談?wù)勪撹F去銹的清洗方法

鋼鐵價(jià)格便宜，強度高，加工性能良好，但其表面易被氧化而生銹需要清洗。鋼鐵去銹清洗的方法有酸蝕法和浸酸法，去除污垢有酸洗法。

一、酸蝕處理。

酸蝕處理是指用強酸去除鋼鐵在熱處理過(guò)程中生成的有一層厚度的氧化膜(鐵銹)的方法。硫酸和鹽酸是被廣泛應用于酸蝕的價(jià)格便宜的強酸。硫酸的作用包括以下幾個(gè)化學(xué)反應:

Fe+H₂SO₄ = FeSO₄+H₂

FeO+H₂SO4 = FeSO₄+H₂O

Fe₂O₃+2H₂SO₄+H₂ = 2FeSO₄+3H₂O

Fe₃O₄+3H₂SO₄+H₂ = 3FeSO₄+4H₂O

鋼鐵表面上的鐵銹(各種氧化鐵〕在硫酸中被溶解，而鋼鐵材料本身的鐵在酸中也被腐蝕產(chǎn)生氫氣。此氫氣產(chǎn)生的氣壓促使表面氧化層剝離并使氧化物發(fā)生還原反應而被溶解。在與硫酸的反應過(guò)程中，約有20%的氧化層是經(jīng)化學(xué)反應而被溶解(若使用鹽酸則有40%氧化層被溶解)，其余的氧化層則以殘渣的形式從金屬屬表面脫離而被去除。通常使用的酸濃度不宜過(guò)大，如常用的鹽酸小于15%為宜，而硫酸則可使用稍高一點(diǎn)的濃度。使用鹽酸時(shí)更應控制酸濃度，因為產(chǎn)生氫氣過(guò)多會(huì )造成金屬“氫脆”，即金屬吸收氫氣后變硬變脆的現象。金屬中各種高、低碳鋼和鋅特別容易發(fā)生氫脆。為防止氫脆的產(chǎn)生，應采用以下措施：

（a）盡量縮短和控制好浸酸時(shí)間；

（b）用鹽酸浸酸時(shí)應在常溫下進(jìn)行，以減少所產(chǎn)生的氫氣向鋼鐵內層的滲透擴散；

（c）在浸酸處理液中加入硝酸、鉻酸這類(lèi)能與氫氣發(fā)生反應的氧化性酸；

〔d）加入金屬氫脆抑制劑；

（e）對于易發(fā)生氫脆的金屬可改用堿劑處理或用陽(yáng)極電解酸洗效果較好。對于已發(fā)生氫脆的金屬可用陽(yáng)極電解處理或使金屬在100~200℃高溫下加熱1~5h使其恢復原有性質(zhì)。

在酸蝕清洗劑中，硫酸與鹽酸處理情況的對比表明，鹽酸比硫酸溶解金屬氧化物的能力強，因此一般使用5%~10%的鹽酸。由于高溫時(shí)鹽酸容易揮發(fā)，通常在40℃ 以下的溫度進(jìn)行酸蝕。

硫酸發(fā)生氫脆現象比鹽酸少，并以高溫高濃度下酸蝕為其特色。便硫酸進(jìn)行酸蝕后產(chǎn)生的硫酸亞鐵在酸液中溶解度稍低，達到其飽和溶解度時(shí)，硫酸即失去酸蝕作用。因此為了充分發(fā)揮硫酸的酸蝕能力，工廠(chǎng)使用多槽連續酸蝕清洗工藝，并相應改變洗槽的組成。表1-17列出硫酸逆流式連續清洗槽的組成變化情況。

表1-17 硫酸酸蝕清洗槽組成變化

處理條件	一槽（鋼板入口）	二槽	三槽（鋼板出品）
溫度/℃	96	98	98
H2SO4/%	8~10	13~15	23~25
洗液鐵含量/(g/L)	<55	<50	<30

由于硫酸洗液的逆流運動(dòng)，使得其最大限度地發(fā)揮其去銹作用。通常1t鋼板需耗15~20kg硫酸。

在鑄造的鋼材中往往含有硅酸鹽雜質(zhì)，為了去除這種雜質(zhì)，在酸蝕液中要加入少量氫氟酸。為防止酸蝕處理過(guò)程中金屬質(zhì)地被腐蝕，在酸蝕液中要加入腐蝕抑制劑。這些抑制劑以吸附在清潔的金屬質(zhì)地表面而抑制金屬發(fā)生化學(xué)反應，既可防止金屬表面與酸反應而變得粗糙不平或出現坑凹，也減少和抑制氫氣和酸霧的產(chǎn)生。通常使用的腐蝕抑制劑有淀粉、明膠、羧甲基纖維素等高分子化合物。最近研究表明，一些含氮含硫的有機化合物(如苯硫脲）也有

這種效果。

二、浸酸。

用較弱的酸溶液去除在金屬加工過(guò)程中形成的薄氧化膜的方法叫浸酸。浸酸與酸蝕原理相同，都是利用酸的腐蝕作用去除氧化膜。區別在于浸酸用較弱的酸進(jìn)行短時(shí)間浸泡以去除薄的氧化層。一般使用稀硫酸在低溫下進(jìn)行短時(shí)間浸泡，或用較弱的磷酸在較高濃度和較高溫度下進(jìn)行短時(shí)間浸泡。在使用磷酸時(shí)，還能生成有防銹效果的磷酸鐵薄層保護膜。

用酸清洗金屬時(shí)，特別是用浸酸法時(shí)，如果表面上有油性污垢，酸的清洗作用將受到阻礙，因此這時(shí)在酸洗之前要進(jìn)行脫脂處理。

三、酸洗

這是指用酸把金屬表面附著(zhù)的、來(lái)源于外部的污垢去除的方法，稱(chēng)為酸洗。如用酸將鍋爐和傳熱水管中形成的鈣鹽水垢去除。鍋爐及管道水垢的清洗，最經(jīng)濟的方法是用鹽酸溶液進(jìn)行酸洗。在酸洗之前用1%的堿劑在高溫條件廠(chǎng)進(jìn)行循環(huán)脫脂清洗。堿水溶液從管道中排出后用清水沖洗，再用酸洗。

用加有適量腐蝕抑制劑的2%以下的鹽酸水溶液50%以下在鍋爐管道中循環(huán)，使水垢濟解。在清洗過(guò)程中會(huì )有一些氫氣產(chǎn)生使鍋爐及水管的基底受到腐蝕。為防止這種情況過(guò)度發(fā)生，在清洗時(shí)要定時(shí)取出樣品進(jìn)行分析，把樣品中鈣、鐵離子的含量作為檢測的指標。一般情況是，酸洗開(kāi)始階段洗液中鈣離子的含量會(huì )逐漸增大，隨后鈣離子溶解量增大趨勢逐漸轉慢，而鐵離子的溶解量增加的趨勢明顯加快?？梢园砚}離子溶解量增加趨勢變緩，鐵離子溶解量明顯增加，作為判斷水垢溶解基本完全的轉折點(diǎn)，酸洗之后要用水充分沖洗并進(jìn)行中和防銹處理，每次清洗共需進(jìn)行20~40min。

由丁鹽酸腐蝕性太強，日前清洗鍋爐及管道已改用酸性較弱的氨基磺酸、草酸等有機酸和酸性硫酸鈉(NaHSO₄)等。