Wytrawianie i pasywacja wyrobów ze stali nierdzewnej: kompletny proces pracy

Stal nierdzewnazawdzięcza swoją nazwę cienkiej,{0}}samonaprawiającej się warstwie tlenku chromu na swojej powierzchni -, ale warstwa ta nie pozostaje automatycznie nienaruszona w momencie opuszczenia hali produkcyjnej. Spawanie, obróbka skrawaniem i obsługa wszelkich uszkodzeń lub zanieczyszczeń tej warstwy pasywnej, osadzając w niej wolne żelazo i tworząc-strefy wpływu ciepła, które są chemicznie podatne na korozję. Trawienie i pasywacja to dwie kolejne obróbki chemiczne, które naprawiają te uszkodzenia i przywracają pełną odporność na korozję przed oddaniem wyrobu do użytku. W tym przewodniku omówiono cały przebieg pracy, stosowane składniki chemiczne oraz sposób sprawdzenia, czy wynik spełnia wymagania ASTM A380 i ASTM A967.

Jaka jest różnica między trawieniem a pasywacją?

Trawienie i pasywacja to sekwencyjne, ale zasadniczo różne zabiegi chemiczne: trawienie rozpuszcza cienką warstwę metalu nieszlachetnego w celu usunięcia zabarwienia cieplnego, kamienia tlenkowego i osadzonych zanieczyszczeń, podczas gdy pasywacja usuwa jedynie wolne żelazo na poziomie- powierzchni i przyspiesza tworzenie ochronnej warstwy tlenku chromu, bez niszczenia samego metalu nieszlachetnego.

To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ te dwa procesy dotyczą różnych problemów. Spawanie i formowanie na gorąco powodują zabarwienie termiczne i warstwę zubożoną w chrom-bezpośrednio pod widocznym przebarwieniem -. Jest to stan, którego sama pasywacja nie jest w stanie w pełni skorygować, ponieważ pasywacja nie jest wystarczająco agresywna, aby usunąć masowy kamień. Trawienie to etap mający na celu usunięcie uszkodzonej warstwy. Z kolei obróbka skrawaniem, szlifowanie i obsługa powodują osadzanie mikroskopijnych cząstek wolnego żelaza z narzędzi i sprzętu na zdrowej powierzchni - zanieczyszczeń, które trawienie mogłoby usunąć, ale kosztem niepotrzebnego trawienia metalu nieszlachetnego. Pasywacja jest delikatniejszym i bardziej ukierunkowanym etapem, dostosowanym do tego zadania.

Wytrawianie: usuwa zabarwienie cieplne, zgorzelinę spawalniczą i znajdującą się pod nią- warstwę zubożoną w chrom, rozpuszczając metal nieszlachetny o kontrolowanej grubości.

Pasywacja: usuwa-z powierzchni wolne żelazo i inne zanieczyszczenia egzogenne bez znaczącego ataku na metal nieszlachetny i chemicznie przyspiesza ponowne-tworzenie się pasywnej warstwy tlenku chromu.

W przypadku konstrukcji spawanej z widocznym zabarwieniem cieplnym zazwyczaj wymagane są obydwa etapy, kolejno: - najpierw wytrawianie, a następnie pasywacja -, ponieważ pasywacja przeprowadzona na nieusuniętym zabarwieniu cieplnym nie przywróci pełnej odporności na korozję w-strefie wpływu ciepła.

Jak wygląda cały proces trawienia i pasywacji, krok po kroku?

Cały proces przebiega w sześciu kolejnych etapach: - odtłuszczanie, wytrawianie, płukanie, pasywacja, płukanie i suszenie oraz testy weryfikacyjne -, a pominięcie lub skrócenie dowolnego etapu stwarza ryzyko pozostawienia na miejscu zanieczyszczeń, które osłabiają odporność na korozję, jaką ma zapewnić cały proces.

1. Odtłuść i-wyczyść wstępnie -Usuń oleje, płyny obróbcze, brud warsztatowy i tusze do znakowania za pomocą alkalicznego lub rozpuszczalnikowego środka czyszczącego, zwykle w temperaturze 140–160 stopni F (60–71 stopni). Wszelkie resztki oleju pozostawione na powierzchni będą blokować kontakt kwasu na etapie trawienia i powodować nierówny, niejednolity efekt.

