不銹鋼管道酸洗鈍化（浸泡法）缺陷分析與質控要點

摘要：本文總結了管道酸洗鈍化過程中質量控制的工作經驗，詳細介紹和總結了管道酸洗鈍化過程中容易產生的缺陷及質量控制要點，為酸洗鈍化生產獲得穩定的質量提供科學依據。

關鍵詞：缺陷分析 質控要點

工業管道安裝工程中所有使用的奧氏體不銹鋼管道經過一系列的工序預制完成，在制作成型交付安裝前均采用整體表面處理，即采用浸泡法進行酸洗鈍化連續作業，這是最后一道工序也是很重要的一步工序。酸洗鈍化的作用：一是達到相應等級管道的清潔度，二是形成一層薄薄的鈍化膜，提高管道的使用壽命；從而提高管道的使用壽命，提高安全性。

為了保證奧氏體不銹鋼管道的最終質量及從預制到安裝的順利移交，質量控制是關鍵。質控要點在于：要求施工人員熟悉酸洗鈍化施工工藝，在操作過程中，按照工藝要求，嚴格控制好每一步的質量；做好事前、事中及事后質量控制，及時發現和解決在酸洗鈍化中出現的各種問題；確保質量，提高工作效率及經濟效益。

1 奧氏體不銹鋼內部組織分析

1.1 奧氏體不銹鋼含Cr大于18%，還含有8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素，綜合性能好，可耐多種介質腐蝕。奧氏體不銹鋼一般采取固溶處理，即將鉬鋼加熱到1050～1150°C，然后水冷，以獲得單項奧氏體組織。

1.2 奧氏體冷脆性較小，但熱裂傾向較大，持續長時間的局部熱輸入，極易使其產生細小的熱裂紋。奧氏體中加入適量的鐵素體會減少奧氏體對熱裂的敏感性，但鐵素體含量過高，會惡化低溫脆性，一般鐵素體含量最好不要超過12%。

1.3 碳在650℃時極易與Cr結合才產生[Cr6C1]，碳與Cr結合后會使局部產生貧Cr區，晶體之間失去聯系，易產生晶間腐蝕。

2 奧氏體不銹鋼易發生的腐蝕

2.1 材質：不銹鋼材質的化學缺陷（成份不均勻、S、P雜質等）和表面物理缺陷（疏松、砂眼、裂紋等）有利于與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

2.2 切割：割渣、飛濺等易生銹物質的附著與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

2.3 焊接：焊接區域的物理缺陷（咬邊、氣孔、裂紋、未熔合、未焊透等）和化學缺陷（晶粒粗大、晶界貧鉻、偏析等）與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

2.4 清洗：存留的酸洗鈍化殘液與不銹鋼發生化學腐蝕的生成物與不銹鋼件形成電化學腐蝕。

2.5 表面劃傷：各種劃傷對鈍化膜的破壞，使不銹鋼保護能力降低，易與化學介質發生化學反應產生化學腐蝕而生銹。

2.6 碳鋼污染：與碳鋼件接觸造成的劃傷與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

3 酸洗鈍化過程中存在缺陷分析

3.1 酸洗鈍化原理分析

不銹鋼管道在加工過程中會出現黑色、黃色氧化皮，為了提高不銹鋼管道的外觀和耐蝕性，加工后的不銹鋼管道必須通過脫脂除掉所有的有機污物、油脂等，防止有機污物會阻止酸洗鈍化作用和導致點腐蝕的潛在危險；接著進行耐酸處理，去除焊接、高溫處理后產生一層致密難溶的氧化皮，這層氧化皮中含有大量的氧化鉻、氧化鎳并含有十分難溶的氧化鐵鉻（FeO.Cr2O3），使不銹鋼管道銀亮有光，并使處理后的表面形成一層以鉻為主要物質的氧化膜，不會再產生二次氧化腐蝕，達到鈍化目的，從而提高不銹鋼管道的表面防腐質量，延長管道使用壽命。鈍化也是除污一個有效途徑；金屬表面和焊縫處沉積的鐵粒子就可通過這種方式除掉（這種鐵粒子往往是由于切割、成型，器械摩擦或者金屬刷等的作用所形成的）。

