不锈钢管氧化皮的清除方法主要有机械法、化学法和电化学法。机械法在第一章中的磨光、抛光、滚光等诸节中已阐述。由于不锈钢管氧化皮组成的复杂性,要使钢管表面氧化皮清除干净,又要使表面达到高度清洁和平整,并非易事。清除不锈钢氧化皮一般要分两步进行,第一步为预处理,第二步为去灰渣。
1. 不锈钢管氧化皮预处理
预处理使氧化皮变得疏松,然后再进行酸洗,易于除去。预处理又可分为下列方法。
a. 碱性硝酸盐熔融处理法
碱性熔融物含有氢氧化物87%(质量分数),硝酸盐13%(质量分数),熔融盐中两者的比例应严格控制,使熔融盐具有最强的氧化力、最低的熔点和最小的黏度。在生产过程中只分析硝酸钠含量不少于8%(质量分数)。在盐浴炉中进行处理,温度为450~470℃,时间对铁素体不锈钢为5分钟,奥氏体不锈钢为30分钟。
在预处理过程中,铬的氧化物与碱发生反应,生成物是亚铬酸钠:
Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O
生成的亚铬酸钠(NaCrO2)再被硝酸钠氧化,转变为易溶于水的铬酸钠(Na2CrO4).反应式如下:
2NaCrO2+3NaNO3+2NaOH→2Na2CrO4+3NaNO2+H2O↑
同样,铁的氧化物和尖晶石也可被硝酸盐氧化,变成疏松的三价的氧化铁,易被酸洗时除去。
2FeO+NaNO3→Fe2O3+NaNO2
2Fe3O4+NaNO3→3Fe2O3+NaNO2
2FeO·Cr2O3+NaNO3→Fe2O3+2Cr2O3+NaNO2
由于高温作用,形成的氧化物部分剥落,以沉渣的形式沉入浴炉底。碱性硝酸盐熔融预处理工艺流程:蒸气除油→预热(150~250℃,时间20-30分钟)→熔融盐处理→水淬→热水洗。
熔融盐处理不适于有焊缝间隙或卷边的组合件。零件从熔融盐炉取出后水淬时,会溅起一股带刺激性的碱、盐雾,故水淬时应采用深井式防溅水淬槽,见图2-1。水淬时先将零件筐吊入槽内,停在水平面上方,关闭槽盖,再把零件筐降到水中,直到淹没即可。
b. 碱性高锰酸钾预处理
处理液中含有氢氧化钠100~125g/L,碳酸钠100~125g/L,高锰酸钾50g/L,溶液温度95~105℃,处理时间2~4小时。碱性高锰酸钾的处理效果虽不如熔融盐处理,但其优点是适用于有焊缝或卷边的组合件。
c. 浸渍法预处理
为使氧化皮松动,直接采用下列强酸浸渍预处理,为防止酸对基体金属的溶解,要严格控制酸浸时间和酸液温度。浸渍法酸液预处理法所用溶液成分及工艺条件见表2-2。
2. 不锈钢去灰渣
不锈钢管氧化皮从盐浴炉出来后钢管表面上剩下的氧化物灰渣可在下列溶液中去除(见表 2-4 )
3. 除氢
不锈钢管在酸洗过程中有一定量的氢原子吸附在基体内,易造成氢脆现象。对高强度不锈钢管要进行除氢处理。除氢方法如下:
a. 碱性溶液阳极电解法
在氢氧化钠50~60g/L,碳酸钠10~20g/L,磷酸三钠50~60g/L,硅酸钠10~20g/L,温度80℃的溶液中,在阳极上,电流密度10A/d㎡,时间10分钟,可有效去除吸附在表面上的氢。
b. 加热法
即将不锈钢零件放在烘箱内在200℃温度时烘1~2小时以去除氢。