溶液的混合溶液配制成钝化液；

钝化液载体覆盖：将含有钝化液的钝化液载体覆盖在待处理的不锈钢表面上；

钝化液载体固定，所述钝化液载体通过钝化液载体固定件固定，钝化液载体固定件紧密缠绕并包覆在钝化液载体表面并固定，将钝化液载体固定在待处理的不锈钢表面上；

工作电极连接：将阳极导线连接至待处理的不锈钢表面，阴极导线连接至钝化液载体固定件上；

接通电化学电源设备：将阳极导线与阴极导线连接于电化学电源设备上，然后将配制好的钝化液注入钝化液载体上，保持充分湿润，并控制电流密度、控制电压、时间、温度进行的电化学处理。

进一步的，所述除锈处理可采用钝化膏除锈、酸洗除锈、机械除锈、高压气体除锈、高压水除锈、砂纸打磨除锈中的任意一种或者多种。

进一步的，所述脱脂去油处理可采用碱液清洗、超声清洗、有机溶剂清洗或电化学除油中的任意一种或者多种。

进一步的，所述钝化液中还添加少量含有Ce³⁺/Ce⁴⁺、Mo⁶⁺、W⁶⁺元素的添加剂当中的一种或者多种。

进一步的，所述钝化液载体采用吸水纤维材料，所述吸水纤维材料为吸水材料，厚度为1mm-10mm，宽度为2cm-5cm，紧密缠绕并包覆于待处理的不锈钢表面。

进一步的，所述钝化液载体固定件采用柔性网状金属材料，所述柔性网状金属材料采用Ni，W，Pb、Ti、不锈钢、石墨、金属氧化物中任意一种电极材料，其网孔大小为50目-100目。

进一步的，控制电流密度10mA/dm²-2000mA/dm²之间、控制电压在0.6V-1.8V之间、控制时间在100s-2000s之间、控制温度0℃-60℃之间进行的电化学处理。

本发明以待处理的不锈钢为阳极，利用钝化液载体固定件将含有一定添加剂的钝化液的钝化液载体固定在不锈钢表面上，以钝化液载体固定件为阴极组成相导通的两电极体系，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢表面钝化膜的优化或重构，建立高稳定钝化膜，显著增强不锈钢的耐腐蚀性能；同时设备结构简单，成本低，容易实施，可以对工作现场的不锈钢进行钝化，从而不需要再将待处理的不锈钢部件带回车间或者拆卸下来处理，提升了对现场不锈钢防腐蚀处理的便利性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明方法工作的原理图；

图2是利用本发明方法的连接方式a；

图3是利用本发明方法的连接方式b。

标号说明：

1-电化学电源设备，2-阳极导线，3-阴极导线，4-钝化液载体，5-钝化液载体固定件，6-不锈钢表面，61-管道外壁，62-设备，7-钝化液。

具体实施方式

请参阅图1，是作为本发明的最佳实施例的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，用于处理现场管道外壁61、设备62或者外形不规则的不锈钢表面6，该方法以待处理的不锈钢为阳极，利用钝化液载体固定件5将含有一定添加剂的钝化液7的钝化液载体4柔性固定于不锈钢表面6上，以钝化液载体固定件5为阴极组成相导通的两电极体系，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢表面6钝化膜的优化或重构，建立高稳定钝化膜，显著增强不锈钢的耐腐蚀性能。

同时请参阅图2至图3，是利用本发明高耐腐蚀处理方法而实现的两种连接方式，其中图2中是对不锈钢管道外壁61的表面进行处理，阳极导线2一端连接于不锈钢管道外壁61，利用钝化液载体固定件5将含有一定添加剂的钝化液7的钝化液载体4柔性包覆固定于不锈钢管道外壁61的表面上，另一端连接于钝化液载体固定件5组成相导通的两电极，接通电源，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢管道外壁61的表面钝化膜优化或者重构；图3是对设备62不锈钢表面6进行处理，与图1不同之处在于设备62不锈钢表面6为平面，直接将钝化液载体4柔性覆盖于表面即可，其余均与图1一致。

