CN116904980A - 一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及无缝不锈钢管制品加工领域，具体公开了一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，包括以下步骤：（1）取无缝不锈钢管原件，用脱脂剂去除表面油脂，水洗去除表面灰尘、污垢，得到预处理无缝不锈钢管；（2）将预处理无缝不锈钢管用浓度为15‑25%的酸进行酸洗，酸洗完毕后进行水洗，得到酸洗后的无缝不锈钢管；（3）将酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品；所述钝化液包含以下重量份的组分：钝化剂8‑10份；有机糖苷1‑3份；硅烷偶联剂0.5‑1.5份；水80‑90份。本申请的无缝不锈钢管表面钝化层具有较高的致密性，且不易发生缝隙腐蚀，整体能够表现出优异的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本申请涉及无缝不锈钢管制品加工技术领域，更具体地说，它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，因此需要对无缝不锈钢管全面酸洗钝化，清除各类油污、锈、氧化皮、焊斑等污垢，通过清除氧化层并在其表面形成金属保护膜，大大提高不锈钢抗腐蚀性能。
酸洗是指用酸液将不锈钢表面约10μm厚的一层表面腐蚀掉，使不锈钢表面趋于一种均匀平衡，为钝化膜的形成创造有利条件。钝化是指用强氧化剂溶液时将酸洗后的不锈钢表面快速氧化，形成一层均匀致密的氧化膜，从而阻止腐蚀因子向不锈钢表面的扩散。现有在对无缝不锈钢管进行酸洗钝化的过程中，虽能够在无缝不锈钢管表面形成钝化层，但钝化层的致密性往往不佳，在钝化层的内部或表面往往会存在缝隙，且钝化层与基材间也会存在缝隙，而缝隙的存在则使钝化层在应用过程中容易引发缝隙腐蚀，进而导致钝化层被破坏，无缝不锈钢管的使用寿命大大降低。
因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。
发明内容
为了提高无缝不锈钢管表面钝化层的致密性，增强无缝不锈钢管的耐腐蚀性，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，包括以下步骤：
(1)取无缝不锈钢管原件，用脱脂剂去除表面油脂，水洗去除表面灰尘、污垢，得到预处理无缝不锈钢管；
(2)将步骤(1)中预处理无缝不锈钢管用浓度为15-25％的酸进行酸洗，酸洗完毕后进行水洗，得到酸洗后的无缝不锈钢管；
(3)将步骤(2)中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品；
所述钝化液包含以下重量份的组分：
钝化剂8-10份；
有机糖苷1-3份；
硅烷偶联剂0.5-1.5份；
水80-90份。
通过采用上述技术方案，首先去除无缝不锈钢管原件表面的油脂、灰尘、污垢后，再进行酸洗去除氧化层，酸洗完成后在钝化液中进行钝化处理，进而在无缝不锈钢管原件表面形成钝化层，得到耐腐蚀性能优异的无缝不锈钢管成品。在上述酸洗钝化处理工艺，采用有机糖苷和硅烷偶联剂辅助钝化剂进行钝化处理；其中，有机糖苷不仅能够在无缝不锈钢管表面形成完整的吸附保护膜，还能够参与钝化膜的成膜过程中，增强钝化膜的防护性能，硅烷偶联剂能够使钝化膜形成连续相结构，增强钝化膜的均匀性和致密性；而将有机糖苷和硅烷偶联剂配合，其相互间能够辅助钝化剂起到优异的复配增效作用，使无缝不锈钢管表面钝化层具有较高的致密性，且不易发生缝隙腐蚀，整体能够表现出优异的耐腐蚀性能。
优选的，步骤(2)中和步骤(3)中，预处理无缝不锈钢管在酸洗前以及酸洗后的无缝不锈钢管在钝化前，在表面均涂覆有功能助剂，功能助剂由缓蚀剂和表面活性剂组成，且缓蚀剂和表面活性剂的重量比为(6-12):1。
通过采用上述技术方案，由于采用由缓蚀剂和表面活性剂组成的功能助剂，在酸处理过程中，不易出现欠酸洗和过酸洗，使氧化层被清除的同时不易损伤无缝不锈钢管基材，便于后续进行钝化处理；而在钝化过程中，功能助剂则能够阻止无缝不锈钢管表面出现氧化，并能够使钝化层与无缝不锈钢管基材间结合的更加紧密，有利于辅助形成致密钝化层，大大减少缝隙的出现，进而使无缝不锈钢管成品在应用过程中不易出现缝隙腐蚀，整体表现出优异的耐腐蚀性能。
优选的，所述缓蚀剂为柠檬酸、磷酸、钼酸钠和硅酸钠中的一种或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，上述种类的缓蚀剂均能够在应用过程中发挥出较为稳定的作用，使酸洗过程中不易发生穿孔，并在钝化过程中协助钝化层的完整和稳定形成。
优选的，所述表面活性剂为脂肪醇聚环氧乙烷醚、烷基酚聚环氧乙烷醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基二醇酰胺和甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠中的一种或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，上述种类的表面活性剂不仅能够加速氧化层的溶解，延缓酸对无缝不锈钢管基材的腐蚀，保证酸洗后的无缝不锈钢管具有较好的表面状态，易于后续进行钝化处理；同时，在钝化处理过程中，上述种类的表面活性剂的应用，能够使钝化剂充分作用于无缝不锈钢管表面，表现出优异的钝化效果。
优选的，所述功能助剂由柠檬酸和烷基酚聚环氧乙烷醚组成。
