CN115161630A - 一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺 - Google Patents

一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其包括前处理、酸洗、清洗、钝化、清洗和烘干等步骤。钝化操作中，钝化剂包括如下组分：N‑月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2‑巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和水。本申请中，N‑月桂酰肌氨酸的非极性疏水长碳链覆盖于金属表面形成疏水屏障；四乙基硼化钠溶解于水中可形成阴离子，当不锈钢管的表面吸附了足够的阴离子，可避免可膜下的局部酸化，阻止不锈钢管腐蚀；分子构型对称的非极性四乙基硼阴离子与不锈钢管表面的N‑月桂酰肌氨酸的非极性界面具有较高的相容性从而更有利于吸附，增加膜层厚度；N‑月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2‑巯基苯并噻唑和乙二醇丁醚产生协同缓蚀作用。

Description

一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺
技术领域
本申请涉及不锈钢管表面处理的技术领域，尤其是涉及一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺。
背景技术
无缝不锈钢管在使用过程中容易接触到腐蚀性介质，会造成钢管表面由明显的腐蚀痕迹及颜色不均匀的斑痕，因此对不锈钢管表面的处理尤为关键，不锈钢管的钝化处理就是一个重要环节，表面钝化膜形成不完善，与铁离子接触造成污染，在使用过程中就会出现锈蚀现象。
针对上述中的相关技术，发明人认为目前无缝不锈钢管的耐蚀性还有待进一步提高。
发明内容
为了提高无缝不锈钢管的耐蚀性，本申请提供一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺。
本申请提供的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺采用如下的技术方案：
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，包括如下步骤：
S1.前处理：将待处理的不锈钢管进行表面检查与清洗，去除油脂和积垢并确保不锈钢管表面光滑无杂质；
S2.酸洗；使用浓度为18-20％的盐酸对不锈钢管表面进行酸洗；
S3.清洗；不锈钢管全部没入清水槽中进行清洗，清水槽中的清水保持流动状态；
S4.钝化；将不锈钢管没入由8％钝化剂和92％水混合的钝化溶液中进行钝化；
S5.清洗；重复S3的清洗操作；
S6.烘干；烘干温度为100-180℃，烘干时间为8-10min；
其中，钝化剂包括如下重量份数的组分：
80-100份N-月桂酰肌氨酸；
15-20份四乙基硼化钠；
1-2份2-巯基苯并噻唑；
1-2份乙二醇丁醚；
25-30份水。
通过采用上述技术方案，采用N-月桂酰肌氨酸有机缓蚀剂取代由于自身毒性和使用效果不佳而受到限制的无机缓蚀剂，更高效环保；N-月桂酰肌氨酸的非极性疏水长碳链覆盖于金属表面形成疏水屏障；四乙基硼化钠溶解于水中可形成阴离子，当不锈钢管的表面吸附了足够的阴离子，膜内的H+易于向膜外迁移，避免可膜下的局部酸化，使膜内碱性增强，从而有效阻止不锈钢管腐蚀；而分子构型对称的非极性四乙基硼阴离子根据相似相容的原理，与不锈钢管表面的N-月桂酰肌氨酸的非极性界面具有较高的相容性从而更有利于吸附，增加膜层厚度，提高腐蚀介质的渗入难度，减少与不锈钢管直接接触的机会；由此，通过N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠和2-巯基苯并噻唑的共同添加产生协同缓蚀作用，且经试验证明，乙二醇丁醚的进一步添加可使钝化剂的缓蚀性得到一定的提升；由此，通过钝化溶液使钢管表面形成一层致密的钝化膜，将不锈钢管与腐蚀介质完全隔开，防止不锈钢管与腐蚀介质直接接触，并使不锈钢管基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的作用，有效保护不锈钢管，提高耐蚀性，延长使用寿命。