2. Marynata -Zastosuj roztwór-kwasu fluorowodorowego - przez zanurzenie, natrysk lub żel/pastę w przypadku dużych lub-fabrykowanych w terenie elementów - w celu rozpuszczenia zabarwienia cieplnego, zgorzeliny spawalniczej i warstwy zubożonej w{{4}chrom. ASTM A380 zaleca ograniczenie narażenia na trawienie do maksymalnie około 30 minut na aplikację, aby uniknąć nadmiernego{{8}wytrawiania (trawienia) metalu nieszlachetnego.

3. Spłucz -Przed następnym krokiem dokładnie spłucz czystą,-niechlorowaną wodą, aby usunąć wszelkie pozostałości kwasu trawiącego. Jakikolwiek kwas przeniesiony do przodu zanieczyści kąpiel pasywacyjną i może zakłócać prawidłowe tworzenie się filmu.

4. Pasywuj -Nałożyć roztwór kwasu azotowego lub cytrynowego zgodnie z normą ASTM A967, aby usunąć pozostałe wolne żelazo i przyspieszyć tworzenie warstwy pasywnej tlenku chromu. Stężenie, temperatura i czas zanurzenia różnią się w zależności od gatunku stali nierdzewnej i są określone w tabelach procesów A967.

5. Opłucz i osusz -Spłukać ponownie czystą wodą w celu zneutralizowania i usunięcia pozostałości środków chemicznych po pasywacji, a następnie całkowicie wysuszyć. Stojąca woda lub resztki filmu chemicznego pozostawione na powierzchni mogą same w sobie stać się źródłem skażenia.

6. Zweryfikuj -Potwierdź wynik za pomocą jednego lub większej liczby testów weryfikacyjnych ASTM A967 - zanurzenie w wodzie, wysoka wilgotność, mgła solna, siarczan miedzi lub żelazicyjanek potasu-kwas azotowy - oraz kontrola wzrokowa potwierdzająca, że ​​powierzchnia jest wolna od wytrawiania, wżerów i szronu.

Którego środka trawiącego należy użyć - przez zanurzenie, natryskiwanie, żel czy mechaniczne odkamienianie?

Wytrawianie zanurzeniowe w kąpieli kwasu azotowego-fluorowodorowego to najdokładniejsza i najspójniejsza metoda w przypadku-części wytwarzanych w warsztacie, natomiast wytrawianie w żelu lub paście i mechaniczne odkamienianie to praktyczne rozwiązania w przypadku dużych,-montowanych w terenie lub skomplikowanych geometrycznie wyrobów, których nie można tankować.

Wytyczne dotyczące procesu zgodne z zaleceniami ASTM A380 dotyczącymi usuwania kamienia i trawienia. Kwas fluorowodorowy jest poważnie niebezpieczny dla tkanki ludzkiej w przypadku kontaktu i wymaga żelu glukonianu wapnia oraz udokumentowanego protokołu reagowania w sytuacjach awaryjnych na miejscu, niezależnie od metody aplikacji.

Kwas azotowy a pasywacja kwasem cytrynowym: która jest odpowiednia dla Twojej produkcji?

Pasywacja kwasem azotowym pozostaje tradycyjną, powszechnie sprawdzoną metodą w przypadku większości gatunków stali nierdzewnej, natomiast pasywacja kwasem cytrynowym jest coraz bardziej preferowana tam, gdzie priorytetami są bezpieczeństwo pracowników, emisje do środowiska i prostota procesu -, a w przypadku wielu gatunków austenitycznych kwas cytrynowy zapewnia obecnie porównywalne lub lepsze stosunki powierzchni chromu-do-żelaza.

Zgodnie z klasą ASTM A967/A967M-specyficzne tabele procesów. Dane dotyczące stosunku Cr:Fe są reprezentatywnymi-wartościami zgłaszanymi w terenie przez dostawców usług pasywacji; Minimum ASME BPE ma zastosowanie w szczególności do sprzętu do bioprzetwarzania. Potwierdź kryteria akceptacji zgodnie z obowiązującą specyfikacją projektu.

Jak sprawdzić, czy pasywacja rzeczywiście zadziałała?

