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(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. 不銹鋼(gang)管氧化皮的組成
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)處(chu)理(li)(li)時爐內的(de)(de)(de)氣(qi)氛對(dui)不銹鋼(gang)管氧(yang)化(hua)(hua)層的(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)和成(cheng)(cheng)分有(you)很大影響,Gr-Ni奧氏體不銹鋼(gang)在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)氣(qi)氛中(zhong)加熱(re)處(chu)理(li)(li)時,形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)皮厚度要(yao)比在(zai)還原性(xing)氣(qi)氛中(zhong)加熱(re)處(chu)理(li)(li)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)層要(yao)薄許(xu)多。所以(yi),當爐內的(de)(de)(de)氣(qi)氛如果(guo)是可調(diao)的(de)(de)(de)話(hua),則要(yao)求(qiu)調(diao)整為氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)氣(qi)氛,這樣,熱(re)處(chu)理(li)(li)后的(de)(de)(de)表面酸(suan)洗就會容易一些。
在正(zheng)常(chang)情況(kuang)下,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)酸洗時(shi)的(de)(de)金屬損(sun)耗量為0.3%。為了減(jian)少不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)酸洗時(shi)金屬的(de)(de)損(sun)耗及酸洗液的(de)(de)消耗,要求Cr-Ni奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)在氧化(hua)氣(qi)氛(fen)中進行熱處(chu)理是非常(chang)必要和合理的(de)(de)。
2. 不銹鋼管氧化皮去除的方法
熱(re)處(chu)理(li)后的(de)不銹鋼管氧化皮致密(mi)而堅固(gu),比普通鋼的(de)氧化層更(geng)難以清除。常用的(de)不銹鋼氧化皮去除的(de)方法有(you)下面3種:
機械(xie)清(qing)(qing)除:一(yi)般采用彎(wan)曲、噴丸清(qing)(qing)除。
化學清除(chu):采(cai)用(yong)鹽(yan)浴(yu)、酸洗清除(chu)。
電(dian)化學清(qing)除:采用電(dian)解酸洗清(qing)除。
a. 噴丸
對于采用熱(re)軋帶鋼(gang)或鋼(gang)板加工的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)管,熱(re)處理(li)后需(xu)經噴(pen)(pen)丸除(chu)鱗后再(zai)酸(suan)洗。因為噴(pen)(pen)丸可有效地疏松、清除(chu)致(zhi)密(mi)的(de)(de)氧(yang)化(hua)皮,隨后的(de)(de)酸(suan)洗會更容易。
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)(gang)丸是(shi)的粒度為0.3mm~0.5mm的圓形球狀鑄造鋼(gang)(gang)丸。鋼(gang)(gang)丸具(ju)有較高的抗裂強度和(he)耐磨性,含碳要低,以保(bao)證(zheng)其硬(ying)而不(bu)脆,便于重復使用,鋼(gang)(gang)丸也可以是(shi)剪切鋼(gang)(gang)絲(si)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(du)在(zai)450℃左右。
鹽浴清除(chu)一般用(yong)于冷(leng)軋帶(dai)鋼或鋼板加工的(de)不銹鋼管(guan)酸(suan)(suan)洗(xi)前的(de)氧(yang)化(hua)皮清除(chu)。不銹鋼管(guan)從(cong)鹽浴爐出來后,緊接(jie)著必須要經(jing)過(guo)(guo)過(guo)(guo)熱(re)蒸氣吹(chui)刷,迫(po)使殘留(liu)融(rong)融(rong)鹽和氧(yang)化(hua)層脫(tuo)落,這樣(yang)一來,再酸(suan)(suan)洗(xi)就容易(yi)得多了(le),酸(suan)(suan)液消耗也(ye)會(hui)降(jiang)低。
3. 酸洗
酸洗(xi)是清除(chu)氧化(hua)皮常用的方(fang)法。不銹鋼管熱處理后的酸洗(xi),一般采用混合酸液(硝酸+氫氟酸)酸洗(xi)。