优选的，按重量份数计，所述钝化剂还包括6-8份己二酸1-酰肼、2-4份6-十二烷酮和0.4-0.5份催化剂。
通过采用上述技术方案，己二酸1-酰肼中含有的酰肼基作为给电子体可与金属络合，且己二酸1-酰肼和6-十二烷酮的缩合产物空间位阻小，与金属的络合结构更紧密，有利于在不锈钢管表面形成更致密的保护膜；6-十二烷酮携带的长碳链可有效填补膜层缝隙，使膜层增厚，减小腐蚀速率；己二酸1-酰肼和6-十二烷酮的缩合产物携带的羧基上的氧原子存在未共用电子对，可参与与金属的键合，更有利于形成保护膜，由此增强缓蚀作用。
优选的，按重量份数比计，己二酸1-酰肼：6-十二烷酮＝4:1。
通过采用上述技术方案，当长碳链的疏水基含量过多时，会增加与金属螯合的空间位阻，影响对金属的螯合能力，无法在不锈钢管表面形成致密疏水覆盖层，从而降低缓蚀性，因此经试验得出，控制己二酸1-酰肼和6-十二烷酮的重量份数比为4:1时，缓蚀效果最为理想。
优选的，所述催化剂为磷钨酸。
优选的，按重量份数计，所述钝化剂还包括1-2份聚丙二醇二缩水甘油醚。
通过采用上述技术方案，经试验证明，添加一定量的聚丙二醇二缩水甘油醚与乙二醇丁醚复配，再与N-月桂酰肌氨酸和2-巯基苯并噻唑等混合产生协同增效，可改变不锈钢管表面的界面性质，使表面状态区域稳定，减小腐蚀速率，且在不锈钢管表面可共同吸附形成三维网状膜，填补膜层空隙，阻碍影响腐蚀反应的电荷和物质的转移，由此达到较高的耐蚀效果。
优选的，所述S2中，酸洗温度为25-30℃，酸洗时间为10-15min。
优选的，所述S4中，钝化温度为45-50℃，钝化时间为15-20min。
通过采用上述技术方案，在此工艺参数控制下生成的钝化膜具有较好的耐蚀性；随着钝化时间的增加，钝化处理后形成的膜的厚度和致密性有所增加，从而使阻抗值提高，耐蚀性提高。
优选的，所述钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑和乙二醇丁醚，在30-40℃下混合搅拌50-60min。
优选的，所述钝化剂的制备方法还包括如下步骤：
将6-8份己二酸1-酰肼、2-4份6-十二烷酮和0.4-0.5份催化剂共混，在80-90℃下搅拌反应1-2h，得到缩合产物；
将15-20份四乙基硼化钠和25-30份水混合，然后加入80-100份N-月桂酰肌氨酸、1-2份2-巯基苯并噻唑、1-2份乙二醇丁醚和1-2份聚丙二醇二缩水甘油醚，混合搅拌50-60min；再继续加入缩合产物，在30-40℃下搅拌1-1.5h。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
1.N-月桂酰肌氨酸的非极性疏水长碳链覆盖于金属表面形成疏水屏障；四乙基硼化钠溶解于水中可形成阴离子，当不锈钢管的表面吸附了足够的阴离子，膜内的H+易于向膜外迁移，避免可膜下的局部酸化，使膜内碱性增强，从而有效阻止不锈钢管腐蚀；而分子构型对称的非极性四乙基硼阴离子根据相似相容的原理，与不锈钢管表面的N-月桂酰肌氨酸的非极性界面具有较高的相容性从而更有利于吸附，增加膜层厚度，提高腐蚀介质的渗入难度，减少与不锈钢管直接接触的机会；N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠和2-巯基苯并噻唑产生协同缓蚀作用，且经试验证明，在乙二醇丁醚中钝化剂的缓蚀性有所提升；由此，将不锈钢管与腐蚀介质完全隔开，防止不锈钢管与腐蚀介质直接接触，提高耐蚀性能；
2.己二酸1-酰肼中含有的酰肼基作为给电子体可与金属络合，且己二酸1-酰肼和6-十二烷酮的缩合产物空间位阻小，与金属的络合结构更紧密，有利于在金属表面形成更致密的保护膜；6-十二烷酮携带的长碳链可有效填补膜层缝隙，使膜层增厚，减小腐蚀速率；己二酸1-酰肼和6-十二烷酮的缩合产物携带的羧基上的氧原子存在未共用电子对，可参与与金属的键合，更有利于形成保护膜，由此增强缓蚀作用；
3.当长碳链的疏水基含量过多时，会增加羧基对金属螯合的空间位阻，影响对金属的螯合能力，无法在不锈钢管表面形成致密疏水覆盖层，从而降低缓蚀性，因此经试验得出，控制己二酸1-酰肼和6-十二烷酮的重量份数比为4:1时，缓蚀效果最为理想；