ASTM A967 definiuje sześć standardowych praktyk weryfikacji, a dobrze-dobrze prowadzony program pasywacji obejmuje kontrolę wzrokową oraz co najmniej jeden test chemiczny lub środowiskowy z tej listy dla każdej partii części, ponieważ pasywacja przeprowadzona, ale nie zweryfikowana, nie zapewnia udokumentowanej gwarancji odporności na korozję.

Według ASTM A967/A967M. AMS 2700, równoległa specyfikacja pasywacji lotniczej i kosmicznej, uznaje cztery z tych testów - wysoka wilgotność, zanurzenie w wodzie, siarczan miedzi i mgła solna - jako standardowy zestaw weryfikacyjny. Części pasywowane A967 nie mogą również wykazywać żadnych wytrawień, wżerów ani szronu podczas oględzin przed zastosowaniem któregokolwiek z tych testów.

W przypadku wyrobów o wysokiej-wartości lub{1}}korodowaniu krytycznym, laboratoryjna spektroskopia powierzchni mierząca rzeczywisty stosunek chromu-do-żelaza zapewnia najdokładniejsze dostępne potwierdzenie ilościowe -, choć zazwyczaj jest zarezerwowane do testów kwalifikacyjnych lub rozstrzygania sporów, a nie do rutynowej weryfikacji partii.

Jakie wady wynikają z pomijania lub przyspieszania tego przepływu pracy?

Pomijanie trawienia,-niedostateczna pasywacja lub przyspieszanie etapów płukania prowadzi do przewidywalnych i w dużym stopniu możliwych do uniknięcia rodzajów awarii, - większość z nich ujawnia się dopiero po oddaniu produktu do użytku, kiedy korekta jest znacznie droższa niż w hali produkcyjnej.

Plamy rdzy i wżery w-strefach wpływu ciepła spawania, spowodowane zabarwieniem cieplnym i metalem zubożonym w chrom-, którego nigdy nie usunięto przez trawienie.

Miejscowa korozja w miejscach osadzonego wolnego żelaza powstałego w wyniku szlifowania lub obróbki skrawaniem, gdy pasywacja została pominięta lub-dozowana w zbyt małej dawce.

Smugi lub plamiste przebarwienia spowodowane niecałkowitym spłukaniem, gdy resztkowy kwas nadal reaguje z powierzchnią po opuszczeniu linii przez część.

Nadmierne-trawienie (trawienie) i szorstkie, matowe wykończenie powierzchni spowodowane działaniem kwasu pozostawionego na części po upływie zalecanego limitu czasu.

Fałszywe zaufanie na podstawie nieudokumentowanego procesu - pasywacji przeprowadzonego bez żadnego testu weryfikacyjnego A967 nie dostarcza żadnych dowodów na odporność na korozję, jeśli awaria zostanie później zbadana.

Ponieważ defekty te często nie stają się widoczne, dopóki produkt nie będzie poddawany działaniu korozyjności przez wiele miesięcy, udokumentowany, zweryfikowany przebieg pracy w momencie produkcji jest znacznie tańszy niż diagnozowanie i naprawa korozji w terenie po fakcie.

Czy elektropolerowanie zastępuje wytrawianie i pasywację?

Elektropolerowanie nie - jest procesem uzupełniającym, a nie zastępczym, ponieważ polega na elektrochemicznym usunięciu cienkiej warstwy metalu powierzchniowego w celu wygładzenia i rozjaśnienia wykończenia, a większość specyfikacji elektropolerowania nadal wymaga, aby powierzchnia była wcześniej wolna od wolnego żelaza i zabarwienia cieplnego, co oznacza, że ​​zwykle wytrawianie jest zwykle wymagane jako etap przygotowawczy.

Elektropolerowanie rzeczywiście pozwala uzyskać powierzchnię-wzbogaconą w chrom i samo w sobie może spełniać wymagania dotyczące pasywacji określone w wielu specyfikacjach, skutecznie łącząc wygładzanie i pasywację w jednym etapie. Jednakże nie zastępuje on roli wytrawiania w usuwaniu zabarwienia termicznego i kamienia ze świeżo spawanej konstrukcji. Praktyczna sekwencja w przypadku wytwarzania-o wysokich specyfikacjach - sprzętu farmaceutycznego, półprzewodnikowego i spożywczego-wśród nich- jest zazwyczaj marynowanie, a następnie elektropolerowanie, przy czym etap elektropolerowania służy również jako obróbka pasywacyjna.

