Когда необходима пассивация нержавеющей стали? Подробное руководство

Нержавеющая сталь — это тип металлического материала, устойчивого к коррозии, но в процессе производства она подвергается таким процедурам, как транспортировка, маркировка, резка, формовка и обработка. MIG-сварка, что может привести к появлению царапин, следов и отпечатков молотка на поверхности. Эти дефекты снижают коррозионную стойкость компонентов, напрямую влияя на срок их службы. Пассивация, однако, представляет собой метод перевода поверхности нержавеющей стали в состояние, менее подверженное окислению, тем самым замедляя скорость ее коррозии.

В этой статье мы углубимся в то, когда нержавеющая сталь требует пассивации и что влечет за собой пассивация.

Что такое пассивация нержавеющей стали?

Пассивация нержавеющей стали – это метод отделки поверхности направлена ​​на приведение поверхности в состояние, менее склонное к окислению, тем самым замедляя скорость ее коррозии. Это достигается за счет формирования чрезвычайно тонкого слоя оксида хрома (Cr2O3) на открытой поверхности нержавеющей стали. Когда поверхность нержавеющей стали вступает в контакт с кислородом воздуха, хром вступает в реакцию с кислородом, образуя плотную пленку оксида хрома. Эта оксидная пленка может блокировать кислород, воду и другие агрессивные среды во внешней среде, защищая поверхность нержавеющей стали от коррозии.

Распространенные типы коррозии нержавеющей стали

Нержавеющая сталь нелегко ржавеет (Чтобы узнать о разнице между сталью и нержавеющей сталью, обратитесь к этой статье:https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/alloy-steel-vs-stainless-steel/), основным легирующим элементом нержавеющей стали является Cr (хром), только когда содержание Cr достигает определенного значения, сталь обладает коррозионной стойкостью, нержавеющая сталь обычно содержит Cr не менее 10.5%. Механизм коррозионной стойкости нержавеющей стали - это теория пассивационной пленки, то есть поверхность образует чрезвычайно тонкую, прочную и тонкую стабильную пассивационную пленку, богатую хромом, которая предотвращает дальнейшее проникновение атомов кислорода и дальнейшее окисление, чтобы достичь способность предотвращать ржавчину.

Люди думают, что «нержавеющая сталь — это не ржавчина, ржавчина — это не нержавеющая сталь». На самом деле, это однобокий ошибочный взгляд на непонимание того, что такое нержавеющая сталь: нержавеющая сталь ржавеет при определенных условиях. Если мы сможем интуитивно понять различные типы коррозии нержавеющей стали, мы сможем принять соответствующие контрмеры для снижения потерь от коррозии нержавеющей стали.

Коррозионное повреждение нержавеющей стали в основном представляет собой локальное коррозионное повреждение, наиболее распространенными являются межкристаллитная коррозия (9 %), питтинговая коррозия (23 %) и коррозия под напряжением (49 %).

1. Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия — это форма локализованной коррозии, которая в основном возникает на границах раздела зерен металла и распространяется внутрь вдоль этих границ. Возникновение межкристаллитной коррозии тесно связано с контролем температуры нержавеющей стали при термообработке. В диапазоне температур от 450 ℃ до 850 ℃ C и Cr склонны к образованию соединений хрома (Cr23C6). Когда Cr, израсходованный на границе зерна, не может быть своевременно пополнен из зерна, в зернограничной области возникает явление дефицита Cr, что приводит к межкристаллитной коррозии.

Для предотвращения межкристаллитной коррозии нержавеющей стали общим решением является:

1. Металл, отожженный в растворе, равномерно нагревается до температуры 1050℃~1060℃, а затем быстро охлаждается;
2. Добавьте стабилизирующие элементы, такие как Ti и Nb;
3. Выбирайте низкоуглеродистую нержавеющую сталь.