通过采用上述技术方案，柠檬酸和烷基酚聚环氧乙烷醚在应用过程中，相互间发挥的效果较为优异稳定，能够较好的调节酸洗和钝化过程中的反应速度，保证酸洗后的无缝不锈钢管具有较好的表面状态，保证钝化后在无缝不锈钢管表面形成的钝化层具有致密的结构，使得到的无缝不锈钢管成品表现出优异的耐腐蚀性能。
优选的，步骤(3)中，将步骤(1)中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理3-5min后，取出进行打磨抛光处理，再放入钝化液中继续进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品。
通过采用上述技术方案，一方面在钝化处理的初始阶段，形成的钝化层结构并不稳定，将其进行打磨抛光处理，能够去除初期结构较差的钝化层，而再次进行钝化处理，此时钝化进程已经趋于稳定，能够形成结合紧密且结构致密的钝化层；另一方面，在进行打磨抛光后，能够提高无缝不锈钢管的电化学活性，加速钝化层的形，并使钝化层的致密性和保护性大大提高；如此，便能够使得到无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性能大大提高。
优选的，步骤(2)中，酸洗温度为30-40℃，酸洗时间为5-10min。
通过采用上述技术方案，在使用功能助剂后，上述酸洗温度和酸洗时间的控制，不仅有利于使功能助剂稳定充分的发挥作用，还能够起到较为优异的酸洗效果，使氧化层被清除的同时不易损伤无缝不锈钢管基材，为后续钝化处理的进行创造较为优异的基础条件。
优选的，步骤(3)中，将步骤(1)中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化温度为35-40℃，钝化处理3-5min后，取出进行打磨抛光处理，再放入钝化液中，并升温至50-60℃继续进行钝化处理10-15min，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品。
通过采用上述技术方案，在初期进行钝化处理的过程中，此时为调控阶段，钝化温度偏低，能够减少钝化液中有效成分的损失，且趋于稳定的钝化体系在后续钝化升温后，即使温度较高，也不易出现较大的波动，且能够保证钝化处理过程的快速稳定进行，得到品质优异稳定的无缝不锈钢管成品；同时，两次钝化温度的结合，也能够缩短整个钝化工艺的所需时间，有利于提高生产效率。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请将有机糖苷和硅烷偶联剂配合，其相互间能够辅助钝化剂起到优异的复配增效作用，使无缝不锈钢管表面钝化层具有较高的致密性，且不易发生缝隙腐蚀，整体能够表现出优异的耐腐蚀性能；
2、本申请中通过采用由缓蚀剂和表面活性剂组成的功能助剂，在酸洗过程中能够使无缝不锈钢管具有较好的表面状态，并在钝化处理后使无缝不锈钢管表面形成的钝化层具有致密的结构，进而能够大大减少缝隙的出现，进而使无缝不锈钢管成品在应用过程中不易出现缝隙腐蚀，整体表现出优异的耐腐蚀性能；
3、本申请通过在钝化处理过程中，先以较低温度钝化处理3-5min后进行打磨抛光处理，再升至较高温度继续进行钝化处理，能够在无缝不锈钢管表面形成结合紧密且结构致密的钝化层，使无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性能大大提高；并有利于同时提高生产效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各制备例、实施例中所用的原料，除特殊说明之外，其他均为市售：
脱脂剂购自为良工环保LG-100A脱脂剂；
钝化剂购自为抚顺佳化T1201型金属钝化剂；
有机糖苷购自为APG1214月桂基葡糖苷；
硅烷偶联剂为KH-560型。
实施例
实施例1
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其所用钝化液的各组分及相应的重量如表1所示，包括以下步骤：
(1)取无缝不锈钢管原件，用脱脂剂去除表面油脂，水洗去除表面灰尘、污垢，得到预处理无缝不锈钢管；
(2)将步骤(1)中预处理无缝不锈钢管用浓度为15-25％的酸进行酸洗，酸洗完毕后进行水洗，得到酸洗后的无缝不锈钢管；
(3)将步骤(2)中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品。
注：本实施例的酸浓度优选为浓度为20％的盐酸，酸洗温度为25℃，酸洗时间为15min；钝化处理的温度为45℃，钝化时间为25min；最后烘干温度为120℃，烘干时间为10min。
实施例2-3
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，所用钝化液的各组分及相应的重量如表1所示。
表1实施例1-3中所用钝化液的各组分及其重量份数(份/kg)
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 钝化剂 | 9 | 8 | 10 |
| 有机糖苷 | 2 | 1 | 3 |
| 硅烷偶联剂 | 1 | 0.5 | 1.5 |
| 水 | 85 | 80 | 90 |
实施例4
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中和步骤(3)中，预处理无缝不锈钢管在酸洗前以及酸洗后的无缝不锈钢管在钝化前，在表面均涂覆有功能助剂，功能助剂由缓蚀剂和表面活性剂组成，且缓蚀剂和表面活性剂的重量比为9:1；其中缓蚀剂为柠檬酸，表面活性剂为烷基酚聚环氧乙烷醚；同时，酸洗过程中的酸洗温度为35℃，酸洗时间为7.5min。
实施例5
