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(gang)管(guan)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. 不銹鋼管氧化皮的組(zu)成(cheng)
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)處(chu)理(li)時爐內的(de)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)(fen)對不(bu)銹鋼管(guan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)層(ceng)的(de)生成和成分有很大影響,Gr-Ni奧(ao)氏體不(bu)銹鋼在氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)(fen)中加(jia)熱(re)處(chu)理(li)時,形成的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)皮厚度(du)要(yao)比在還原(yuan)性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)(fen)中加(jia)熱(re)處(chu)理(li)形成的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)層(ceng)要(yao)薄許多。所(suo)以,當爐內的(de)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)(fen)如果是(shi)可調的(de)話,則要(yao)求調整為氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)(fen)(fen),這樣,熱(re)處(chu)理(li)后的(de)表面酸(suan)洗就(jiu)會(hui)容(rong)易一些(xie)。
在(zai)正常情(qing)況下,不(bu)銹鋼管酸(suan)洗時的金(jin)屬損耗量為(wei)0.3%。為(wei)了減少不(bu)銹鋼管酸(suan)洗時金(jin)屬的損耗及酸(suan)洗液的消(xiao)耗,要求(qiu)Cr-Ni奧氏(shi)體不(bu)銹鋼管在(zai)氧(yang)化氣氛中進行熱處理是非常必要和(he)合理的。
2. 不銹鋼管氧化皮去除的方法
熱處理后(hou)的不(bu)銹鋼(gang)(gang)管氧(yang)化皮致密而(er)堅固,比(bi)普通鋼(gang)(gang)的氧(yang)化層(ceng)更難以清除。常用的不(bu)銹鋼(gang)(gang)氧(yang)化皮去(qu)除的方(fang)法有下面3種(zhong):
機械清除(chu):一般采(cai)用(yong)彎曲、噴(pen)丸清除(chu)。
化(hua)學清除:采用鹽(yan)浴(yu)、酸洗清除。
電化學清除:采用電解(jie)酸洗清除。
a. 噴丸(wan)
對(dui)于采用熱(re)軋帶鋼或鋼板加工的(de)不銹鋼管,熱(re)處理后需經(jing)噴丸除(chu)鱗(lin)后再酸(suan)洗。因為噴丸可有效地(di)疏松、清除(chu)致密(mi)的(de)氧化皮,隨(sui)后的(de)酸(suan)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(wan)用(yong)的鋼(gang)丸(wan)是的粒度(du)為0.3mm~0.5mm的圓形球狀鑄造鋼(gang)丸(wan)。鋼(gang)丸(wan)具有(you)較高的抗裂強(qiang)度(du)和耐磨性(xing),含碳(tan)要(yao)低,以保證其硬而不脆,便于重復使用(yong),鋼(gang)丸(wan)也(ye)可以是剪切鋼(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
鹽浴溫度在450℃左右。
鹽(yan)浴(yu)清除一般用于冷軋帶(dai)鋼或鋼板加工(gong)的不銹鋼管(guan)酸洗(xi)前的氧化(hua)皮清除。不銹鋼管(guan)從(cong)鹽(yan)浴(yu)爐出來(lai)后,緊(jin)接(jie)著必須要經過過熱蒸氣吹刷,迫使殘留融(rong)融(rong)鹽(yan)和氧化(hua)層脫落,這樣一來(lai),再(zai)酸洗(xi)就(jiu)容易得多了,酸液消(xiao)耗(hao)也(ye)會(hui)降(jiang)低。
3. 酸洗(xi)
酸洗(xi)(xi)是清除氧化(hua)皮常用(yong)的方法。不銹(xiu)鋼管熱處理(li)后的酸洗(xi)(xi),一般采用(yong)混(hun)合酸液(硝酸+氫氟酸)酸洗(xi)(xi)。