奥氏体不锈钢管道酸洗钝化质量控制

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇奥氏体不锈钢管道酸洗钝化质量控制范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要

本文针对某核电工程不锈钢管道酸洗钝化质量控制，从奥氏体不锈钢的钝化原理入手，分析了钝化膜存在的意义、破坏机理和防护措施，介绍了酸洗钝化工艺、操作注意事项，明确了奥氏体不锈钢钝化膜质量的检验方法，总结了酸洗钝化中常见问题和处理措施，以方便质控人员能够详细的了解并掌握奥氏体不锈钢酸洗钝化的施工工艺和质控要点，在工作中有的放矢，切实做好质量控制。

【关键词】 核电 奥氏体不锈钢 酸洗钝化 质量检验

中图分类号：O213文献标识码： A

奥氏体不锈钢管道在加工、制作和使用过程中，因高温氧化、介质腐蚀等原因，其表面会产生明显颜色不均匀的斑痕或腐蚀痕迹，为了提高提高材料的耐腐蚀性能和美观性，延长不锈钢使用寿命。奥氏体不锈钢常常需要进行化学酸洗和钝化处理，使管道表面形成完整均匀的表面钝化膜。

1 奥氏体不锈钢酸洗钝化的原理

奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和优良的冷热加工性能，广泛用于各类具有防腐蚀和美观要求的设备、管道制造，表面的钝化膜质量和均匀性，对其耐腐蚀影响很大。

1.1 钝化原理

金属经氧化性介质处理，在其表面生成均匀致密的氧化膜，并使腐蚀速度比未处理前有显著下降的现象称金属的化学钝化。钝化机理可以用薄膜理论解释为：钝化是由于金属与氧化性介质发生电化学反应，在金属表面上生成一层薄而致密、覆盖性良好、附着力强的氧化物膜层，即“钝化膜”；钝化膜独立存在，通常是氧和金属的化合物，主要成分为CrO3、FeO与NiO，它是不锈钢防腐蚀的基本屏障，是腐蚀介质扩散的阻挡层，而并不是把金属与腐蚀介质完全隔开，钝化膜具有动态特征，通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏膜，而在氧化剂(如空气)存在时能保持或修复膜。

1.2 钝化膜的破坏

奥氏体不锈钢表面经氧化性介质钝化处理后其表面上形成的钝化膜，在具有起活化作用的Cl-、Br-、F-等卤素离子存在的条件下，易遭到破坏而失去原有的耐蚀性能和装饰性能。其中Cl-对不锈钢钝化膜的破坏作用最强，同时Cl-在水中普遍存在，这也就是奥氏体不锈钢设备使用过程中要求Cl-质量分数不超过25 μg/g的原因之一，同时要求奥氏体不锈钢不能用盐酸等高氯离子含量的酸进行酸洗。奥氏体不锈钢在化学清洗后或压力容器水试压后，若不能及时将残水清除干净，也要求使用Cl-质量分数不超过25μg/g的水冲洗设备。

2 化学清洗和钝化工艺

2.1 小型零部件或形状复杂的工件和设备，适合于采用浸泡法。优点是清洗钝化液反复使用，生成成本低，钝化时间灵活机动，清洗钝化效果直观；缺点是液体不流动，有时钝化效果不均匀，为使其均匀常采用提拉法。

2.2 大型设备表面或者焊缝周围热影响区钝化采用涂刷酸洗钝化膏的方法进行，如大型容器内外表面、塔器外壁、大口径管道外表面、板材表面等。此方法优点是用料节省，成本低廉，操作工艺简单，适合于维修和安装现场，施工灵活；缺点是钝化效果不均匀，需要手工操作，劳动环境差，施工安全性差。

2.3 大型成套装置和设备内表面清洗钝化，如双氧水成套装置、换热器、容器、塔器、管网的清洗钝化处理，常采用全充满法或喷淋法。采用此类工艺，优点是一次处理的设备数量大，涉及面广，清洗钝化剂可以反复使用，清洗钝化效果均匀；缺点是此法需要的清洗钝化剂用量较大，施工工艺复杂，操作难度大，需要操作人员具有一定的专业水准，多由专业清洗队伍负责完成。