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，缓蚀剂和表面活性剂的重量比为6:1。
实施例6
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，缓蚀剂和表面活性剂的重量比为12:1。
实施例7
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，功能助剂中不含有缓蚀剂。
实施例8
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，功能助剂中不含有表面活性剂。
实施例9
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，缓蚀剂为磷酸。
实施例10
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，缓蚀剂为钼酸钠。
实施例11
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，表面活性剂为脂肪醇聚环氧乙烷醚。
实施例12
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，表面活性剂为十二烷基二醇酰胺。
实施例13
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，酸洗过程中的酸洗温度为30℃，酸洗时间为10min。
实施例14
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，酸洗过程中的酸洗温度为40℃，酸洗时间为5min。
实施例15
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，酸洗过程中的酸洗温度为28℃，酸洗时间为10min。
实施例16
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例4的不同之处在于，酸洗过程中的酸洗温度为42℃，酸洗时间为5min。
实施例17
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤(3)中，将步骤(1)中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理4min后，取出用水砂纸进行打磨抛光处理至2000#，再放入钝化液中继续进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品。
实施例18
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例17的不同之处在于，钝化处理3min后再进行打磨抛光处理。
实施例19
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例17的不同之处在于，钝化处理5min后再进行打磨抛光处理。
实施例20
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例17的不同之处在于，首先在钝化温度为37.5℃下钝化处理4min，完成打磨抛光处理后，再在钝化温度为55℃下钝化处理12.5min。
实施例21
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例17的不同之处在于，首先在钝化温度为35℃下钝化处理5min，完成打磨抛光处理后，再在钝化温度为50℃下钝化处理15min。
实施例22
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例17的不同之处在于，首先在钝化温度为40℃下钝化处理3min，完成打磨抛光处理后，再在钝化温度为60℃下钝化处理10min。
对比例
对比例1
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，钝化液的组分中不含有有机糖苷。
对比例2
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，钝化液的组分中不含有硅烷偶联剂。
对比例3
一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，与实施例1的不同之处在于，钝化液的组分中不含有硅烷偶联剂和有机糖苷。
性能检测试验试验样品：以304型铬-镍奥氏体不锈钢作为无缝不锈钢管原件，规格为D108*5mm，分别使用实施例1-22和对比例1-3中的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺进行处理，得到实验样品1-22和对照样品1-3
实验方法：以腐蚀速率表征无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性能，常采用单位时间内单位面积上的重量变化表征平均腐蚀速率，其单位为g·m-2·h-1；
将无缝不锈钢管置于氯离子浓度为600mg/L的氯化钠溶液中浸泡，浸泡温度为70℃，浸泡时间为2.5h，取出进行水洗，烘干表面后，根据测试前后的重量差，和无缝不锈钢管的表面积，计算得到腐蚀速率；将实验样品1-22和对照样品1-3过上述方法依次完成测试，并将测试得到的腐蚀速率对应记录在下表2中。
表2实验样品1-22和对照样品1-3测试结果