本发明的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，具体包括如下步骤：表面除锈脱脂、钝化液7配制、钝化液载体4覆盖、钝化液载体4固定、工作电极连接以及接通电化学电源设备1。

其中，表面除锈脱脂：对待处理的不锈钢管道外壁61、设备62或者不规则外形的表面进行除锈、脱脂去油前处理，除锈处理可采用钝化膏除锈、酸洗除锈、机械除锈、高压气体除锈、高压水除锈、砂纸打磨除锈中的任意一种或者多种；脱脂去油处理可采用碱液清洗、超声清洗、有机溶剂清洗或电化学除油中的任意一种或者多种。

钝化液7配制：其中，钝化液7包括硝酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液三种中的任意一种、任意两种的混合液或者三种溶液的混合溶液，将浓度为0.1mol/L～5mol/L的硝酸溶液、1％-20％浓度的硫酸溶液、1％-30％浓度的磷酸溶液三种中的任意一种、任意两种的混合液或者三种溶液的混合溶液配制成钝化液7，且在钝化液7中还添加少量含有Ce³⁺/Ce⁴⁺、Mo^{6 +}、W⁶⁺元素的添加剂当中的一种或者多种。

钝化液载体4覆盖：将含有钝化液7的钝化液载体4覆盖在待处理的不锈钢表面6上；其中，钝化液载体4采用吸水纤维材料，吸水纤维材料为吸水材料，厚度为1mm-10mm，宽度为2cm-5cm，紧密缠绕并且柔性的包覆于待处理的不锈钢表面6，紧密贴合，前后无缝隙、不重叠。

钝化液载体4固定，钝化液载体4通过钝化液载体固定件5固定，钝化液载体固定件5紧密缠绕并包覆在钝化液载体4表面并固定，将钝化液载体4固定在待处理的不锈钢表面6上，且紧密贴合钝化液载体4，两者之间无缝隙，钝化液载体固定件5不得与待处理不锈钢表面6直接接触，确保互相之间无电连接，防止短路；其中，钝化液载体固定件5采用柔性网状金属材料，柔性网状金属材料采用Ni，W，Pb、Ti、不锈钢、石墨、金属氧化物中任意一种电极材料，其网孔大小为50目-100目。

工作电极连接：将阳极导线2连接至待处理的不锈钢表面6，阴极导线3连接至钝化液载体固定件5上。

接通电化学电源设备1：将阳极导线2与阴极导线3连接于电化学电源设备1；然后将配制好的钝化液7注入钝化液载体4上，保持充分湿润，并控制电流密度10mA/dm²-2000mA/dm²之间、控制电压在0.6V-1.8V之间、控制时间在100s-2000s之间、控制温度0℃-60℃之间进行的电化学处理。

以下采用采用具体实施例对本发明一种不锈钢管道及设备62现场高耐腐蚀处理方法进行实验对比：

首先，配制1mol/L HNO₃+1mol/LH₃PO₄主溶液，同时加入0.1％的含Ce³⁺和Mo⁶⁺的混合添加剂配制成钝化液7。

在不锈钢表面6包覆吸水纤维层作为钝化液载体4，在吸水纤维层表面包覆不锈钢网作为辅助电极，在吸水纤维层中充入钝化液7，保持充分湿润，连接专用电化学处理设备62正负极，开机进行电化学处理，处理时间为10min。

将未经过上述处理样品和经过上述处理后样品分别放入在3.5％NaCl溶液中进行耐腐蚀测试，得出如下表1实验数据。

表1测试后的实验数据

表1为本发明实施例中样品在3.5％NaCl中控制不同电流密度处理后的自然腐蚀电位(E_corr)、点蚀临界电位(E_pit)、腐蚀电流密度(I_corr)、钝化电流密度(I_pass)值，其中Blank表示空白样品。

测试结果表明，经处理后不锈钢表面6钝化膜层高度稳定，在3.5％NaCl溶液中腐蚀速度相对于未处理的不锈钢样品提高了2个数量级以上，点蚀临界电位得到显著提升，耐局部腐蚀性能大幅增强，本发明简单易行、成本低、环境友好、处理效果显著、可在现场对大型不锈钢设备62进行处理，具有广泛的工业应用前景。

