不銹鋼管在熱處理過程中,由于受到高溫加熱的作用,內外表面被氧化,從而形成了表面氧化皮。為了提高不(bu)銹(xiu)鋼管耐腐蝕性能及表面清潔度,為以后的使用和再加工提供一個優質的表面,不銹鋼管熱處理后的表面氧化皮必須清除,清除之后并要求鈍化處理。這些,對于熱處理后的不銹鋼管是必不可少的。不銹鋼管熱處理之后表面氧化皮的清除,使其表面形成鈍化膜的工序,就是通常說的表面酸洗。
1. 不銹(xiu)鋼管氧化皮的(de)組成
不銹鋼含有鉻、鎳、鐵及少量的碳和硅,還可能有錳、鈦、鉬、鎢等元素存在,在熱處理、焊接過程中,由于高溫加熱的作用,其表面不可避免地會生成氧化皮。鉻、鎳、鐵及少量的碳和硅等元素在熱處理過程中生成的不銹鋼氧化皮結構是非常復雜的。在不銹鋼氧化皮中存在有多種多樣的氧化物結構,(表9-1),它們常常是形成氧化物固溶體,以純化學化合物形式致密地粘結在不銹鋼表面。而鉻是生成難以清除氧化皮的主要元素。不銹鋼在加熱過程中,鉻形成的氧化層,使氧的擴散變得非常困難。因為鉻形成的保護層,使FeO的生成量很少,而且FeO很少單獨存在,是以鉻尖晶石(FeO·Cr2O3)和鎳尖晶石(Fe2O3·Ni)等形式存在于氧化皮中。
熱處理后不銹鋼管表面氧化皮的厚度、特性和組成,是隨鋼中鉻含量的不同、熱處理時爐內氣氛的不同、熱處理溫度及時間的不同而不同的。如:Cr-Ni奧氏體不銹鋼的氧化皮,由表及里,依次為:Fe2O3、Fe3O4、FeO·Cr2O3。在氧化氣氛中熱處理形成的氧化皮結構較疏松、厚度較薄;而在還原氣氛中熱處理則較密實、厚度較厚。
熱(re)(re)處(chu)理(li)時爐內的(de)氣(qi)氛(fen)對不(bu)銹鋼管氧化層的(de)生成和成分有很(hen)大影響,Gr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼在氧化性(xing)氣(qi)氛(fen)中加熱(re)(re)處(chu)理(li)時,形(xing)成的(de)氧化皮厚度要(yao)比在還(huan)原性(xing)氣(qi)氛(fen)中加熱(re)(re)處(chu)理(li)形(xing)成的(de)氧化層要(yao)薄許多。所以,當爐內的(de)氣(qi)氛(fen)如果是可調(diao)的(de)話,則要(yao)求調(diao)整為氧化性(xing)氣(qi)氛(fen),這樣(yang),熱(re)(re)處(chu)理(li)后的(de)表面酸洗就(jiu)會(hui)容(rong)易一(yi)些(xie)。
在正常(chang)情(qing)況下,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管酸洗(xi)時(shi)的金屬損耗量為0.3%。為了(le)減少不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管酸洗(xi)時(shi)金屬的損耗及酸洗(xi)液的消耗,要求Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管在氧化(hua)氣氛中進行(xing)熱處理是非常(chang)必要和(he)合理的。
2. 不銹鋼管氧化皮去除的方法
熱處(chu)理后的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)氧(yang)化皮致密而堅固,比(bi)普通鋼(gang)的氧(yang)化層更(geng)難以清除(chu)。常用的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)氧(yang)化皮去除(chu)的方法有下面(mian)3種:
機械清(qing)除:一般采(cai)用彎曲、噴丸(wan)清(qing)除。
化(hua)學清除:采用鹽浴、酸洗清除。
電化學清除:采用(yong)電解酸(suan)洗清除。
a. 噴丸
對于采用熱(re)軋帶鋼或鋼板加(jia)工的(de)(de)不銹(xiu)鋼管,熱(re)處(chu)理后(hou)(hou)需經噴(pen)丸(wan)除鱗后(hou)(hou)再酸洗(xi)。因(yin)為噴(pen)丸(wan)可有效地疏松、清除致(zhi)密(mi)的(de)(de)氧化皮,隨后(hou)(hou)的(de)(de)酸洗(xi)會更容易(yi)。
不銹鋼管噴丸是采用離心力將鋼丸飛速拋射向不銹鋼工件表面,達到清除其表面氧化皮和銹蝕物的目的。噴丸是在酸洗前快速去除厚而緊密的氧化鐵皮最有效的方法,但對于不銹鋼來講,噴丸本身不是一種完全、徹底最終的清理工序,清除氧化皮的最終工序是酸洗。將噴丸和酸洗配合使用,來清除不銹鋼表面氧化皮是非常經濟和有效的。噴丸通常是使用碳鋼丸粒或剪切鋼絲段,在噴丸過程中,很可能造成鐵屑等嵌入不銹鋼表面,這將會嚴重損壞不銹鋼表面的耐腐蝕性能。除非噴丸后再采用酸洗的方法,可以除去這些雜質。這就是噴丸處理后必須進行酸洗的原因所在。
噴(pen)丸(wan)用的(de)鋼(gang)(gang)丸(wan)是的(de)粒度為0.3mm~0.5mm的(de)圓形球(qiu)狀鑄造鋼(gang)(gang)丸(wan)。鋼(gang)(gang)丸(wan)具有較(jiao)高的(de)抗裂強度和(he)耐磨性,含碳要低,以保證(zheng)其硬而不脆,便于(yu)重復使用,鋼(gang)(gang)丸(wan)也可以是剪切鋼(gang)(gang)絲段。
2. 鹽浴
鹽浴處理的目的是為了使難溶解的鉻氧化物Cr2O3轉變為易溶解的低級氧化物。不銹鋼鹽浴使用的鹽是NaNO3,反應式為:
2FeO·Cr2O3+7NaNO3→Fe2O3+4CrO3+7NaNO2
鹽浴(yu)溫度在450℃左右。
鹽(yan)浴(yu)清除一般用于冷軋帶鋼(gang)或鋼(gang)板加工的不銹鋼(gang)管酸洗(xi)前的氧化皮清除。不銹鋼(gang)管從(cong)鹽(yan)浴(yu)爐出(chu)來(lai)后,緊接著必須要(yao)經過過熱蒸氣吹(chui)刷,迫使殘留融(rong)融(rong)鹽(yan)和氧化層脫落,這樣一來(lai),再酸洗(xi)就容易得多(duo)了(le),酸液消(xiao)耗也會降低。
3. 酸洗(xi)
酸(suan)洗(xi)(xi)是清除氧化皮常用的方法(fa)。不(bu)銹鋼管熱(re)處理后的酸(suan)洗(xi)(xi),一般采(cai)用混合酸(suan)液(ye)(硝酸(suan)+氫氟酸(suan))酸(suan)洗(xi)(xi)。