Việt Nam
Trong thế giới đòi hỏi khắt khe về xử lý hóa học, khai thác dầu khí, sản xuất dược phẩm và kỹ thuật hàng hải, các bộ phận thường xuyên phải chịu môi trường hóa học khắc nghiệt, áp suất cực cao và nhiệt độ dao động. Trong số các bộ phận này, mặt bích bằng thép không gỉ đóng vai trò là thành phần nền tảng, đảm bảo các mối nối kết cấu và đảm bảo sự chuyển tiếp-không bị rò rỉ giữa các đường ống, van và bình chứa. Bởi vì các thành phần này được dán nhãn "không gỉ" nên có một quan niệm sai lầm phổ biến rằng chúng vốn không bị phân hủy. Tuy nhiên, thực tế luyện kim phức tạp hơn nhiều.
Khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ không phải là đặc tính tĩnh, không thể thay đổi của kim loại khối. Thay vào đó, nó dựa vào một lớp bề mặt cực kỳ mỏng, được bảo trì linh hoạt và được đo ở thang đo nanomet. Khi mặt bích bằng thép không gỉ trải qua quá trình chế tạo công nghiệp nặng-chẳng hạn như rèn, gia công, khoan và hàn-bề mặt bảo vệ này về cơ bản bị tổn hại. Để khôi phục khả năng phòng thủ, kim loại phải trải qua quá trình xử lý hóa học chính xác được gọi là thụ động. Sự thụ động không chỉ đơn thuần là một nghi thức dọn dẹp hời hợt; đó là một quy trình nghiêm ngặt về mặt khoa học bắt nguồn từ hóa học bề mặt và luyện kim, cần thiết để ngăn chặn sự cố hỏng hóc thành phần thảm khốc trong các ứng dụng công nghiệp có-căng thẳng cao.
Để hiểu lý do tại sao quá trình thụ động lại cần thiết, trước tiên người ta phải kiểm tra tính chất hóa học-hợp kim vi mô của thép không gỉ. Đặc tính xác định của thép không gỉ là hàm lượng crom của nó, theo định nghĩa phải đạt ít nhất 10,5% khối lượng. Khi tiếp xúc với oxy, crom phản ứng tự phát để tạo thành một lớp crom oxit (Cr2O3) siêu mỏng, bám dính và trơ về mặt hóa học. Lớp màng thụ động này hoạt động như một lá chắn cực nhỏ, ngăn chặn oxy và các ion ăn mòn, chẳng hạn như clorua, tiếp cận các nguyên tử sắt bên dưới.
Trong quá trình sản xuất mặt bích bằng thép không gỉ, màng thụ động này bị xuống cấp một cách có hệ thống. Việc rèn định hình mặt bích dưới nhiệt độ cao, tạo ra các vảy oxit dày, đổi màu được gọi là sắc thái nhiệt. Các hoạt động gia công tiếp theo-chẳng hạn như xoay mặt đệm, khoan lỗ bu lông và tạo ren-sử dụng các công cụ cắt có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm lạ. Nếu dụng cụ cắt được làm bằng thép cacbon hoặc trước đây đã được sử dụng trên-vật liệu không gỉ thì các hạt "sắt tự do" cực nhỏ sẽ được chuyển một cách cơ học và nhúng vào bề mặt của mặt bích thép không gỉ.
Sự hiện diện của sắt tự do có sức tàn phá lớn đối với khả năng chống ăn mòn vốn có của kim loại. Sắt tự do không có khả năng tạo thành lớp oxit thụ động; thay vào đó, nó phản ứng nhanh với độ ẩm và oxy trong khí quyển để tạo thành oxit sắt (Fe2O3), thường được gọi là rỉ sét. Sự rỉ sét cục bộ này không chỉ làm hỏng tính thẩm mỹ của mặt bích. Nó khởi tạo một tế bào điện cục bộ trong đó sắt tự do hoạt động như một cực dương và ma trận thép không gỉ xung quanh hoạt động như một cực âm. Khi sắt bị ăn mòn, nó sẽ phá vỡ màng oxit crom liền kề, dẫn đến ăn mòn rỗ cục bộ. Trong các hệ thống đường ống-áp suất cao, những vết rỗ cực nhỏ này có thể nhanh chóng biến thành các vết nứt ăn mòn-do ứng suất, đỉnh điểm là hỏng khớp đột ngột và thảm khốc.
Thụ động hóa là giải pháp được thiết kế để loại bỏ ô nhiễm sắt. Được quản lý bởi các tiêu chuẩn quốc tế như ASTM A967 và ASTM A380, quy trình này sử dụng các dung dịch axit mục tiêu để loại bỏ sắt ngoại sinh khỏi bề mặt bằng phương pháp hóa học mà không ảnh hưởng đến ma trận hợp kim crom-bên dưới.