结合实施例1-3和对比例1-3并结合表2可以看出，在钝化处理过程中使用钝化剂的基础上，添加有机糖苷和硅烷偶联剂，均能够提高无缝不锈钢成品的耐腐蚀性能，试验测得腐蚀速率相比仅使用钝化剂的情况，有了明显的降低；其中将二者复配使用时，对耐腐蚀性能的提升较为显著，且提升效果远大于二者单独使用带来的提升效果之和，能够表现出优异的复配增效作用，推断是有机糖苷和硅烷偶联剂配合，使无缝不锈钢管表面钝化层具有较高的致密性，进而大大减少了缝隙腐蚀的出现，表现出优异的的耐腐蚀性能。
结合实施例1、实施例4-6和实施例9-12并结合表2可以看出，采用由缓蚀剂和表面活性剂组成的功能助剂，在酸洗和钝化处理前对无缝不锈钢管表面进行处理，能够提高无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性，试验测得的腐蚀速率明显降低；其中当功能助剂由柠檬酸和烷基酚聚环氧乙烷醚组成，应用效果较为优异，而将柠檬酸和烷基酚聚环氧乙烷醚中的任意一种进行替换，均会导致功能助剂应用的提升效果出现明显损失。再结合实施例7-8并结合表2可以看出，将缓蚀剂和表面活性剂中的任意一种单独作为功能助剂使用，对无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性能提升均有限，且远不及二者复配带来的提升效果优异。再结合实施例13-16并结合表2可以看出，使用功能助剂后，在酸洗过程中控制酸洗温度为30-40℃，酸洗时间为5-10min，能够得到品质优异稳定的无缝不锈钢管成品，而温度低于或高于上述范围，均会导致无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性能出现损失，这是由于出现了欠酸洗和过酸洗的现象。
结合实施例1和实施例17-19并结合表2可以看出，在钝化初期的3-5min内对无缝不锈钢管打磨抛光处理后，再继续进行钝化，可以使最终得到的无缝不锈钢管成品所测得的腐蚀速率明显降低，这是由于初期钝化不稳定，且初始阶段形成的钝化层结构较差，去除后在进行钝化，有利于使钝化层的整体结构更加致密，且钝化层与无缝不锈钢管间的结合也更加紧密，表现出的耐腐蚀性能也较为优异。
结合实施例1和实施例20-22并结合表2可以看出，先以较低温度钝化处理后进行打磨抛光处理，再升至较高温度继续进行钝化处理，能够进一步提高无缝不锈钢管成品的耐腐蚀性能，说明温度的变化能够使形成的钝化层结构表现出更加优异的防护力，整体具有显著的进步。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取无缝不锈钢管原件，用脱脂剂去除表面油脂，水洗去除表面灰尘、污垢，得到预处理无缝不锈钢管；
（2）将步骤（1）中预处理无缝不锈钢管用浓度为15-25%的酸进行酸洗，酸洗完毕后进行水洗，得到酸洗后的无缝不锈钢管；
（3）将步骤（2）中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品；
所述钝化液包含以下重量份的组分：
钝化剂 8-10份；
有机糖苷 1-3份；
硅烷偶联剂 0.5-1.5份；
水80-90份。
2.根据权利要求1所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：步骤（2）中和步骤（3）中，预处理无缝不锈钢管在酸洗前以及酸洗后的无缝不锈钢管在钝化前，在表面均涂覆有功能助剂，功能助剂由缓蚀剂和表面活性剂组成，且缓蚀剂和表面活性剂的重量比为（6-12）:1。
3.根据权利要求2所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：所述缓蚀剂为柠檬酸、磷酸、钼酸钠和硅酸钠中的一种或几种的组合物。
4.根据权利要求2所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：所述表面活性剂为脂肪醇聚环氧乙烷醚、烷基酚聚环氧乙烷醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基二醇酰胺和甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠中的一种或几种的组合物。
5.根据权利要求2所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：所述功能助剂由柠檬酸和烷基酚聚环氧乙烷醚组成。
6.根据权利要求1所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：步骤（3）中，将步骤（1）中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化处理3-5min后，取出进行打磨抛光处理，再放入钝化液中继续进行钝化处理，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品。
7.根据权利要求2所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：步骤（2）中，酸洗温度为30-40℃，酸洗时间为5-10min。
8.根据权利要求6所述的无缝不锈钢管的酸洗钝化处理工艺，其特征在于：步骤（3）中，将步骤（1）中酸洗后的无缝不锈钢管浸没在钝化液中进行钝化处理，钝化温度为35-40℃，钝化处理3-5min后，取出进行打磨抛光处理，再放入钝化液中，并升温至50-60℃继续进行钝化处理10-15min，钝化处理完毕后进行水洗，并烘干后得到无缝不锈钢管成品。
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