2. Питтинг

Питтинговая коррозия — это крайне разрушительная форма локализованной коррозии, обычно характеризующаяся небольшими, но глубокими ямками на поверхности металла. Однажды образовавшись, эти ямки резко ускоряют процесс коррозии и могут даже привести к перфорации, создавая серьезную угрозу безопасности и сроку службы оборудования.

Например, в повседневной жизни раковины из нержавеющей стали (в основном из 201 или XNUMX) нержавеющая сталь 304) часто подвергаются точечной коррозии. Если кислотные или соленые вещества оставить в раковине без обработки, это может привести к точечной коррозии мойки из нержавеющей стали.

Профилактические меры включают:

1. Предотвращение прикрепления Cl-.
2. Проведение надлежащей обработки поверхности для формирования стабильных пассивных пленок.
3. Выбор материалов с высокой стойкостью к коррозии Cl-, например, нержавеющая сталь 316L с добавлением молибдена.

3. Стрессовая коррозия

Коррозия под напряжением – это разрушительное явление, возникающее, когда металл подвергается одновременному воздействию растягивающего напряжения и агрессивной среды. Для нержавеющей стали коррозия под напряжением является одной из наиболее частых и тяжелых форм коррозии, приводящей к выходу из строя. Характерной особенностью этого типа коррозии является ее быстрая скорость распространения после появления небольших трещин, что может привести к катастрофическим последствиям. Коррозионное растрескивание материалов из нержавеющей стали под напряжением часто встречается в промышленных средах, таких как химические заводы, атомные электростанции и котлы.

Для предотвращения и устранения коррозии под напряжением нержавеющей стали можно принять следующие меры:

1. Уменьшите концентрацию напряжений в компонентах, подвергающихся высоким нагрузкам, за счет правильного проектирования конструкций и производственных процессов.
2. Предотвратите попадание ионов хлорида, поскольку они являются одним из основных факторов, способствующих коррозии нержавеющей стали под напряжением.
3. Избегайте процессов, вызывающих напряжение, таких как холодная обработка, поскольку они могут увеличить риск коррозии под напряжением.
4. Используйте термическую обработку для устранения или облегчения остаточных напряжений в материале.
5. Выбирайте материалы из нержавеющей стали с хорошей устойчивостью к коррозии под напряжением, например, ферритную нержавеющую сталь или сплавы с высоким содержанием никеля.

Почему нержавеющая сталь требует пассивации?

Основная причина, по которой нержавеющая сталь требует пассивационной обработки, заключается в повышении ее коррозионной стойкости, химической стабильности и эстетической привлекательности. Хотя нержавеющая сталь демонстрирует относительно хорошую устойчивость к ржавчине, в прибрежных районах или в средах, подверженных воздействию определенных кислотных или щелочных агентов, ионы хлорида могут легко проникать через пассивирующую пленку нержавеющей стали. Со временем нержавеющая сталь может постепенно корродировать и ржаветь. Поэтому для нержавеющей стали необходима пассивационная обработка. Пассивированная нержавеющая сталь может продлить срок ее устойчивости к ржавчине на 3–8 лет помимо присущей ей коррозионной стойкости, что значительно снижает вероятность ржавчины.

Вот преимущества пассивационной обработки нержавеющей стали:

1. Повышенная коррозионная стойкость: Пассивационная обработка образует на поверхности нержавеющей стали плотную оксидную пленку, эффективно изолирующую ее от прямого контакта с внешней средой. Эта пленка действует как барьер против внешних агрессивных факторов, таких как кислород, вода или другие агрессивные среды в естественной среде. Плотная оксидная пленка предотвращает легкое проникновение, значительно повышая коррозионную стойкость нержавеющей стали и тем самым продлевая срок ее службы.
2. Улучшенная химическая стабильность: Пассивирующий слой не только обеспечивает физическую защиту, но и образует химически стабильную связь с подложкой. Такое соединение создает более гладкую и однородную поверхность, уменьшая образование мелких дефектов и трещин, тем самым еще больше повышая ее химическую стабильность.
3. Повышенная эстетическая привлекательность: Пассивированные поверхности из нержавеющей стали имеют более однородный и гладкий вид, что повышает их эстетическую привлекательность и декоративный эффект. Это улучшение не только повышает привлекательность изделий из нержавеющей стали, но также повышает их ценность и конкурентоспособность на рынке.

