CN109136902A - 一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，涉及不锈钢管，其技术方案要点包括如下步骤：S1机械整平：对不锈钢管进行磨光、抛光；S2清洁：将不锈钢管浸入除油剂中脱脂除油，持续20‑30min，捞出后用清水冲洗干净；S3酸洗：将不锈钢管浸入酸性溶液中酸洗15‑30min，捞出后用清水冲洗干净，倾斜搁置，晾干；S4钝化处理：将不锈钢管浸入钝化剂中，持续45‑60min，温度40‑45℃，捞出后用清水冲洗干净，擦干；所述钝化剂包括如下重量份的组分：植酸6‑9份、硅烷偶联剂0.5‑1份、柠檬酸3‑5份、双氧水18‑22份、缓蚀剂2‑3份、水150‑170份。不锈钢管钝化处理后的钝化层抗腐蚀性能强，且钝化剂安全环保。

Description

一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺
技术领域
本发明涉及不锈钢领域，特别涉及一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺。
背景技术
不锈钢管由于优良的力学性能、机械加工性能和抗腐蚀性能而广泛应用于各个行业。不锈钢管抗腐蚀性来自于自身合金中的铬、镍，使不锈钢氧化后能够生成一层致密的氧化膜，即钝化层，进而降低其在氧化性介质中的腐蚀速度。但是不锈钢并非绝对不锈，接触一定的化学制品或海洋性气候时容易产生点状腐蚀，若无电镀或其他涂层要求，一般都要经过钝化处理，才能当成品使用。
公告号为CN101643907B的中国专利公开了一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，包括如下步骤：(1)将不锈钢坯管的外表面抛光，(2)用轧机对不锈钢坯管进行轧制，(3)用高压水枪喷射柴油对成品不锈钢管进行内外清洗，(4)将成品不锈钢管浸泡在脱脂除油剂中进行脱脂除油，(5)用清水对捞出的成品不锈钢管进行清洗，(6)将不锈钢管倾斜搁置，(7)晾干后的成品不锈钢管进连续式加热炉中加热，(8)成品不锈钢管再在热处理炉中进行无氧化热处理，温度为1050℃，在出炉时冷却成品不锈钢管到30℃-40℃，(9)将成品不锈钢管在钝化液中浸泡钝化，(10)用清水对钝化后的成品不锈钢管清洗，包装。
上述不锈钢管抛光清洗后，经过钝化处理，使得不锈钢管表面形成的钝化层抗腐蚀性能加强。目前常用的钝化液一般是浓硝酸、铬酸等强氧化剂，一方面存在较高的安全隐患，另一方面污染环境，不够环保。因此钝化液采用柠檬酸和双氧水的方式渐渐流行，其具有处理时间短、安全且环保的优点，但是钝化效果不太理想有待改进。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，不锈钢管钝化处理后的钝化层抗腐蚀性能强，且钝化剂安全环保。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，包括如下步骤：
S1机械整平：对不锈钢管进行磨光、抛光；
S2清洁：将不锈钢管浸入除油剂中脱脂除油，持续20-30min，捞出后用清水冲洗干净；
S3酸洗：将不锈钢管浸入酸性溶液中酸洗15-30min，捞出后用清水冲洗干净，倾斜搁置，晾干；
S4钝化处理：将不锈钢管浸入钝化剂中，持续45-60min，温度40-45℃，捞出后用清水冲洗干净，擦干；
所述钝化剂包括如下重量份的组分：
植酸 6-9份；
硅烷偶联剂 0.5-1份；
柠檬酸 3-5份；
双氧水 18-22份；
缓蚀剂 2-3份；
水 150-170份。