3 奥氏体不锈钢管道酸洗钝化工艺

目前方家山核电一期扩建工程奥氏体不锈钢管道预制采用的是浸泡法酸洗钝化，现场安装采用的是酸洗钝化膏一步施工法，工艺参数如下：

3.1 浸泡法

脱脂：NaOH浓度70g/L，整个脱脂操作时间不应少于25min，脱脂后应立即采用自来水冲洗，直到PH 试纸检测为6～8。洗涤后，仔细观察部件表面水珠应均匀分布，否则重复脱脂操作。

酸洗：HF、HNO3、H2SO4。H+浓度达到4mol/L。酸洗时间在35min以上（具体时间以除尽表面灰色氧化层，显露均匀金属本色为准）。酸洗后应立即采用自来水冲洗，直到PH 试纸检测为6～8。洗涤完成后，部件表面呈现均匀的金属本色。

钝化：HNO3溶液， H+浓度达到6.35mol/L，铁离子的含量不大于40g/L。钝化时间根据环境温度控制在60min以上。奥氏体不锈钢部件完成钝化后应立即采用A 级除盐水冲洗，直到PH值为6～8。

工艺流程：脱脂―自来水冲洗―酸洗―自来水冲洗―钝化―A级除盐水水洗―钝化膜检验―干燥。

3.2 酸洗钝化膏一步法施工

工艺流程：表面清理―脱脂―涂刷清洗钝化膏―A级除盐水冲洗―检验。

机械清理：根据奥氏体不锈钢部件表面污染情况，可以使用电动角向磨光机碗型不锈钢丝刷或手工用不锈钢丝刷进行打磨除去锈蚀和受污染的表面。边使用花洒喷淋A级除盐水湿润打磨区域，边使用300目耐水砂纸进行抛光处理。机械清理后，其表面应均匀呈现银白色金属光泽。

脱脂：采用白色棉布蘸取丙酮擦拭待处理表面，使用花洒喷淋A级除盐水洗涤该表面，仔细观察表面残留水珠，若水珠非均匀分布，应重新进行脱脂。

酸洗钝化：使用毛刷或者滚筒将酸洗钝化膏均匀的涂在待处理表面上，厚度1～2mm，保持1～3h（根据温度适当掌握），钝化完后用A级除盐水湿润的白色棉布擦拭去除钝化膏，并使用花洒喷淋A级除盐水洗涤钝化表面，直至PH试纸测试6～8。

4 奥氏体不锈钢清洗钝化应注意的事项

4.1 清洗钝化前应去除焊缝及母材表面的飞溅、焊药、灰尘等。清除油污必要时可采用有机溶剂、碱洗液或中性洗涤液清洗表面，并用清水冲洗干净。

4.2 酸洗钝化操作过程中，操作人员必须仔细观察，认真控制清洗钝化温度和时间。温度低则适当延长处理时间，温度高则时间缩短。防止达不到酸洗钝化效果或过酸洗而引起材料表面过腐蚀。涂膏清洗钝化时，将膏均匀地涂刷于需要酸洗钝化的表面，一般先涂刷焊缝处，氧化皮较厚处略涂厚些。

4.3 酸洗钝化后的不锈钢表面不应有明显的腐蚀痕迹，颜色应均匀一致，不留斑纹或氧化色。钝化后要用A级除盐水彻底冲洗设备表面，不留存残液。酸洗钝化液及冲洗水中控制Cl-的质量分数不大于25μg/g，宜选用去离子水冲洗设备，酸洗钝化后对钝化表面需采用一定的保护措施，如选用聚乙烯薄覆盖或包裹，避免异金属、非金属接触及硬物接触，禁止焊接或打磨操作。

5 奥氏体不锈钢清洗和钝化质量检验方法

5.1 外观检验

奥氏体不锈钢部件的酸洗钝化最终检查验收一般采用逐件目视检查：在正常光照条件下，正常视力的检查人员仅凭裸眼或仅借助5倍放大镜进行观察，呈均匀银白色，光洁美观，其表面无明显锈斑和嵌入物，焊缝及热影响区表面不得有氧化色，不得有颜色不均匀的班痕。用pH 试纸检查材料表面残液的冲洗干净程度，pH 6～8为合格。