Когда необходима пассивация нержавеющей стали?

Нержавеющая сталь требует пассивационной обработки в следующих ситуациях:

1. После сварки

Сварка разрушает пассивационную пленку на поверхности нержавеющей стали, что приводит к потере некоторой коррозионной стойкости. Следовательно, нержавеющую сталь после сварки, возможно, придется подвергнуть пассивационной обработке, чтобы восстановить ее коррозионную стойкость.

Вы можете обратиться к этой статье, чтобы понять, что такое хорошая сварка и плохая сварка:

Плохая сварка против хорошей сварки: объяснение деталей

2. Воздействие суровых условий

Нержавеющая сталь, подвергающаяся воздействию агрессивных сред, таких как прибрежные районы или сильно загрязненные регионы, может подвергаться повышенному риску коррозии и ржавчины из-за коррозийных веществ, таких как ионы хлорида, которые могут легко проникать через естественную пассивирующую пленку на нержавеющей стали. Поэтому нержавеющая сталь, используемая в таких средах, требует пассивационной обработки для повышения ее коррозионной стойкости.

3. Контакт с коррозионными веществами

Поверхности из нержавеющей стали, которые часто вступают в контакт с кислотными или щелочными агентами или другими коррозионными веществами, склонны к эрозии. Пассивационная обработка образует более стабильную и плотную пассивирующую пленку, предотвращающую прямой контакт между этими коррозионными веществами и подложкой из нержавеющей стали.

4. Эстетические требования

Пассивационная обработка повышает яркость и эстетику поверхности нержавеющей стали, делая ее более привлекательной и однородной. Это делает его подходящим для применений, где эстетические стандарты высоки.

Что такое принцип пассивации нержавеющей стали?

Принцип пассивационной обработки нержавеющей стали можно объяснить с помощью теории тонких пленок. Этот процесс включает химическую реакцию между поверхностью нержавеющей стали и пассивирующим агентом. Когда нержавеющая сталь погружается в раствор, содержащий пассивирующий агент, металлические элементы на ее поверхности вступают в реакцию с окислителями, присутствующими в пассивирующем агенте. Эта реакция приводит к образованию чрезвычайно тонкой, плотной и однородной пассивационной пленки на поверхности нержавеющей стали.

Эта пассивирующая пленка состоит в основном из оксидов или гидроксидов и обладает высокой коррозионной стойкостью и механической прочностью. Он прилипает к поверхности нержавеющей стали, образуя барьер, который полностью изолирует металл от внешних агрессивных сред, таких как кислород, влага и вредные химические вещества. Предотвращая прямой контакт между этими агрессивными средами и подложкой из нержавеющей стали, пассивационная пленка эффективно препятствует дальнейшему растворению и окислению металла, тем самым предотвращая коррозию и ржавчину.

Он играет роль в полном отделении металла от коррозионной среды, предотвращая прямой контакт между металлом и коррозионной средой, тем самым предотвращая растворение металла и переход в пассивное состояние, достигая цели предотвращения коррозии и ржавчины. Кислотное травление и пассивация позволяют быстро травить места сварки и швы на поверхности материалов из нержавеющей стали, улучшая стойкость поверхности к ржавчине и время солевого тумана продукта.

