300系不锈钢管连续酸洗线单混酸段酸洗实践分析

 浙江至德钢业有限公司对300系不锈钢管连续酸洗线单混酸段酸洗机理研究、生产工艺过程质量控制及生产中存在的问题进行了阐述、分析及注意事项。

  酸洗是不锈钢管生产过程中的关键工序，酸洗质量直接关系到产品的外观质量和耐蚀性能。许多300系不锈钢管酸洗工艺大多采用硫酸+混酸酸洗，其工艺流程为：预清洗→硫酸酸洗→硫酸段水清洗→混酸酸洗→混酸段水清洗→最终水清洗→热风烘干。

 浙江至德钢业有限公司不锈钢管生产车间也是采用以上酸洗工艺，由于设备出现故障，在连续酸洗线只有混酸段可生产的情况下生产普通的300系不锈钢管，通过实验室试验，对比不同浓度下酸洗质量，制定了连续酸洗线HNO₃+HF混酸段工艺规范；300系不锈钢管连续酸洗线HNO₃+HF混酸段酸洗后的不锈钢管表面质量满足标准要求，酸洗效率比H₂SO₄+(HNO₃+HF)酸洗效率还高，酸洗溶蚀率是H₂SO₄+(HNO₃+HF)酸洗的一半，金属损耗较小。

1. 单混酸段酸洗机理

 300系不锈钢管形成的氧化铁皮Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、FeO·Cr₂O₃、NiO·Cr₂O₃、Cr₂O₃都是不溶解于水的碱性氧化物，当把它们在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。以及部分金属铁，等物质发生化学反应，生成各种溶解性的金属盐类：

 a. 氧化铁皮与酸发生化学反应而被溶解（溶解作用）。

 b. 金属铁与酸作用生成氢气，机械地剥落氧化铁皮（机械剥离作用）。

 c. 生成的原子氢使铁的氧化物还原成易于酸作用的亚铁氧化物，然后与酸作用而被去除（还原作用）。

Fe₂O₃+HNO₃+HF=FeF×(NO₃)y+H₂O

HNO₃+HF混酸酸洗机理

Metal(=Me):表示金属

Me+4NHO₃=Me(NO₃)₂+NO+2HO₂

Me(NO₃)₃+3HF=MeF₃+3NHO₃

Me+4NHO₃+3HF=MeF₃+NO+2HO₂

  300系不锈钢管酸洗机理主要是通过硝酸HNO₃的氧化性与氧化铁皮发生化学反应，氧化产品表面不均匀的金属层；通过添加氢氟酸HF来促进其硝酸的氧化性，使金属离子沉淀，特别是与铬的反应较快，提高酸洗效率，并为300系不锈钢管钝化提供辅助处理。

2. 300系不锈钢管连续酸洗线单混酸段酸洗过程控制

 a. 混酸连续酸洗线酸洗过程工艺参数控制

 b. 酸洗时配好新酸后，由于氢氟酸浓度较高，氧化反应强烈，单混酸段酸洗溶液中铁离子的含量迅速升高，金属损耗过大，而单混酸段混酸的浓度迅速降低，金属损耗较大。特别注意的是，300系不锈钢管此时通过单混酸段酸洗可能会出现过酸洗的现象，中厚板表面表现为酸印。当300系不锈钢管洗到一定量时，酸液浓度下降，化学反应进入了一个相对稳定的阶段，铁离子含量与酸液浓度变化幅度不大，酸洗反应充分，不锈钢管表面氧化铁皮和贫铬层被酸洗掉，钢板表面质量均匀。连续酸洗线单混酸段酸洗300系不锈钢管时最好先酸洗316不锈钢，当铁离子达到10g/l的情况下再酸洗304不锈钢，321不锈钢铁离子达到15g/l时酸洗最好，避免不锈钢下表面由于过酸洗出现酸印缺陷。

 c. 在连续酸洗线混酸段酸洗中，厚度≥30mm的不锈钢贯温度加热较慢，与酸反应不够充分，在酸洗中辊速按1.5m/min控制，避免钢板下表面出现由于辊速过快，酸洗反应不完全出现黑沫缺陷。

3. 结论

a. 通过连续线混酸段酸洗不锈钢管实践，只用混酸段酸洗常规的300系不锈钢管是可行的。通过批量生产，连续酸洗线单混酸段酸洗300系不锈钢管表面色泽均匀，颜色发白，和H₂SO₄+(HNO₃+HF)酸洗后的表面颜色略有不同，表面的钝化质量和耐蚀性没有明显差异。

b. 300系不锈钢管HNO₃+HF混酸连续线酸洗表面质量满足标准要求，酸洗效率比H₂SO₄+(HNO₃+HF)酸洗效率高，酸洗溶蚀率是H₂SO₄+(HNO₃+HF)酸洗的一半，金属损耗较小。

c. 通过批量HNO₃+HF混酸连续线酸洗300系不锈钢管，HNO₃+HF混酸连续线工艺参数易于控制，获得良好且稳定的产品表面质量，使公司在只有HNO₃+HF混酸段的情况下可正常生产，即保证了产品质量，又完成了不锈钢管合同交付。