4.经试验证明，添加一定量的聚丙二醇二缩水甘油醚与乙二醇丁醚复配，再与N-月桂酰肌氨酸和2-巯基苯并噻唑等混合产生协同增效，可改变金属表面的界面性质，使表面状态区域稳定，减小腐蚀速率，且在金属表面可共同吸附形成三维网状膜，填补膜层空隙，阻碍影响腐蚀反应的电荷和物质的转移，由此达到较高的耐蚀效果。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
本申请中，N-月桂酰肌氨酸由上海百舜生物科技有限公司提供；2-巯基苯并噻唑由济南汇锦川化工有限公司生产；己二酸1-酰肼由湖北鑫润德化工有限公司生产；聚丙二醇二缩水甘油醚为安徽新远科技股份有限公司生产的XY217。
以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
本实施例公开了一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，包括如下步骤：
S1.前处理：将待处理的不锈钢管进行表面检查与清洗，去除油脂和积垢并确保不锈钢管表面光滑无杂质；
S2.酸洗；使用浓度为18％的盐酸对不锈钢管表面进行酸洗，酸洗温度为25℃，酸洗时间为10min；
S3.清洗；不锈钢管全部没入清水槽中进行清洗，清水槽中的清水保持流动状态；
S4.钝化；将不锈钢管没入由8％钝化剂和92％水混合的钝化溶液中进行钝化，钝化温度为45℃，钝化时间为15min；
S5.清洗；重复S3的清洗操作；
S6.烘干；烘干温度为100℃，烘干时间为8min；
其中，钝化剂包括如下组分：N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和水；各组分含量如下表1所示。
钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑和乙二醇丁醚，在30℃下混合搅拌50min。
实施例2
本实施例公开了一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，包括如下步骤：
S1.前处理：将待处理的不锈钢管进行表面检查与清洗，去除油脂和积垢并确保不锈钢管表面光滑无杂质；
S2.酸洗；使用浓度为20％的盐酸对不锈钢管表面进行酸洗，酸洗温度为30℃，酸洗时间为15min；
S3.清洗；不锈钢管全部没入清水槽中进行清洗，清水槽中的清水保持流动状态；
S4.钝化；将不锈钢管没入由8％钝化剂和92％水混合的钝化溶液中进行钝化，钝化温度为50℃，钝化时间为20min；
S5.清洗；重复S3的清洗操作；
S6.烘干；烘干温度为180℃，烘干时间为10min；
其中，钝化剂包括如下组分：N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和水；各组分含量如下表1所示。
钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑和乙二醇丁醚，在40℃下混合搅拌60min。
实施例3
本实施例公开了一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，包括如下步骤：
S1.前处理：将待处理的不锈钢管进行表面检查与清洗，去除油脂和积垢并确保不锈钢管表面光滑无杂质；
S2.酸洗；使用浓度为19％的盐酸对不锈钢管表面进行酸洗，酸洗温度为28℃，酸洗时间为12min；
S3.清洗；不锈钢管全部没入清水槽中进行清洗，清水槽中的清水保持流动状态；
S4.钝化；将不锈钢管没入由8％钝化剂和92％水混合的钝化溶液中进行钝化，钝化温度为47℃，钝化时间为18min；
S5.清洗；重复S3的清洗操作；
S6.烘干；烘干温度为140℃，烘干时间为9min；
其中，钝化剂包括如下组分：N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和水；各组分含量如下表1所示。
钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑和乙二醇丁醚，在35℃下混合搅拌55min。
实施例4
与实施例1的区别在于，钝化剂包括如下组分：N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚、水、己二酸1-酰肼、6-十二烷酮、催化剂和聚丙二醇二缩水甘油醚；其中，催化剂为磷钨酸，各组分含量如下表1所示。
钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将己二酸1-酰肼、6-十二烷酮和催化剂共混，在80℃下搅拌反应1h，得到缩合产物；
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和聚丙二醇二缩水甘油醚，混合搅拌50min；再继续加入缩合产物，在30℃下搅拌1h。
实施例5
与实施例1的区别在于，钝化剂包括如下组分：N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚、水、己二酸1-酰肼、6-十二烷酮、催化剂和聚丙二醇二缩水甘油醚；其中，催化剂为磷钨酸，各组分含量如下表1所示。
钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将己二酸1-酰肼、6-十二烷酮和催化剂共混，在90℃下搅拌反应2h，得到缩合产物；
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和聚丙二醇二缩水甘油醚，混合搅拌60min；再继续加入缩合产物，在40℃下搅拌1.5h。
实施例6
与实施例1的区别在于，钝化剂包括如下组分：N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚、水、己二酸1-酰肼、6-十二烷酮、催化剂和聚丙二醇二缩水甘油醚；其中，催化剂为磷钨酸，各组分含量如下表1所示。
钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将己二酸1-酰肼、6-十二烷酮和催化剂共混，在85℃下搅拌反应1.5h，得到缩合产物；
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑、乙二醇丁醚和聚丙二醇二缩水甘油醚，混合搅拌55min；再继续加入缩合产物，在35℃下搅拌1.2h。
实施例7
与实施例1的区别在于，钝化剂还包括己二酸1-酰肼、6-十二烷酮和催化剂磷钨酸，各组分含量如下表2所示。
实施例8
与实施例7的区别在于，按重量份数比，己二酸1-酰肼：6-十二烷酮＝4:1，各组分含量如下表2所示。
实施例9
与实施例7的区别在于，将己二酸1-酰肼替换为聚马来酸酐，各组分含量如下表2所示。
实施例10
与实施例7的区别在于，将6-十二烷酮替换为苯乙酮，各组分含量如下表2所示。
实施例11
与实施例7的区别在于，催化剂为氯化钯，各组分含量如下表2所示。
实施例12
与实施例1的区别在于，钝化剂还包括聚丙二醇二缩水甘油醚，各组分含量如下表2所示。
实施例13
与实施例12的区别在于，将聚丙二醇二缩水甘油醚替换为OP-10，各组分含量如下表2所示。
实施例14
与实施例12的区别在于，将乙二醇丁醚替换为十二烷基硫酸钠，各组分含量如下表2所示。
实施例15
与实施例1的区别在于，钝化温度为40℃，钝化时间为10min。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，以未经酸洗钝化处理的不锈钢管作为对比例1。
对比例2
与实施例1的区别在于，将N-月桂酰肌氨酸替换为二邻甲苯硫脲。
对比例3
与实施例1的区别在于，将四乙基硼化钠替换为NaCl。
对比例4
与实施例1的区别在于，将乙二醇丁醚替换为十二烷基硫酸钠。
表1实施例1-6的组分含量表
Figure BDA0003762579970000111
Figure BDA0003762579970000121
表2实施例7-14的组分含量表
Figure BDA0003762579970000122
性能检测试验
测试方法：以腐蚀速率表征不锈钢管的耐蚀性，将不锈钢管试样分别放置于Cl-浓度为500mg/L的氯化钠溶液中浸泡，浸泡温度为60℃，浸泡2h后取出，表面擦干后室温放置24h后测试浸泡前后的重量差，计算得到腐蚀速率，腐蚀速率越小，则耐蚀性越好；测试结果如下表3所示。
表3各实施例和对比例的性能测试结果表
腐蚀速率×10<sup>-2</sup>/(g·m<sup>-2</sup>·h<sup>-1</sup>)
实施例1 7.32
实施例2 5.25