通过采用上述技术方案，不锈钢管钝化处理前先经过磨光、抛光，去除其表面毛刺、划伤、焊瘤等，以提高表面平整度，再去除其表面的油污，接着经过酸洗，去除不锈钢管生产加工过程中形成的氧化皮。而氧化皮由氧化铁、氧化铬、氧化亚铁等多种氧化物复合而成，其复杂性会破坏膜层的完整性，会加速不锈钢管表面的电化学腐蚀。因此不锈钢管经过上述处理后表面高度清洁和平整，再进行钝化处理，可产生稳定致密的钝化层，抗腐蚀性能力提高。
植酸学名为环己六醇六磷酸酯，含有24个氧原子、12个羟基和6个磷酸酯基，均可以同金属配位，而生成多个螯合环，得到一层致密的钝化层，有效地阻止腐蚀性介质进入。硅烷偶联剂作为连接体，可以接枝在植酸表面，一方面提高钝化层和不锈钢之间的连接强度，另一方面形成的植酸-硅烷复合膜层更加致密，抗腐蚀性强，不锈钢可以长时间处于盐雾环境下。同时钝化层中含有磷羟基、酯基等活性基团，可与有机涂料中的极性基团反应，进而便于有机涂料牢固地粘附在不锈钢表面，从而有助于重防腐涂料涂刷以适用于海洋等恶劣环境。
柠檬酸对铁的活性比对铬、镍强，可以有效地去除不锈钢表面的铁，而双氧水具有强氧化性，可使不锈钢更好地形成稳定的氧化膜。植酸在钝化剂中提供酸性环境且可络合游离金属离子，进而起到稳定双氧水的作用，避免双氧水未与不锈钢反应前分解的麻烦。钝化剂的各组分均具有环保特性，不会对环境造成污染。
本发明进一步设置为：所述钝化剂包括 2-5份钼酸钠。
通过采用上述技术方案，钼酸钠是一种弱氧化性缓蚀剂，而提高不锈钢抗腐蚀性，并且钼酸钠和植酸之间具有协同作用，形成有机-无机复合钝化层，抗腐蚀性大大提高。
本发明进一步设置为：所述缓蚀剂为月桂酰肌氨酸。
通过采用上述技术方案，月桂酰肌氨酸通过酰胺和羧基在不锈钢表面形成五元环结构的螯合型吸附，可以使不锈钢在盐水环境下的耐腐蚀性提高，并且钝化处理时起到保护不锈钢的作用。钼酸钠和月桂酰肌氨酸之间具有协同作用，缓蚀性大大提高。
本发明进一步设置为：所述缓蚀剂还包括羟基乙叉二膦酸，所述羟基乙叉二膦酸和月桂酰肌氨酸的重量份之比为1:1。
通过采用上述技术方案，羟基乙叉二膦酸和月桂酰肌氨酸之间具有协同作用，可大大提高缓蚀性能。
本发明进一步设置为：所述钝化剂包括1-3份纳米二氧化钛，其粒径为50-100nm。
通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛具有优良的耐液体注入特性，填充在钝化层的分子间隙中，可以提高钝化层的致密性，进而提高不锈钢的抗腐蚀性；纳米二氧化钛自身具有的电学特性，使其在太阳光直射时可以起到电化学保护中的阳极作用，其产生的自由电子可以直接进入到不锈钢而补充由于腐蚀作用丢失的自由电子，从而保持金属特性的稳定，而无法移动的空穴则与介质中的化学组分反应而生成活性基团。纳米二氧化钛还可与钝化层中的氧化铬产生协同作用，提高其抗腐蚀性能。
本发明进一步设置为：所述钝化剂包括1-2份偏钒酸铵。
通过采用上述技术方案，偏钒酸铵可作为成膜促进剂，有利于植酸在不锈钢表面形成钝化层。
本发明进一步设置为：所述除油剂包括10-14份氢氧化钠、4-7份磷酸钠、3-7份碳酸钠、0.5-2份硅酸钠、80-100份水。
通过采用上述技术方案，具有较好的除油效果，以便于后续钝化处理。
本发明进一步设置为：所述S2清洁中温度控制在70-90℃。
本发明进一步设置为：所述酸性溶液包括15-25份硝酸、8-11份硫酸、1-3份氢氟酸。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.钝化处理之前不锈钢经过表面处理，进而提高其钝化效果，抗腐蚀性提高；
2.钝化剂在原有柠檬酸-双氧水体系中添加了植酸、硅烷偶联剂、纳米二氧化钛等组分，保证其环保无污染特性的同时大大提高抗腐蚀性。
附图说明
图1是实施例的结构示意图。
附图标记说明：1、不锈钢管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，待处理不锈钢管1结构如图1所示，其处理工艺包括如下步骤：