3.2 酸洗鈍化工藝介紹

3.2.1 脫脂

①奧氏體不銹鋼管道進入脫脂槽前，必須清除部件表面明顯附著物（比如膠帶、布帶等）；對部件上的狹縫等可能液體滯留區，使用丙酮、乙醇或異丙醇溶液進行預先脫脂處理，整個脫脂操作時間不應小于25分鐘。

②脫脂后應立即采用自來水沖洗，直到pH試紙檢測為6～8；洗滌后，仔細觀察部件表面水珠應均勻分布，否則重復脫脂操作。

3.2.2 酸洗

①脫脂洗滌后應立即進行酸洗，嚴格避免部件的二次污染；酸洗操作時間在35分鐘以上（具體時間以除盡表面灰色氧化層，顯露均勻金屬本色為準）。

②酸洗后應立即采用自來水沖洗，直到pH試紙檢測為6～8；洗滌完成后，應對部件表面進行再一次觀察，

部件表面是否為均勻金屬本色；否則應再次進行酸洗操作。

3.2.3 鈍化

①酸洗洗滌后應立即進行鈍化，嚴格避免部件的二次污染，鈍化操作時間根據環境溫度控制在60分鐘以上。

②奧氏體不銹鋼管道完成鈍化后應立即采用B 級或A級除鹽水沖洗，直到pH試紙檢測為6～8。

3.3 常見的酸洗鈍化缺陷

①清潔度檢查時，pH值試紙呈現紅色。

②焊接熱影響區仍有發紅發黑。

③管段或法蘭出現成塊脫落或起皮。

④主管或管嘴有磕碰、劃傷。

⑤管道外表面不均勻，有不規則花紋。

⑥管道內部粘有膠帶或其它雜質。

⑦管道外壁有凹坑。

⑧藍點試驗出現藍點。

3.4 缺陷產生的原因

①酸洗鈍化沖洗不干凈，有少量的酸存在，致使pH試紙呈現紅色。

②焊接熱影響區浸泡時間短，致使氧化皮沒有除掉。

③材料本身存在缺陷，經酸洗之后出現脫落或起皮現象。

④上道工序施工產生缺陷，檢查不到位，問題遺留到酸洗車間。

⑤酸洗之后沖洗不干凈，有一部分酸液殘留在管段中，經過鈍化沖洗出現表面花的現象。

⑥焊接使用的膠帶及其它雜物，加熱之后，粘到管壁上，酸洗車間人員在前期檢查處理過程中遺漏。

⑦在運輸管段過程中，沒有做好足夠的保護措施，出現磕碰、劃痕等問題。

⑧在酸洗鈍化過程中，鈍化膜沒有形成或被破壞。

4 預防酸洗鈍化缺陷的質控要點

4.1 事前控制

4.1.1 材料的控制

用作不銹鋼管道酸洗與鈍化的化學藥品和試劑應能滿足標準的技術要求，標準中工藝要求部分所涉及到的化學試劑均為工業純或更高等級。

4.1.2 施工人員及施工機具的準備

①要求參與施工的人員，應具備豐富的施工經驗同時通過由技術負責人組織的專業技能培訓和考核；在每項施工前，還必須參加由技術部組織的技術交底。

②施工機具必須齊全完好，不能夠對奧氏體不銹鋼造成污染，同時檢測工具必須具有相關資質的單位檢驗標定合格。

4.1.3 各種槽液的成分

脫脂采用熱苛性鈉溶液浸泡法。

酸洗槽液組方包括：氫氟酸（HF 密度1.1×103Kg/m3）、硝酸（HNO3密度1.42×103Kg/m3）、磺化煤、硫酸（H2SO4密度1.84×103Kg/m3）（所有組方均采用工業純）。鈍化采用硝酸（密度1.42×103Kg/m3）。