Jakie środki ostrożności są wymagane podczas trawienia i pasywacji?

Obydwa procesy wymagają rygorystycznych środków ochrony osobistej i kontroli technicznych, ponieważ trawienie wykorzystuje kwas fluorowodorowy - jeden z najniebezpieczniejszych kwasów przemysłowych w kontakcie z ludzką tkanką -, a nawet kwas azotowy klasy pasywacyjnej- działa żrąco na skórę i oczy.

Zarówno przy pracy z chemikaliami trawiącymi, jak i pasywującymi wymagane są rękawice, okulary lub osłony twarzy odporne na chemikalia,-fartuchy kwasoodporne, długie rękawy i buty ochronne.

Narażenie na kwas fluorowodorowy wymaga natychmiastowego, udokumentowanego protokołu reagowania w sytuacjach awaryjnych, w tym-żelu glukonianu wapnia na miejscu, ponieważ HF przenika przez skórę i atakuje znajdujące się pod nią tkanki i kości bez natychmiastowego bólu, który w przeciwnym razie wymagałby szybkiego leczenia.

Aplikację kwasu azotowego należy przeprowadzać na zewnątrz lub, jeśli to możliwe, przy silnej wentylacji, ponieważ w wyniku reakcji mogą wydzielać się opary dwutlenku azotu; W zamkniętych pomieszczeniach może być wymagana ochrona dróg oddechowych.

Kwas cytrynowy jest stosunkowo łagodny, ale działa drażniąco na oczy i skórę i nadal wymaga standardowych środków ochrony indywidualnej.

Nie są to opcjonalne środki ostrożności nakładane na proces techniczny. - ASTM A380 i ASTM A967 traktują bezpieczne postępowanie jako podstawową część zgodnej procedury, a nie odrębną kwestię.

Często zadawane pytania

Q: Czy zawsze trzeba marynować przed pasywacją?

A: W przypadku konstrukcji spawanych lub formowanych na gorąco-z widocznym zabarwieniem cieplnym, tak, - sama pasywacja nie jest w stanie usunąć zabarwienia cieplnego ani znajdującej się pod nim warstwy zubożonej w chrom-. W przypadku części obrobionych, które nie są zabarwione pod wpływem ciepła, sama pasywacja może być wystarczająca, jeśli powierzchnia jest wolna od zgorzeliny.

Q: Jaka jest różnica między ASTM A380 a ASTM A967?

A: ASTM A380 to przewodnik obejmujący pełny proces czyszczenia, odkamieniania i pasywacji, w tym przygotowanie powierzchni. ASTM A967 to specyfikacja skupiająca się szczególnie na procesach pasywacji i testach stosowanych do ich weryfikacji. Obydwa standardy uzupełniają się i są powszechnie stosowane razem.

Q: Czy pasywacja kwasem cytrynowym jest tak samo skuteczna jak kwas azotowy?

A: W przypadku wielu gatunków stali nierdzewnej austenitycznej tak - pasywacja kwasem cytrynowym pozwala uzyskać stosunek powierzchni chromu- do-żelaza porównywalny lub przekraczający wyniki w przypadku kwasu azotowego, zapewniając jednocześnie znacznie łagodniejsze bezpieczeństwo pracowników i profil emisji do środowiska.

Q: Skąd wiesz, że pasywacja zadziałała?

A: ASTM A967 definiuje sześć praktyk weryfikacyjnych - zanurzenie w wodzie, wysoka wilgotność, mgła solna, siarczan miedzi, żelazicyjanek potasu-kwas azotowy i ogólny test wolnego żelaza - plus kontrola wizualna potwierdzająca, że ​​powierzchnia nie wykazuje wytrawiania, wżerów ani szronu. Dla każdej partii produkcyjnej należy udokumentować co najmniej jedno badanie weryfikacyjne.

Q: Czy trawienie może usunąć zbyt dużo materiału z produkcji?

A: Tak. ASTM A380 zaleca ograniczenie narażenia na trawienie do maksymalnie około 30 minut na aplikację; pozostawianie kwasu na powierzchni dłużej niż to konieczne powoduje- nadmierne wytrawianie, które zamiast po prostu usuwać kamień, wytrawia i szorstkuje metal nieszlachetny.