实施例3 6.74
实施例4 3.21
实施例5 1.18
实施例6 2.46
实施例7 3.58
实施例8 3.27
实施例9 5.72
实施例10 5.34
实施例11 3.79
实施例12 6.93
实施例13 7.18
实施例14 7.27
实施例15 8.46
对比例1 56.07
对比例2 14.46
对比例3 9.23
对比例4 7.78
综上所述，可以得出以下结论：
本申请通过N-月桂酰肌氨酸、四乙基硼化钠、2-巯基苯并噻唑以及乙二醇丁醚的协同得到具有较高的耐蚀性的钝化液；并进一步通过添加己二酸1-酰肼和6-十二烷酮，反应得到可与金属紧密络合，在金属表面形成更致密的保护膜的缩合产物，同时还由聚丙二醇二缩水甘油醚与乙二醇丁醚复配，再与N-月桂酰肌氨酸和2-巯基苯并噻唑等混合产生协同增效的作用，使由此钝化液钝化处理得到的不锈钢管具有较高的耐蚀性。
本具体实施方式仅仅是对本申请的解释，并非依此限制本申请的保护范围，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方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1.前处理：将待处理的不锈钢管进行表面检查与清洗，去除油脂和积垢并确保不锈钢管表面光滑无杂质；
S2.酸洗；使用浓度为18-20％的盐酸对不锈钢管表面进行酸洗；
S3.清洗；不锈钢管全部没入清水槽中进行清洗，清水槽中的清水保持流动状态；
S4.钝化；将不锈钢管没入由8％钝化剂和92％水混合的钝化溶液中进行钝化；
S5.清洗；重复S3的清洗操作；
S6.烘干；烘干温度为100-180℃，烘干时间为8-10min；
其中，钝化剂包括如下重量份数的组分：
80-100份N-月桂酰肌氨酸；
15-20份四乙基硼化钠；
1-2份2-巯基苯并噻唑；
1-2份乙二醇丁醚；
25-30份水。
2.根据权利要求1所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：按重量份数计，所述钝化剂还包括6-8份己二酸1-酰肼、2-4份6-十二烷酮和0.4-0.5份催化剂。
3.根据权利要求2所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：按重量份数比计，己二酸1-酰肼：6-十二烷酮＝4:1。
4.根据权利要求2所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：所述催化剂为磷钨酸。
5.根据权利要求1所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：按重量份数计，所述钝化剂还包括1-2份聚丙二醇二缩水甘油醚。
6.根据权利要求1所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：所述S2中，酸洗温度为25-30℃，酸洗时间为10-15min。
7.根据权利要求1所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：所述S4中，钝化温度为45-50℃，钝化时间为15-20min。
8.根据权利要求1所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于，所述钝化剂的制备方法包括如下步骤：
将四乙基硼化钠和水混合，然后加入N-月桂酰肌氨酸、2-巯基苯并噻唑和乙二醇丁醚，在30-40℃下混合搅拌50-60min。
9.根据权利要求8所述的一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于，所述钝化剂的制备方法还包括如下步骤：
将6-8份己二酸1-酰肼、2-4份6-十二烷酮和0.4-0.5份催化剂共混，在80-90℃下搅拌反应1-2h，得到缩合产物；
将15-20份四乙基硼化钠和25-30份水混合，然后加入80-100份N-月桂酰肌氨酸、1-2份2-巯基苯并噻唑、1-2份乙二醇丁醚和1-2份聚丙二醇二缩水甘油醚，混合搅拌50-60min；再继续加入缩合产物，在30-40℃下搅拌1-1.5h。
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