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. 不銹鋼管氧化皮的組成
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。
熱處理(li)(li)時爐(lu)內(nei)的氣(qi)(qi)氛(fen)對不銹鋼管氧(yang)(yang)化層的生成(cheng)和成(cheng)分有很大影響,Gr-Ni奧氏體不銹鋼在氧(yang)(yang)化性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)中(zhong)加熱處理(li)(li)時,形成(cheng)的氧(yang)(yang)化皮厚度(du)要(yao)(yao)比在還原性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen)中(zhong)加熱處理(li)(li)形成(cheng)的氧(yang)(yang)化層要(yao)(yao)薄許多。所以,當爐(lu)內(nei)的氣(qi)(qi)氛(fen)如果(guo)是可(ke)調(diao)的話,則要(yao)(yao)求(qiu)調(diao)整為(wei)氧(yang)(yang)化性(xing)氣(qi)(qi)氛(fen),這樣,熱處理(li)(li)后的表面酸洗就會容易(yi)一些。
在正(zheng)常(chang)情況(kuang)下,不銹鋼(gang)(gang)管酸洗時(shi)的(de)(de)金(jin)屬(shu)損耗量為0.3%。為了減少不銹鋼(gang)(gang)管酸洗時(shi)金(jin)屬(shu)的(de)(de)損耗及酸洗液的(de)(de)消(xiao)耗,要(yao)求Cr-Ni奧氏體不銹鋼(gang)(gang)管在氧化氣(qi)氛(fen)中進行熱處理(li)是非(fei)常(chang)必要(yao)和合理(li)的(de)(de)。
2. 不銹鋼管氧化皮去除的方法
熱處理后的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管氧化皮(pi)致密而堅固,比普通鋼(gang)的(de)氧化層更(geng)難以清除。常(chang)用的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)氧化皮(pi)去除的(de)方法有(you)下面3種:
機械清除:一般采用(yong)彎曲、噴丸清除。
化學清除:采用鹽浴(yu)、酸洗清除。
電化學清除:采用(yong)電解酸洗清除。
a. 噴丸
對于采用熱軋帶鋼(gang)(gang)或(huo)鋼(gang)(gang)板加工的不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan),熱處理后需(xu)經噴(pen)丸除鱗后再酸(suan)洗(xi)。因為噴(pen)丸可(ke)有效地疏松、清除致(zhi)密(mi)的氧化(hua)皮,隨后的酸(suan)洗(xi)會更容(rong)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(wan)用的鋼丸(wan)是的粒度為0.3mm~0.5mm的圓形球狀鑄造鋼丸(wan)。鋼丸(wan)具(ju)有較高的抗裂強度和耐磨性,含碳(tan)要低,以保證其硬而不脆(cui),便于重復使用,鋼丸(wan)也可(ke)以是剪切(qie)鋼絲段。
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(yan)浴溫(wen)度在450℃左右。
鹽浴(yu)清除一(yi)般用于冷軋帶鋼或鋼板加工(gong)的不(bu)銹鋼管酸洗(xi)前的氧(yang)化皮清除。不(bu)銹鋼管從鹽浴(yu)爐出(chu)來后,緊接著必(bi)須要(yao)經過(guo)過(guo)熱蒸(zheng)氣(qi)吹刷,迫使殘(can)留融(rong)融(rong)鹽和氧(yang)化層(ceng)脫落(luo),這樣一(yi)來,再(zai)酸洗(xi)就容(rong)易得多了,酸液消耗(hao)也會降低。
3. 酸(suan)洗
酸(suan)(suan)洗是清除氧化皮(pi)常用的(de)方法。不銹鋼(gang)管熱處理后(hou)的(de)酸(suan)(suan)洗,一般采用混合酸(suan)(suan)液(硝(xiao)酸(suan)(suan)+氫氟酸(suan)(suan))酸(suan)(suan)洗。

