浙江至德鋼業(yè)有限公司對300系不銹鋼管連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗機理研究、生產(chǎn)工藝過程質(zhì)量控制及生產(chǎn)中存在的問題進行了闡述、分析及注意事項。


  酸洗是不銹鋼管生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序，酸洗質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和耐蝕性能。許多300系不銹鋼管酸洗工藝大多采用硫酸+混酸酸洗，其工藝流程為：預(yù)清洗→硫酸酸洗→硫酸段水清洗→混酸酸洗→混酸段水清洗→最終水清洗→熱風烘干。


 浙江至德鋼業(yè)有限公司不銹鋼管生產(chǎn)車間也是采用以上酸洗工藝，由于設(shè)備出現(xiàn)故障，在連續(xù)酸洗線只有混酸段可生產(chǎn)的情況下生產(chǎn)普通的300系不銹鋼管，通過實驗室試驗，對比不同濃度下酸洗質(zhì)量，制定了連續(xù)酸洗線HNO3+HF混酸段工藝規(guī)范；300系不銹鋼管連續(xù)酸洗線HNO3+HF混酸段酸洗后的不銹鋼管表面質(zhì)量滿足標準要求，酸洗效率比H2SO4+(HNO3+HF)酸洗效率還高，酸洗溶蝕率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半，金屬損耗較小。


1. 單混酸段酸洗機理


 300系不銹鋼管形成的氧化鐵皮Fe2O3、Fe3O4、FeO、FeO·Cr2O3、NiO·Cr2O3、Cr2O3都是不溶解于水的堿性氧化物，當把它們在其表面上噴灑酸液時，這些堿性氧化物就可與酸發(fā)生一系列化學(xué)變化。以及部分金屬鐵，等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種溶解性的金屬鹽類：


 a. 氧化鐵皮與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被溶解（溶解作用）。


 b. 金屬鐵與酸作用生成氫氣，機械地剝落氧化鐵皮（機械剝離作用）。


 c. 生成的原子氫使鐵的氧化物還原成易于酸作用的亞鐵氧化物，然后與酸作用而被去除（還原作用）。


Fe2O3+HNO3+HF=FeF×(NO3)y+H2O


HNO3+HF混酸酸洗機理


Metal(=Me):表示金屬


Me+4NHO3=Me(NO3)2+NO+2HO2


Me(NO3)3+3HF=MeF3+3NHO3


Me+4NHO3+3HF=MeF3+NO+2HO2


  300系不銹鋼管酸洗機理主要是通過硝酸HNO3的氧化性與氧化鐵皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氧化產(chǎn)品表面不均勻的金屬層；通過添加氫氟酸HF來促進其硝酸的氧化性，使金屬離子沉淀，特別是與鉻的反應(yīng)較快，提高酸洗效率，并為300系不銹鋼管鈍化提供輔助處理。



2. 300系不銹鋼管連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗過程控制


 a. 混酸連續(xù)酸洗線酸洗過程工藝參數(shù)控制


 b. 酸洗時配好新酸后，由于氫氟酸濃度較高，氧化反應(yīng)強烈，單混酸段酸洗溶液中鐵離子的含量迅速升高，金屬損耗過大，而單混酸段混酸的濃度迅速降低，金屬損耗較大。特別注意的是，300系不銹鋼管此時通過單混酸段酸洗可能會出現(xiàn)過酸洗的現(xiàn)象，中厚板表面表現(xiàn)為酸印。當300系不銹鋼管洗到一定量時，酸液濃度下降，化學(xué)反應(yīng)進入了一個相對穩(wěn)定的階段，鐵離子含量與酸液濃度變化幅度不大，酸洗反應(yīng)充分，不銹鋼管表面氧化鐵皮和貧鉻層被酸洗掉，鋼板表面質(zhì)量均勻。連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗300系不銹鋼管時最好先酸洗316不銹鋼，當鐵離子達到10g/l的情況下再酸洗304不銹鋼，321不銹鋼鐵離子達到15g/l時酸洗最好，避免不銹鋼下表面由于過酸洗出現(xiàn)酸印缺陷。


 c. 在連續(xù)酸洗線混酸段酸洗中，厚度≥30mm的不銹鋼貫溫度加熱較慢，與酸反應(yīng)不夠充分，在酸洗中輥速按1.5m/min控制，避免鋼板下表面出現(xiàn)由于輥速過快，酸洗反應(yīng)不完全出現(xiàn)黑沫缺陷。


3. 結(jié)論


a. 通過連續(xù)線混酸段酸洗不銹鋼管實踐，只用混酸段酸洗常規(guī)的300系不銹鋼管是可行的。通過批量生產(chǎn)，連續(xù)酸洗線單混酸段酸洗300系不銹鋼管表面色澤均勻，顏色發(fā)白，和H2SO4+(HNO3+HF)酸洗后的表面顏色略有不同，表面的鈍化質(zhì)量和耐蝕性沒有明顯差異。


b. 300系不銹鋼管HNO3+HF混酸連續(xù)線酸洗表面質(zhì)量滿足標準要求，酸洗效率比H2SO4+(HNO3+HF)酸洗效率高，酸洗溶蝕率是H2SO4+(HNO3+HF)酸洗的一半，金屬損耗較小。


c. 通過批量HNO3+HF混酸連續(xù)線酸洗300系不銹鋼管，HNO3+HF混酸連續(xù)線工藝參數(shù)易于控制，獲得良好且穩(wěn)定的產(chǎn)品表面質(zhì)量，使公司在只有HNO3+HF混酸段的情況下可正常生產(chǎn)，即保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又完成了不銹鋼管合同交付。