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。為了提高不銹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(gang)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。
熱處理(li)(li)時爐(lu)內的氣(qi)氛(fen)對不(bu)銹鋼(gang)管(guan)氧(yang)化(hua)層的生成和成分有很(hen)大影響,Gr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼(gang)在(zai)氧(yang)化(hua)性(xing)氣(qi)氛(fen)中(zhong)加(jia)熱處理(li)(li)時,形(xing)成的氧(yang)化(hua)皮厚度要(yao)(yao)比(bi)在(zai)還(huan)原性(xing)氣(qi)氛(fen)中(zhong)加(jia)熱處理(li)(li)形(xing)成的氧(yang)化(hua)層要(yao)(yao)薄許多。所以,當爐(lu)內的氣(qi)氛(fen)如果是可調的話,則要(yao)(yao)求調整為氧(yang)化(hua)性(xing)氣(qi)氛(fen),這樣,熱處理(li)(li)后的表面酸洗就會(hui)容(rong)易(yi)一些(xie)。
在正常(chang)情況下,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管酸(suan)洗(xi)時的金屬損(sun)耗量為0.3%。為了減(jian)少不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管酸(suan)洗(xi)時金屬的損(sun)耗及酸(suan)洗(xi)液的消耗,要求(qiu)Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管在氧化氣氛中(zhong)進(jin)行(xing)熱處(chu)理是(shi)非常(chang)必要和合理的。
2. 不銹鋼管氧化皮去除的方法
熱處理后的(de)不銹鋼(gang)管氧(yang)(yang)化皮致密(mi)而堅固,比普通鋼(gang)的(de)氧(yang)(yang)化層更難以清除(chu)。常用(yong)的(de)不銹鋼(gang)氧(yang)(yang)化皮去除(chu)的(de)方法有下面3種:
機械清(qing)除:一般采用彎曲、噴(pen)丸清(qing)除。
化學清除(chu):采(cai)用鹽浴、酸洗(xi)清除(chu)。
電化學(xue)清(qing)除:采用電解酸(suan)洗(xi)清(qing)除。
a. 噴丸
對于采用熱軋(ya)帶鋼(gang)或鋼(gang)板加(jia)工的(de)不銹鋼(gang)管,熱處理(li)后(hou)需經噴丸除鱗(lin)后(hou)再(zai)酸洗。因為噴丸可(ke)有效地疏松(song)、清除致密的(de)氧化皮,隨后(hou)的(de)酸洗會更容易(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。
噴丸用的鋼(gang)丸是(shi)的粒度為0.3mm~0.5mm的圓形球(qiu)狀鑄(zhu)造鋼(gang)丸。鋼(gang)丸具有較高的抗裂(lie)強度和耐(nai)磨性,含(han)碳要低,以保證其(qi)硬而不脆,便于重復(fu)使用,鋼(gang)丸也可(ke)以是(shi)剪切鋼(gang)絲段。
2. 鹽浴(yu)
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
鹽浴溫度(du)在450℃左右。
鹽浴(yu)(yu)清除(chu)一般(ban)用(yong)于(yu)冷軋帶(dai)鋼(gang)(gang)或鋼(gang)(gang)板(ban)加工的不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管酸(suan)(suan)洗前的氧化皮清除(chu)。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管從鹽浴(yu)(yu)爐出來后,緊接著必(bi)須要經過(guo)過(guo)熱(re)蒸氣吹刷,迫(po)使殘(can)留融融鹽和氧化層脫落,這樣一來,再酸(suan)(suan)洗就容(rong)易(yi)得多了,酸(suan)(suan)液消耗(hao)也(ye)會降低。
3. 酸洗
酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)是(shi)清除氧化皮常用的方(fang)法。不銹鋼管熱處理(li)后的酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi),一般(ban)采用混合(he)酸(suan)(suan)液(ye)(硝酸(suan)(suan)+氫氟酸(suan)(suan))酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)。