4.1.4 液體配制的控制

4.1.4.1 脫脂液的配制

脫脂槽液的具體配制操作如下：

①脫脂槽配液積為M脫脂L（M脫脂為預配脫脂液的體積數值，L為預配脫脂液的體積單位升）。

②使用臺秤（精度為1g）準確稱量組劑1工業純級的NaOH（M脫脂*100）g。

③使用臺秤（精度為1g）準確稱量組劑2工業純級的Na2CO3（M脫脂*40）g。

④使用臺秤（精度為1g）準確稱量組劑3工業純級的乳化劑OP10（M脫脂*5）g。

⑤向脫脂槽內注入一定量的自來水，確保組劑能完全溶解但加入組劑后的體積小于M脫脂。

⑥將已經稱量好的組劑緩慢加入脫脂槽中，并不斷進行攪拌，使其完全溶解。

⑦向脫脂槽充入自來水至槽液體積正好為M脫脂。

⑧使用攪拌器械混合槽液均勻，靜置兩周后檢測NaOH濃度達到70g/L以上即配制完成。

4.1.4.2 酸液的配制

①酸洗槽的配液體積為M酸洗L（M酸洗為預配酸洗液的體積數值，L為預配酸洗液的體積單位升）。

②向酸洗槽中充入一定量的自來水，確保加入組劑后的體積小于M酸洗。

③使用塑料容器，準確稱量氫氟酸50×M酸洗g，然后緩慢添加入酸洗槽中。

④使用專用容器，準確稱量硝酸80×M酸洗g，然后緩慢添加入酸洗槽中。

⑤使用專用容器，準確稱量硫酸100×M酸洗g，然后緩慢添加入酸洗槽中。

⑥使用臺稱準確稱量磺化煤1.5×M酸洗g、若丁0.4×M酸洗g。

⑦將已經稱量好的組劑加入酸洗槽中，并不斷進行攪拌，使其完全溶解。

⑧向酸洗槽充入自來水至槽液體積正好為M酸洗。

⑨使用攪拌器械混合槽液均勻，靜置兩周后檢測H+濃度大于4mol/L即配制完成。

4.1.4.3 鈍化液的配制

①鈍化槽的配液體積為M鈍化L（M鈍化為預配鈍化液的體積數值，L為預配鈍化液的體積單位升）。

②向鈍化槽中充入M鈍化的A級除鹽水。

③使用專用容器，準確稱量硝酸500×M鈍化g，然后緩慢添加入鈍化槽中。

④使用攪拌器械混合槽液均勻。

⑤溫度維持在0℃以上，靜置兩周測試H+濃度應大于6.35mol/L即配制完成。

4.1.5 除鹽水要求符合A或B級水質要求

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4.2 事中控制

4.2.1 脫脂

①脫脂沖洗（自來水）之后，使用PH試紙進行測試，要求檢測值為為6～8，即試紙沒有變色現象，且部件表面水珠應均勻分布，才能放入酸洗池進行酸洗操作。

②脫脂槽液的分析維護與調整。為保證溶液的正常使用，必須兩周一次進行分析維護和調整。如果溶液長時間閑置（閑置時間達到一周以上）不用，應在使用前進行分析和調整。

③脫脂槽液分析檢測項目為NaOH濃度達到70g/L，檢測方法為HCl標準溶液酸堿滴定法。

④當檢測達不到要求濃度時，應對槽液進行補充足量工業純級的NaOH和自來水。

⑤NaOH補充量=（100g/L-檢測濃度）×M脫脂。

4.2.2 酸洗

4.2.2.1 酸洗沖洗（自來水）之后，使用PH試紙進行測試，要求檢測值為為6～8，即試紙沒有變色現象，且部件表面是否為均勻金屬本色，才能放入鈍化池進行鈍化操作。

4.2.2.2 酸洗槽液的分析維護與調整。

①為保證溶液的正常使用，必須兩周一次進行分析維護和調整；如果溶液長時間閑置（閑置時間達到一周以上）不用，應在使用前進行分析和調整。

②酸洗槽液的分析檢測項目為H+濃度達到4mol/L，檢測方法為NaOH標準溶液酸堿滴定法。

③當H+濃度達不到要求濃度時，應按照以下比例進行補充：

氫氟酸補充量=（5.7-檢測H+濃度）×43%×20g；

硫酸補充量=（5.7-檢測H+濃度）×57%/2*98g。

4.2.3 鈍化

4.2.3.1 鈍化沖洗（B或A級除鹽水）之后，使用PH試紙進行測試，要求檢測值為為6～8，即試紙沒有變色現象。

4.2.3.2 鈍化槽液的分析維護與調整。為保證溶液的正常使用，必須兩周一次進行分析維護和調整。如果溶液長時間閑置（閑置時間達到一周以上）不用，應在使用前進行分析和調整。

