Травление и пассивация — это процесс обработки поверхности сердцевины нагревательных трубок из нержавеющей стали 316, который позволяет удалить поверхностную оксидную окалину, слои окисления при сварке, механическую смазку и свободные железные примеси, образующиеся во время гибки, сварки и формовки, а также восстановить плотную, однородную пассивную пленку, богатую -хромом, на металлической поверхности. Неправильное соотношение рецептуры, температура обработки, продолжительность выдержки и очистка после-обработки приведут к неполной пассивации, чрезмерной-коррозии, неровностям пассивационной пленки поверхности и остаточному загрязнению кислотой. Эти дефекты становятся предпочтительными местами возникновения точечной коррозии, щелевой коррозии и коррозионного растрескивания под напряжением в хлорид-содержащих промышленных средах. Многие производители применяют эмпирические параметры пассивации травлением без целенаправленной проверки процесса, что приводит к нестабильным антикоррозионным характеристикам разных партий нагревательных труб и частым ранним коррозионным утечкам после ввода в эксплуатацию. Таким образом, точная оптимизация параметров процесса травления и пассивации является важной технической мерой для фундаментального улучшения свойственных анти-коррозионных характеристик подложек нагревательных трубок.
Механизм усиления защиты-коррозии при травлении и пассивации можно разделить на два последовательных этапа. Стадия травления удаляет поверхностные загрязнения и дефекты окисления: смешанный кислотный раствор растворяет высокотемпературные оксидные слои,-образованные при сварке и горячей обработке, удаляет свободные частицы железа, вставленные в результате механической обработки, и стирает локальные области,-обедненные хромом, вызванные термической сенсибилизацией, устраняя потенциальные точки гальванической коррозии на поверхности трубы. На последующей стадии пассивации окислительный пассиватор способствует селективному обогащению хромовыми элементами на поверхности нержавеющей стали, образуя компактную защитную пленку из аморфного оксида хрома толщиной несколько нанометров. Эта пассивная пленка может эффективно блокировать проникновение ионов хлорида, улучшать критический потенциал питтинга материала и значительно замедлять скорость анодного растворения подложки в агрессивных средах. Неполная очистка перед травлением, слишком длительное время выдержки в кислоте и недостаточная окислительная способность пассивации непосредственно приведут к нарушению образования защитной пленки.
В этом исследовании предлагаются четыре схемы оптимизации ключевых параметров процесса травления и пассивации нагревательных трубок из нержавеющей стали 316, включая очистку перед-обработкой, контроль параметров травления смешанной кислотой, экологически-безопасную настройку параметров пассивации, а также нейтрализацию и очистку после-процесса.
Во-первых, перед обработкой кислотой выполните строгое предварительное щелочное обезжиривание-. Заготовка нагревательной трубки погружается в 5-8% щелочной обезжиривающий раствор при температуре 50-60 градусов на 15-25 минут, чтобы тщательно удалить волочильное масло, смазочно-охлаждающую жидкость и органические загрязнения с поверхности. Остатки масла изолируют контакт между кислотным раствором и матрицей из нержавеющей стали, что приводит к образованию локальных слепых зон травления и неоднородной неполной пассивации. После обезжиривания необходима непрерывная промывка циркулирующей деионизированной водой до тех пор, пока на поверхности не останется масляной пленки, чтобы избежать попадания щелочных веществ в травильную ванну и изменения эффективной концентрации раствора кислоты.
Во-вторых, оптимизируйте рецептуру смешанного травления, температуру и продолжительность замачивания. Используйте травильный раствор с низким содержанием-плавиковой кислоты, чтобы избежать чрезмерного водородного охрупчивания холодно-изогнутых и сваренных нагревательных труб. Рекомендуемое соотношение — азотная кислота в сочетании с небольшим количеством плавиковой кислоты, температура обработки контролируется от 25 до 40 градусов, а время выдержки составляет от 5 до 12 минут. Для толстых оксидных слоев на сварных швах можно применить местное травление щеткой, чтобы соответствующим образом продлить время воздействия; Строго запрещено длительное-вымачивание, превышающее 15 минут, во избежание межкристаллитной сверх-коррозии и увеличения шероховатости поверхности. Своевременно фильтруйте травильный раствор для удаления взвешенного металлического шлама и регулярно пополняйте кислоту для стабилизации эффективности травления каждой партии заготовок.
В-третьих, выберите раствор для пассивации окружающей среды-на основе азотной кислоты, чтобы установить стандартизированные параметры процесса. В растворе пассивации используется 20-25% водный раствор азотной кислоты, температура пассивации поддерживается при комнатной температуре до 45 градусов, а время выдержки контролируется от 20 до 40 минут. Более высокая температура может ускорить образование пассивной пленки, но слишком высокая температура приведет к чрезмерному окислению и рыхлой структуре пленки. Пассивацию необходимо проводить в среде,-свободной от пыли, чтобы предотвратить прилипание твердых частиц к поверхности трубки и образование дефектов пленки. Хромат-содержащие пассивирующие агенты исключены для удовлетворения промышленных требований по охране окружающей среды, обеспечивая при этом однородность и компактность пассивной пленки,-богатой хромом.
В-четвертых, полная нейтрализация и многоступенчатая-промывка водой высокой-чистоты-. После пассивации заготовку сначала замачивают в резервуаре для нейтрализации разбавленной щелочи для нейтрализации остаточной поверхностной кислотной жидкости, затем повторно промывают деионизированной водой до тех пор, пока пленка поверхностной воды не станет непрерывной и не будет иметь фрагментации. Наконец, используется сушка горячим воздухом при температуре ниже 80 градусов, чтобы избежать остатков пятен от воды, которые могут вызвать локальное обогащение кислотой и повредить вновь образованную пассивную пленку. Заготовки можно герметизировать и складировать только после полного высыхания во избежание загрязнения атмосферы и вторичного загрязнения поверхности.
Проверка периодического испытания в солевом тумане показывает, что нагревательные трубы, обработанные с использованием оптимизированных параметров травления и пассивации, могут выдерживать более 1200 часов испытаний в нейтральном солевом тумане без точечной коррозии, а их критический потенциал точечной коррозии увеличивается более чем на 180 мВ по сравнению с заготовками, обработанными эмпирическими не-стандартными процессами. Данные по эксплуатации доказывают, что стандартизированные пассивированные нагревательные трубы имеют средний срок службы более чем в два раза дольше, чем изделия с нестандартной обработкой в цехах с высоким содержанием-хлоридов. В заключение, предварительная обработка щелочным обезжириванием, точный контроль параметров травления, настройка процесса пассивации окружающей среды и многоступенчатая нейтрализующая промывка могут составить полный набор стандартизированных спецификаций обработки поверхности. Оптимизированная технология травления и пассивации создает высоко-стабильный анти-коррозионный барьер на поверхности нагревательных трубок из нержавеющей стали 316, эффективно предотвращая локальную коррозию, вызванную поверхностными дефектами, и значительно повышая долгосрочную-надежность эксплуатации промышленного отопительного оборудования в различных агрессивных условиях эксплуатации.