Cơ chế hóa học dựa vào tốc độ hòa tan khác nhau của sắt và crom trong môi trường axit cụ thể. Khi mặt bích bằng thép không gỉ bị nhiễm bẩn được ngâm trong bể axit thụ động, axit sẽ hòa tan một cách có chọn lọc sắt tự do và oxit sắt, kéo chúng vào dung dịch dưới dạng ion. Điều quan trọng là axit không làm mất đi hàm lượng crom trong hợp kim. Thay vào đó, bằng cách loại bỏ các hạt sắt che phủ, nó để lộ ra bề mặt nguyên sơ, giàu crom{3}} trước oxy, đẩy nhanh quá trình hình thành màng thụ động crom oxit đồng nhất, dày đặc và có khả năng bảo vệ cao.
Về mặt công nghiệp, hai tác nhân hóa học chính được sử dụng cho quá trình này: axit nitric và axit xitric.
Axit nitric (HNO3) đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp truyền thống trong nhiều thập kỷ. Nó là một axit khoáng mạnh và một tác nhân oxy hóa mạnh. Bản chất kép của axit nitric cho phép nó thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ: hòa tan nhanh chóng sắt tự do và oxy hóa ngay lập tức crom tiếp xúc để tạo màng thụ động. Để nâng cao hiệu quả của nó đối với các hợp kim cụ thể hoặc các chất gây ô nhiễm cứng đầu, natri dicromat (Na2Cr2O7) đôi khi được thêm vào bể như một chất tăng cường oxy hóa bổ sung. Tuy nhiên, axit nitric có những hạn chế đáng kể. Nó thải ra khói oxit nitơ (NOx) nguy hiểm, gây ra rủi ro an toàn nghiêm trọng cho người vận hành và tạo ra nước thải độc hại cần xử lý phức tạp, tốn kém trước khi thải bỏ.
Axit citric (C6H8O7) đã nổi lên như một chất thay thế hiệu quả cao, thân thiện với môi trường cho axit nitric. Không giống như axit nitric, dựa vào khả năng oxy hóa thô, axit citric hoạt động thông qua cơ chế hóa học được gọi là thải sắt. Phân tử axit citric bao bọc xung quanh các ion sắt tự do trên bề mặt mặt bích thép không gỉ, tạo thành một phức hợp hữu cơ ổn định, hòa tan, ngăn sắt kết tủa trở lại kim loại. Bởi vì nó chỉ nhắm vào sắt nên axit citric giữ nguyên crom. Nó không-độc hại, có thể phân hủy sinh học, không thải ra khói độc hại và giảm đáng kể chi phí tuân thủ quy định. Những tiến bộ hiện đại đã cho phép các công thức axit citric sánh ngang hoặc vượt xa hiệu suất thụ động của các hệ thống axit nitric truyền thống.
Đạt được một bề mặt thực sự thụ động trên một mặt bích bằng thép không gỉ yêu cầu phải tuân thủ nghiêm ngặt một quy trình nhiều{0}}giai đoạn. Việc bỏ qua hoặc gấp rút bất kỳ giai đoạn nào có thể dẫn đến quá trình thụ động không hoàn toàn hoặc tệ hơn là ăn mòn tích cực và làm hỏng linh kiện.
Nguyên tắc thụ động quan trọng nhất là axit không thể thụ động hóa bề mặt bẩn. Các mặt bích đến dây chuyền thụ động được phủ chất làm mát gia công, dầu cắt, hợp chất kéo, bụi xưởng và dấu vân tay. Nếu các chất ô nhiễm hữu cơ này không được loại bỏ hoàn toàn, chúng sẽ tạo thành một rào cản ngăn axit thụ động tiếp xúc với bề mặt kim loại. Hơn nữa, việc đưa hydrocarbon vào bể axit nitric có thể gây ra các phản ứng hóa học dữ dội. Làm sạch trước{4}}thường bao gồm việc nhúng mặt bích vào dung dịch tẩy rửa có tính kiềm, nóng kết hợp với khuấy siêu âm để làm sạch các hình học phức tạp, như lỗ bu lông và mặt đệm có răng cưa.
Sau khi được tẩy dầu mỡ và rửa sạch hoàn toàn, các mặt bích được ngâm trong bể hóa chất thụ động. Các thông số của giai đoạn này-bao gồm nồng độ axit, nhiệt độ và thời gian tiếp xúc-được kiểm soát chặt chẽ dựa trên loại thép không gỉ cụ thể (ví dụ: austenit 316L, duplex 2205 hoặc martensitic 410). Ví dụ, mặt bích bằng thép không gỉ austenit tiêu chuẩn có thể được xử lý trong bể axit nitric 20% đến 25% thể tích ở 50 độ C trong 30 phút, hoặc bể axit xitric 4% đến 10% trọng lượng ở 65 độ C trong 20 phút. Việc duy trì động học nhiệt độ chính xác là rất quan trọng để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn sắt mà không gây ra hiện tượng "tấn công chớp nhoáng", hiện tượng axit tích cực ăn mòn và làm tối bề mặt thép.