Процесс пассивации нержавеющей стали: пошаговое объяснение

Процесс пассивации нержавеющей стали в основном включает в себя следующие этапы:

1. Очистка:

Основная задача – очистить поверхность нержавеющей стали, удалив масло, пыль и оксиды. Существуют различные методы обезжиривания поверхностей из нержавеющей стали. Щелочные моющие средства и высокотемпературные ванны (до 65°C) очень эффективны для растворения и удаления загрязнений. Конкретный метод зависит от уровня загрязнения поверхности нержавеющей стали.

2. Маринование:

После очистки поверхность нержавеющей стали необходимо подвергнуть травлению для дальнейшего удаления оксидов и других примесей. К распространенным травильным агентам относятся азотная кислота, серная кислота и лимонная кислота (в следующем разделе будут подробно описаны функции этих трех травильных агентов). Очень важно контролировать время, концентрацию кислоты и температуру во время процесса травления, чтобы обеспечить эффективное удаление загрязнений, не вызывая чрезмерной коррозии подложки из нержавеющей стали.

3. Пассивационная обработка:

Пассивационная обработка обычно включает погружение материалов из нержавеющей стали в раствор, содержащий пассивирующие агенты, на определенный период. Пассивирующие агенты химически вступают в реакцию с поверхностью нержавеющей стали, образуя плотную пассивную пленку. Эта пассивная пленка эффективно повышает коррозионную стойкость нержавеющей стали.

4. Очистка и сушка:

После пассивационной обработки необходима тщательная очистка от остатков пассивирующих средств. После завершения очистки поверхность из нержавеющей стали следует высушить, чтобы предотвратить окисление или коррозию. Сушка гарантирует, что поверхность нержавеющей стали останется сухой и гладкой, что сводит к минимуму риск последующего окисления или коррозии.

5. проверка качества

Проверка внешнего вида: Поверхность травления и пассивации нержавеющей стали должна быть однородной серебристо-белой, гладкой и красивой, без явных следов коррозии. Шов и зона термического влияния не должны иметь цвета оксидирования, не должно быть неровных цветных пятен.

Проверка остаточной жидкости: используйте тестовую бумагу на фенолфталеин, чтобы проверить чистоту остаточной жидкости на поверхности нержавеющей стали. Если значение pH нейтральное, оно считается квалифицированным.

Тест с синей точкой: Основной принцип метода теста с синей точкой заключается в том, что если пассивирующая пленка поверхности неполная или загрязнена ионами железа, будут существовать свободные ионы железа, а раствор ферроцианида калия вступит в реакцию с ионами железа с образованием синего осадка.

Пассивация нержавеющей стали – тип травильного агента

Стандартные методы пассивации поверхностей из нержавеющей стали: азотная кислота, азотная кислота с дихроматом натрия, лимонная кислота. Для каждого типа используются определенные химические вещества для пассивационной обработки, отвечающие требованиям различных сред и применений.

Пассивация азотной кислотой: При погружении компонентов из нержавеющей стали в раствор, содержащий определенную концентрацию азотной кислоты, на поверхности нержавеющей стали может образоваться плотная пассивирующая пленка. Эта пассивирующая пленка может повысить коррозионную стойкость нержавеющей стали, защищая ее подложку от окислительной коррозии.

Азотная кислота с пассивацией дихроматом натрия: Добавление бихромата натрия может еще больше улучшить качество и коррозионную стойкость пассивирующей пленки. Этот метод пассивации обычно подходит для компонентов из нержавеющей стали с более высокими требованиями к коррозионной стойкости. Важно отметить, что дихромат натрия является опасным веществом, и во время использования необходимо строго контролировать его концентрацию и условия обращения.

Пассивация лимонной кислотой: Преимущество лимонной кислоты заключается в том, что она экологически безопасна и нетоксична. Лимонная кислота может вступать в реакцию с оксидами на поверхности нержавеющей стали, удалять оксидные слои и образовывать на поверхности тонкую и плотную пассивирующую пленку. Пассивация лимонной кислотой обычно включает этапы травления и пассивации. Контролируя время и температуру обработки, можно достичь превосходных результатов пассивации.