S1机械整平：利用磨光机对不锈钢管1进行磨光，去掉其表面的毛刺、锈蚀、划伤、焊瘤，提高表面平整度，再通过抛光机对不锈钢管1进行抛光，减少其表面粗糙度，获得光亮平整的外观；
S2清洁：将不锈钢管1浸入除油剂中脱脂除油，持续30min，温度90℃，捞出后用清水冲洗干净，除油剂包括14份氢氧化钠、7份磷酸钠、7份碳酸钠、2份硅酸钠、100份水。；
S3酸洗：将不锈钢管1浸入酸性溶液中酸洗30min，捞出后用清水冲洗干净，倾斜搁置，晾干，酸性溶液包括25份硝酸、11份硫酸、3份氢氟酸；
S4钝化处理：将不锈钢管1浸入钝化剂中，持续60min，温度45℃，捞出后用清水冲洗干净，擦干；
钝化剂包括如下重量份的组分：
植酸 9份；
硅烷偶联剂 1份；
柠檬酸 5份；
双氧水 22份；
缓蚀剂 3份，缓蚀剂由月桂酰肌氨酸和羟基乙叉二膦酸按重量份之比1:1配比而成；
水 170份；
钼酸钠 5份；
纳米二氧化钛 3份，其粒径为100nm；
偏钒酸铵 2份。
实施例二：
一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，待处理不锈钢管1结构如图1所示，其处理工艺包括如下步骤：
S1机械整平：利用磨光机对不锈钢管1进行磨光，去掉其表面的毛刺、锈蚀、划伤、焊瘤，提高表面平整度，再通过抛光机对不锈钢管1进行抛光，减少其表面粗糙度，获得光亮平整的外观；
S2清洁：将不锈钢管1浸入除油剂中脱脂除油，持续20min，温度70℃，捞出后用清水冲洗干净，除油剂包括10份氢氧化钠、4份磷酸钠、3份碳酸钠、0.5份硅酸钠、80份水。；
S3酸洗：将不锈钢管1浸入酸性溶液中酸洗15min，捞出后用清水冲洗干净，倾斜搁置，晾干，酸性溶液包括15份硝酸、8份硫酸、1份氢氟酸；
S4钝化处理：将不锈钢管1浸入钝化剂中，持续45min，温度40℃，捞出后用清水冲洗干净，擦干；
钝化剂包括如下重量份的组分：
植酸 6份；
硅烷偶联剂 0.5份；
柠檬酸 3份；
双氧水 18份；
缓蚀剂 2份，缓蚀剂由月桂酰肌氨酸和羟基乙叉二膦酸按重量份之比1:1配比而成；
水 150份；
钼酸钠 2份；
纳米二氧化钛 1份，其粒径为50nm；
偏钒酸铵 1份。
实施例三：
一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，待处理不锈钢管1结构如图1所示，其处理工艺包括如下步骤：
S1机械整平：利用磨光机对不锈钢管1进行磨光，去掉其表面的毛刺、锈蚀、划伤、焊瘤，提高表面平整度，再通过抛光机对不锈钢管1进行抛光，减少其表面粗糙度，获得光亮平整的外观；
S2清洁：将不锈钢管1浸入除油剂中脱脂除油，持续25min，温度80℃，捞出后用清水冲洗干净，除油剂包括12份氢氧化钠、5份磷酸钠、5份碳酸钠、1份硅酸钠、90份水。；
S3酸洗：将不锈钢管1浸入酸性溶液中酸洗20min，捞出后用清水冲洗干净，倾斜搁置，晾干，酸性溶液包括20份硝酸、10份硫酸、2份氢氟酸；
S4钝化处理：将不锈钢管1浸入钝化剂中，持续55min，温度42℃，捞出后用清水冲洗干净，擦干；
钝化剂包括如下重量份的组分：
植酸 8份；
硅烷偶联剂0.8份；
柠檬酸4份；
双氧水20份；
缓蚀剂 2.5份，缓蚀剂由月桂酰肌氨酸和羟基乙叉二膦酸按重量份之比1:1配比而成；
水 160份；
钼酸钠 3份；
纳米二氧化钛 2份，其粒径为75nm；
1.5份偏钒酸铵。
实施例四：
与实施例三不同的是，钝化剂不包括钼酸钠。
实施例五：
与实施例三不同的是，缓蚀剂为月桂酸肌氨酸。
实施例六：
与实施例三不同的是，钝化剂不包括纳米二氧化钛。
实施例七：
与实施例三不同的是，钝化剂不包括偏钒酸铵。
对比例一：