Sau khi ngâm trong axit, mặt bích phải được chuyển ngay sang-nước có độ tinh khiết cao. Axit dư bị mắc kẹt trong các kẽ hở của mặt bích-chẳng hạn như các chân sắc của lỗ bu lông có ren hoặc các rãnh nhỏ-của mặt đệm ghi âm-có thể gây ra sự ăn mòn cục bộ theo thời gian. Để giảm thiểu rủi ro này, người ta sử dụng bể trung hòa kiềm (thường sử dụng natri bicarbonate hoặc natri hydroxit loãng), sau đó rửa sạch lần cuối bằng nước khử ion. Sau đó, các mặt bích sạch sẽ được làm khô hoàn toàn bằng khí nén đã lọc, không chứa dầu-hoặc khí nóng cưỡng bức để đảm bảo hơi ẩm không đọng lại trên các bề mặt mới thụ động.
Bởi vì lớp oxit crom thụ động không thể nhìn thấy được bằng mắt thường nên chỉ kiểm tra bằng mắt không thể xác nhận liệu mặt bích bằng thép không gỉ đã được thụ động thành công hay chưa. Các nhà sản xuất công nghiệp dựa vào các quy trình thử nghiệm được tiêu chuẩn hóa để xác nhận tính toàn vẹn hóa học của bề mặt.
Một trong những phương pháp xác nhận đơn giản nhất nhưng hiệu quả nhất là thử nghiệm ngâm trong nước. Mặt bích thụ động được ngâm hoàn toàn trong nước cất trong thời gian 24 giờ, sau đó để khô. Ngoài ra, chúng có thể tiếp xúc với-buồng có độ ẩm cao. Nếu sắt tự do còn sót lại trên bề mặt, nó sẽ phản ứng với nước và tạo thành các vệt gỉ đỏ nhìn thấy được. Mặt bích được thụ động hóa thành công sẽ hoàn toàn không bị đổi màu sau quá trình thử nghiệm.
Để xác nhận nhanh chóng, không{0}}phá hủy tại xưởng, các thử nghiệm chỉ thị hóa học được sử dụng rộng rãi:
Thử nghiệm đồng sunfat: Nhỏ một giọt dung dịch đồng sunfat lên bề mặt mặt bích. Nếu có sắt tự do, sắt sẽ thay thế đồng về mặt hóa học, khiến cho vết đồng-có màu (hồng/nâu kim loại) nhìn thấy được hình thành trong vòng vài giây. Nếu bề mặt hoàn toàn thụ động thì không có phản ứng nào xảy ra và dung dịch vẫn có màu xanh.
Thử nghiệm Kali Ferricyanide: Được thiết kế cho các ứng dụng có tính quan trọng cao, thử nghiệm này phát hiện các dấu vết sắt tự do cực kỳ nhỏ. Một dung dịch thử nghiệm được áp dụng và nếu có sắt tự do, nó sẽ phản ứng ngay lập tức và chuyển sang màu xanh Phổ rực rỡ.
Trong các ngành-có độ tinh khiết cao như dược phẩm sinh học hoặc sản xuất chất bán dẫn, các thử nghiệm hóa học vĩ mô là không đủ. Các kỹ sư sử dụng các dụng cụ phòng thí nghiệm tiên tiến để kiểm tra lớp thụ động ở cấp độ nguyên tử. Quang phổ quang điện tử tia X (XPS) và Quang phổ điện tử Auger (AES) được sử dụng để đo độ dày chính xác của màng thụ động và tính tỷ lệ crom-to-sắt (Cr/Fe) trên bề mặt. Tỷ lệ Cr/Fe cao (thường lớn hơn 2 trên 1) khẳng định lớp thụ động-có khả năng chống ăn mòn và cực kỳ chắc chắn.
Hiệu suất đáng tin cậy của mặt bích bằng thép không gỉ phụ thuộc hoàn toàn vào tính toàn vẹn của màng oxit crom cực nhỏ. Trong khi các quy trình sản xuất chắc chắn sẽ phá vỡ lớp bảo vệ này bằng cách nhúng sắt tự do vào và phá hủy lớp thụ động, thì thụ động hóa học cung cấp một phương pháp đã được khoa học chứng minh để đảo ngược thiệt hại này. Bằng cách hiểu và kiểm soát động học hóa học của quá trình hòa tan và thải sắt, các nhà sản xuất công nghiệp có thể loại bỏ một cách có hệ thống các tác nhân gây ăn mòn.
Đầu tư vào một giao thức thụ động tỉ mỉ-bao gồm-làm sạch kỹ lưỡng trước khi làm sạch, ngâm axit chính xác và xác thực chất lượng nghiêm ngặt-là điều hết sức cần thiết. Nó đảm bảo rằng mặt bích sẽ chịu được các điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất, ngăn ngừa rò rỉ môi trường, tránh thời gian ngừng hoạt động đột xuất và kéo dài tuổi thọ hoạt động của toàn bộ cơ sở hạ tầng đường ống. Cuối cùng, sự thụ động sẽ thu hẹp khoảng cách giữa luyện kim thô và độ tin cậy kỹ thuật lâu dài-.
Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm sản xuất và kết tủa kỹ thuật, chúng tôi cung cấp hàng trăm sản phẩm (dễ sử dụng, đáng tin cậy, giá thấp) cho các khách hàng và dự án trên toàn thế giới.
Mã QR
admin@yongxingflange.com
+86-18931763322