鈍化槽液的分析檢測項目如下：

①H+濃度應達到6.35mol/L，檢測方法為NaOH標準溶液酸堿滴定法。

②Fe離子的含量不大于40g/L，檢測方法為重鉻酸鉀標準溶液氧化還原滴定法。

4.2.4 各種液體定期取樣化驗標準

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4.3 事后控制

4.3.1 酸洗鈍化技術要求

4.3.1.1 色澤

①經機械加工的零件，酸洗后應保持不銹鋼原有的色澤。

②經熱處理的零件，酸洗后，因材料成分不同，表面應為無光的淺灰色至深灰色。

③酸洗后化學鈍化的零件表面為略帶黃色的灰色，1Cr13零件鈍化后為深紅色。

4.3.1.2 允許缺陷

①由于材料狀態不同，在同一零件上有不同的色澤。

②輕微的水流痕。

③在焊接熱影響區內有氧化色彩。

④酸洗后暴露出前加工所造成的缺陷。

4.3.1.3 不允許的缺陷

①酸洗、鈍化后零件表面有銹斑和殘余的氧化物，以及機械雜質；鈍化部位有局部未鈍化的點。

②零件受到過腐蝕。

③零件不干燥，有殘余的水份。

4.3.1.4 不合格的處理

凡不符合標準的管道，應退回處理；可重新酸洗、重新鈍化的，其允許重新酸洗或鈍化的次數，應按有關工藝文件的規定執行。

4.3.2 檢查方法

4.3.2.1 目視檢查

在不引起操作者目眩的前提下，必須在至少等于500勒克斯的照度下（相當于100瓦燈泡距離被檢表面30cm的照度），對所有表面進行目視檢查，其表面無明顯銹斑和嵌入物，呈均勻銀白色，光潔美觀。

4.3.2.2 抽樣檢查

①在12小時內每小時使用花灑向其噴淋A級除鹽水，保持其檢驗表面的濕潤；在大氣環境下（避免其他鐵素體再次污染）曝露24小時后，使用5倍放大鏡進行目視檢查，鈍化表面應呈均勻銀白色，光潔美觀，不得有明顯腐蝕痕跡，焊縫及熱影響區不得有氧化色，不得有顏色不均勻的斑痕，不存在鈍化膜中嵌入物的痕跡即為合格。

②若目視檢查仍存在爭議時，可采用藍點試驗法。

用100mL燒杯將10g鐵氰化鉀溶于50mL蒸餾水中，溶解后加入30mL濃硝酸，然后移入1000mL容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度，即為藍點檢驗液，儲存期為一周。試驗方法：將藍點檢驗液滴在貼附于不銹鋼表面的試紙上，30秒鐘后試紙上顯示出藍點即為不合格。

綜上所述，在酸洗鈍化過程中，由于人為操作不當，責任心不強等原因，可能會使奧氏體不銹鋼管道在酸洗鈍化中產生不同類型、不同程度的缺陷。因此，針對不同類型的缺陷具體分析其產生的原因，并根據不同的情況采取對應措施，從而得到合格的奧氏體不銹鋼管道。

5 結論

總之，只有做好奧氏體不銹鋼管道的酸洗鈍化質量控制，確保管道質量符合要求，并且相關的資料完善且合格，才能保證管道由預制轉向現場安裝工作，也才能保證安裝工作的順利開展。

參考文獻：

[1]不銹鋼酸洗和化學鈍化技術要求QJ467-1988.

[2]不銹鋼酸洗與鈍化規范SJ20893-2003.

[3]張曉飛，孫云波，徐晶.不銹鋼酸洗鈍化工藝在海洋平臺的應用[J].石油和化工設備，2010（06）.