5.2 钝化膜均匀性检验方法

硝酸-铁氰化钾蓝点法：在清洗钝化后的不锈钢表面，任意选择3～5个测试点，待酸洗钝化表面干燥后，将硝酸-铁氰化钾试验溶液滴在贴附于待测不锈钢表面的试纸上，30s内观察滤纸出现蓝点的情况，无蓝点为合格，有蓝点为不合格。试验后也应该将试验体冲洗干净。硝酸- 铁氰化钾溶液由1 g铁氰化钾、3 mL(65% ～85% )浓硝酸和100 mL蒸馏水复配而成。该试剂因使用的是氧化性强的硝酸，对钝化膜的破坏能力较弱，所以主要反映出清洗钝化所形成钝化膜的均匀性、完整性或是否有铁离子污染等性能；但储存稳定性差，需要现用现配。

5.3 钝化膜致密性检验方法

盐酸-铁氰化钾蓝点法：在钝化后的不锈钢表面，任意选择3～5个测试点，用A级除盐水冲洗干净，棉纱擦干，然后逐点滴酸性铁氰化钾K3 [ Fe (CN) 6 ]点滴液，并用秒表记录该点滴溶液后出现蓝点的时间，根据蓝点出现的时间快慢来评定钝化膜的质量，根据同一检测面上各点出现蓝点时间的长短评定钝化膜的完整性和均匀程度。对于清洗后有特殊要求的奥氏体不锈钢材质的钝化膜质量，点滴液覆盖面内10 min内出现的蓝色小点不多于8个点为合格。测定完后，先用干布擦干点滴液再用20%的醋酸对测定点进行擦洗，然后用脱盐水或蒸馏水冲洗干净。酸性铁氰化钾点滴液由硫酸、盐酸、铁氰化钾和蒸馏水复配而成。酸性铁氰化钾点滴液破坏钝化膜后将产生深蓝色沉淀。试验完毕，立即用干布擦拭干净并涂钝化膏进行钝化处理。

酸性铁氰化钾点滴液在5～35℃下有效使用期限为7天。铁氰化钾无毒，但在加热时分解产生可能产生剧毒物HCN，所以不能在加热条件下使用。本检验方法因使用了高浓度的盐酸，对钝化膜的破坏能力很强，所以主要反映出了形成钝化膜的致密性和阻隔能力。

6 奥氏体不锈钢酸洗钝化常见问题及处理措施

6.1 管道支撑内部大面积锈迹

原因分析：由于浸泡法酸洗钝化槽液是静止的，形状比较复杂的管道，没有被钝化液浸泡到，在钝化液与空气接触的交界表面会产生锈蚀。

6.2 焊缝周围的氧化物

原因分析：管道在焊接时由于局部温度高，焊缝周围会产生一圈氧化物，钝化后车间操作人员清洗不到位，或者水枪压力不够大，没有完全把氧化物冲洗掉，造成氧化物附着在金属表面上。

6.3 钝化后表面被划伤

原因分析：造成此种问题的原因是，车间操作人员对于钝化后的管道没有做好成品保护，或者在行车吊运管道时被划伤，表面生锈。

6.4 金属表面腐蚀

原因分析：由于金属材料或者操作人员酸洗时间过长，造成管道表面被腐蚀。

6.5 处理措施

6.5.1 对于小面积锈迹或斑痕，用丙酮溶液或者不锈钢专用砂纸除去氧化物，采用刷涂钝化膏法重新钝化。钝化膏要均匀的涂在被处理的金属表面，厚度为1～2mm，钝化持续1～3小时后用A级除盐水进行水洗。

6.5.2 如果是大面积锈迹，需要重新浸泡钝化，并对槽液进行化验，查明造成不良的原因，及时整改。

6.5.3 出现金属被腐蚀的现象，需要判断是金属材料的问题还是操作人员酸洗时间过长。对于前者要管道供货商进行更换合格的管道；如果是后者，必须加强操作人员的施工工艺培训，要求其严格按照施工方案进行施工。

7 小结

奥氏体不锈钢酸洗钝化的质量控制工作是关系到后期核电厂安全运行的重点之一，希望此篇总结能对奋斗在核电事业的监理人员的工作有一定的帮助。

8 参考文献

8.1 FGNZ-880113-FCNJ《奥氏体不锈钢部件酸洗钝化施工方案》；

8.2 0401AT602 EM4.1和EM4.2奥氏体不锈钢和碳钢管道的清洁度要求；

8.3 0706AT0014 建造阶段现场清洁和清洁度；

8.4 不锈钢设备及零部件酸洗钝化技术[ J ]，余存烨，清洗世界；

8.5 容器钝化工艺的控制[ J ]，李宁，化工科技市场。