与实施例三不同的是，钝化剂不包括植酸。
对比例二：
与实施例三不同的是，钝化剂不包括硅烷偶联剂。
对比例三：
与实施例三不同的是，钝化剂不包括缓蚀剂。
对比例四：
与实施例三不同的是，不锈钢管不进行抗腐蚀处理。
不锈钢管抗腐蚀性能测试：
根据国家行业标准《GB/T 25150-2010-T》中记载的蓝点法，对不锈钢管钝化层质量进行测试，记录滴液变篮的时间，所得结果见表1。
根据国家行业标准《GB/T 6461-2002》中记载的方法，对不锈钢管抗中性盐雾性能进行测试，记录下24H后的锈蚀面积占比，所得结果见表1。
根据国家行业标准《GB/T 17897-1999》中记载的方法，对不锈钢管抗三氯化铁点腐蚀性能进行测试，计算出腐蚀速率，所得结果见表1。
表1
变色时间(s) 锈蚀面积(%) 腐蚀速率(mg/cm<sup>2</sup>*h<sup>-1</sup>)
实施例一 1315 0 1.21
实施例二 1292 0 1.53
实施例三 1253 0 1.49
实施例四 930 3 2.67
实施例五 1195 0 1.67
实施例六 862 4 3.57
实施例七 1211 0 1.51
对比例一 572 6 5.13
对比例二 1131 1 1.76
对比例三 1051 2 3.91
对比例四 8 68 97.63
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1机械整平：对不锈钢管(1)进行磨光、抛光；
S2清洁：将不锈钢管(1)浸入除油剂中脱脂除油，持续20-30min，捞出后用清水冲洗干净；
S3酸洗：将不锈钢管(1)浸入酸性溶液中酸洗15-30min，捞出后用清水冲洗干净，倾斜搁置，晾干；
S4钝化处理：将不锈钢管(1)浸入钝化剂中，持续45-60min，温度40-45℃，捞出后用清水冲洗干净，擦干；
所述钝化剂包括如下重量份的组分：
植酸 6-9份；
硅烷偶联剂 0.5-1份；
柠檬酸 3-5份；
双氧水 18-22份；
缓蚀剂 2-3份；
水 150-170份。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述钝化剂包括 2-5份钼酸钠。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述缓蚀剂为月桂酰肌氨酸。
4.根据权利要求3所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述缓蚀剂还包括羟基乙叉二膦酸，所述羟基乙叉二膦酸和月桂酰肌氨酸的重量份之比为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述钝化剂包括1-3份纳米二氧化钛，其粒径为50-100nm。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述钝化剂包括1-2份偏钒酸铵。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述除油剂包括10-14份氢氧化钠、4-7份磷酸钠、3-7份碳酸钠、0.5-2份硅酸钠、80-100份水。
8.根据权利要求7所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述S2清洁中温度控制在70-90℃。
9.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的抗腐蚀后处理工艺，其特征在于：所述酸性溶液包括15-25份硝酸、8-11份硫酸、1-3份氢氟酸。
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