综上所述，本发明以待处理的不锈钢为阳极，利用钝化液载体固定件将含有一定添加剂的钝化液的钝化液载体固定在不锈钢表面上，以钝化液载体固定件为阴极组成相导通的两电极体系，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢表面钝化膜的优化或重构，建立高稳定钝化膜，显著增强不锈钢的耐腐蚀性能；钝化液载体具有吸水能力与柔性，覆盖并紧贴需要处理的不锈钢表面，同时利用钝化液载体的柔韧性及便利性，可以对工作现场的不锈钢表面进行钝化，从而不需要再将待处理的不锈钢部件带回车间或者拆卸下来处理，提升了对现场不锈钢防腐蚀处理的便利性，同时设备结构简单，成本低，容易实施，可实现大规模工业化应用，成本低，效果显著,可广泛应用于工业的各个领域，能够大幅提高不锈钢耐蚀性的表面处理技术。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，用于处理不锈钢表面，其特征在于，该方法以待处理的不锈钢为阳极，利用钝化液载体固定件将含有一定添加剂的钝化液的钝化液载体固定在不锈钢表面上，以钝化液载体固定件为阴极组成相导通的两电极体系，同时控制电流密度、电压、时间、温度进行的电化学处理，实现不锈钢表面钝化膜的优化或重构，建立高稳定钝化膜，显著增强不锈钢的耐腐蚀性能。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：表面除锈脱脂、钝化液配制、钝化液载体覆盖、钝化液载体固定、工作电极连接、接通电化学电源设备；

表面除锈脱脂：对待处理的不锈钢管道及设备表面进行除锈、脱脂去油前处理；

钝化液配制：其中，钝化液包括硝酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液三种中的任意一种、任意两种的混合液或者三种溶液的混合溶液，将浓度为0.1mol/L～5mol/L的硝酸溶液、1％-20％浓度的硫酸溶液、1％-30％浓度的磷酸溶液三种中的任意一种、任意两种的混合液或者三种溶液的混合溶液配制成钝化液；

钝化液载体覆盖：将含有钝化液的钝化液载体覆盖在待处理的不锈钢表面上；

钝化液载体固定，所述钝化液载体通过钝化液载体固定件固定，钝化液载体固定件紧密缠绕并包覆在钝化液载体表面并固定，将钝化液载体固定在待处理的不锈钢表面上；

工作电极连接：将阳极导线连接至待处理的不锈钢表面，阴极导线连接至钝化液载体固定件上；

接通电化学电源设备：将阳极导线与阴极导线连接于电化学电源设备上，然后将配制好的钝化液注入钝化液载体上，保持充分湿润，并控制电流密度、控制电压、时间、温度进行的电化学处理。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，所述除锈处理可采用钝化膏除锈、酸洗除锈、机械除锈、高压气体除锈、高压水除锈、砂纸打磨除锈中的任意一种或者多种。

4.根据权利要求2所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，所述脱脂去油处理可采用碱液清洗、超声清洗、有机溶剂清洗或电化学除油中的任意一种或者多种。

5.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，所述钝化液中还添加少量含有Ce³⁺/Ce⁴⁺、Mo⁶⁺、W⁶⁺元素的添加剂当中的一种或者多种。

6.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，所述钝化液载体采用吸水纤维材料，所述吸水纤维材料为吸水材料，厚度为1mm-10mm，宽度为2cm-5cm，紧密缠绕并包覆于待处理的不锈钢表面。

7.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，所述钝化液载体固定件采用柔性网状金属材料，所述柔性网状金属材料采用Ni，W，Pb、Ti、不锈钢、石墨、金属氧化物中任意一种电极材料，其网孔大小为50目-100目。

8.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢管道及设备现场高耐腐蚀处理方法，其特征在于，控制电流密度10mA/dm²-2000mA/dm²之间、控制电压在0.6V-1.8V之间、控制时间在100s-2000s之间、控制温度0℃-60℃之间进行的电化学处理。