Особые меры предосторожности при пассивации нержавеющей стали

Перед пассивацией поверхность нержавеющей стали необходимо тщательно очистить от жира, грязи и других посторонних веществ. Наличие жира и других загрязнений может повлиять на качество кислотной пассивации. Во время чистки можно использовать щелочные моющие средства или другие подходящие чистящие средства.

Содержание хлорид-ионов в травильном растворе, пассивационной пасте и промывочной воде должно строго контролироваться. Чрезмерное содержание хлорид-ионов может повредить пассивационную пленку нержавеющей стали, тем самым снижая ее коррозионную стойкость. Например, в судовом стандарте «Паста для травления и пассивации нержавеющей стали» CB/T3595-94 содержание хлорид-ионов в пасте для травления нержавеющей стали должно контролироваться в определенном диапазоне, которое обычно должно находиться в пределах от 25 до 100 частей на миллион. Для очистки воды содержание хлорид-ионов также следует контролировать на уровне ниже 25 частей на миллион.

Отработанная жидкость, образующаяся в процессе травления и пассивации, должна быть надлежащим образом обработана, чтобы соответствовать национальным требованиям по выбросам в окружающую среду. Перед сбросом отработанную жидкость необходимо нейтрализовать. Например, для обработки содержащих фторид сточных вод можно добавить гашеную известь или хлорид кальция; для хромсодержащих сточных вод для восстановительной обработки можно добавить сульфат железа. Эти меры по очистке позволяют эффективно снизить содержание вредных веществ в отработанной жидкости и защитить окружающую среду.

Во время процесса пассивации операторы должны носить соответствующие средства индивидуальной защиты, такие как защитные очки, перчатки и защитная одежда, чтобы предотвратить контакт раствора с кожей. При случайном попадании раствора пассивации в глаза или на кожу его следует немедленно промыть чистой водой и обратиться за медицинской помощью.

Разница между пассивацией и маслом для предотвращения ржавчины

Основное различие между маслом для пассивации и маслом для предотвращения ржавчины заключается в том, что образующиеся продукты различны; Антикоррозионное масло — это физическая реакция, которая эффективно предотвращает появление ржавчины, закрывая поры на поверхности металла масляной пленкой, чтобы изолировать контакт с кислородом. Масляная пленка более подвержена разрушению из-за ее удаления и повреждения по мере производства; С другой стороны, при пассивации окислительные вещества в растворе пассивации используются для проведения окислительно-восстановительной реакции с металлом, способствуя образованию слоя соединений оксидов металлов на поверхности металла и достигая эффективной защиты металла. Этот процесс относится к химической реакции. Полученная пассивационная пленка получается плотной, неповрежденной и ее нелегко повредить.

Резюме

В заключение, пассивация крайне необходима для изделий из нержавеющей стали, предназначенных для использования в особых условиях. Благодаря пассивационной обработке не только можно значительно улучшить коррозионную стойкость и долговечность изделий, гарантируя их долгосрочную стабильную работу в суровых условиях, но также можно сохранить внешний вид изделий, повышая их общие характеристики и ценность.

Как профессионал производственная служба поставщик, Бо Йи обладает обширным опытом и передовыми технологиями, чтобы предлагать нашим клиентам комплексные решения по пассивации нержавеющей стали. Благодаря нашей профессиональной команде и современному оборудованию мы можем гарантировать качество и эффективность пассивационной обработки. Будь то различные материалы из нержавеющей стали или различные сценарии применения, мы можем предоставить индивидуальные услуги по пассивации, чтобы обеспечить наилучшие характеристики и внешний вид продукции.

Если вам нужна дополнительная информация о пассивации нержавеющей стали или вы хотите узнать о наших производственных услугах, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы предоставим вам профессиональные ответы и качественные услуги, которые помогут решить все вопросы, связанные с пассивацией нержавеющей стали.

FAQ