24artstroy.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пассивация нержавеющей стали

Больше всего требует пассировки низкокачественная продукция. Также процедуру проводят в случае, когда повреждена поверхность металла. Например, появились царапины, пятна, вмятины и следы воздействия отбеливателей либо стальной губки.

Обязательно «окисляют» изделия, которые регулярно используют для сварки (ежегодно) или имеют явные отметины ржавчины.

Химическая пассивация как оптимальное покрытие жаропрочной стали

Пассивация металла — процесс, в результате которого на поверхности металла образуется оксидная плёнка, препятствующая образованию коррозии. Название метода покрытия происходит от слова «пассивность». Цель пассивации — снизить химическую активность металла при взаимодействии с другими металлами или агрессивными условиями окружающей среды.

В своём роде, появление плёнки — то же разрушение металла. Но, разрушая верхний слой материала на несколько десятков нанометров, пассивация спасает нижние слои от появления ржавчины.

Таким образом, химическая пассивация — взаимодействие окислителя с обрабатываемой поверхностью.

Этапы химической пассивации

1. Если предварительно не подготовить металлическое изделие, то окислитель вступит в реакцию не со сплавом, а с посторонними элементами. Поэтому, перед пассивацией необходимо зачистить поверхность. Очистку выполняют 2 способами: мытьём или ошкуриванием изделия при помощи наждачной бумаги. Теперь можно приступить к пассивации.

2. Сам процесс представляет нанесение на изделие химического реагента. На сплаве образуется защитная плёнка, состоящая в основном из солей и окислов. Плёнка делает структуру изделия наиболее крепкой и долговечной. Эффективность процедуры зависит от следующих факторов:

  • состав раствора;
  • состав сплава;
  • состояние поверхности обрабатываемой детали.

Лучше всего поддаются химической пассивации высоколегированные стали, особенно хромникелевые. А вот углеродистые стали следует обрабатывать только для кратковременной защиты, так как уровень защитного слоя на них существенно слабее.

3. Очистка при помощи воды. Соли, которые могли остаться на изделии, могут вызвать коррозию. Поэтому промывку следует проводить тщательно.

4. Остатки кислоты необходимо нейтрализовать с помощью 2-3 % раствора аммиака или раствора, состоящего из 25-30 г/л олеиновой кислоты и 2-4 г/л гидроксида натрия. Обработка проводится при 80 — 90 °С на протяжении 2-3 минут.

Какой раствор используется?

Использование различных растворов зависит от свойств сплава. Рассмотрим, какие растворы применяются для пассивирования различного класса черных металлов:

Высоколегированные сплавы, устойчивые к коррозии — азотная и серная кислоты.

  • Сплавы ферритного класса — калий двухромовокислый, азотная кислота.
  • Углеродистые стали — калий двухромовокислый, хромовый ангидрид, фосфорная кислота, гидроксид натрия.
  • Среднелегированные стали — хромовый ангидрид, фосфорная кислота.

Температура и время пассивирования также зависят от класса сплава. Температура составляет диапазон от 18 до 90 °С, а время — от 3 до 60 минут.

Чем выше температура раствора, тем быстрее протекает процесс.

Применение пассивации

  • Пассивация используется для металлических деталей под покраску. Она не только защищает от коррозии, но и обезжиривает изделия. Применяется в сфере машиностроения.
  • Пассивация паровых турбин. Но зачем нужна пассивация нержавеющей стали, ведь она и так не поржавеет? Оказывается, если сплав находится в непрекращающемся контакте с агрессивной средой, то он может разрушиться. В качестве примера выступает сварной шов. Иногда на нём присутствуют частички железа. И тогда подвергается коррозии даже нержавейка.
  • Стоматологическая область. Обрабатываются нижняя часть имплантов — винты, которые вмонтируются в челюсть. Пассивация используется для исключения разрушения импланта в челюстной кости.
  • Химическая пассивация часто проводится с декоративной целью. При кратковременной обработке на поверхности появляется радужная плёнка. Яркие предметы использования — краны, дверные ручки.
  • Пассивация украшений из бижутерии используется во избежание аллергических реакций.

Химическая пассивация заметно продлевает срок службы изделий из металла и заслуживает широкого применения в самых разнообразных областях.

Процесс пассивации нержавеющей стали

Для людей, имеющих глубокие познания химии со школьных лет, остается загадкой вопрос перевозки целой группы кислоты в железнодорожных емкостях изготовленных из стали, а не из платинового или золотого листа, не реагирующего на кислоты. Ведь учитель химии рассказывал о взаимодействии раствора кислот и железа. Все дело в том, что в 1836 году ученый с Туманного Альбиона М.Фарадей предположил о возможности возникновения спецефической пленки на поверхности сталей при их взаимодействии с кислотами, имеющими предельно высокую концентрацию. Появление пленки на поверхности нержавеющей стали при взаимодействии с концентрированными кислотами называется пассивацией.

Основной теорией принято считать возникновение сплошной пленки оксидного, хлоридного, сульфатного или фосфатного характера. Толщина ее редко превышает несколько десятков нанометров. Другая теория пассивации объясняет процесс построением плены за счет адсорбированного окислителя. Адсорбция приводит к насыщению валентности атомов металла. Химическая активность соответственно снижается. Широкое распространение одной теории не отменяет, а лишь подтверждает и дополняет вторую и создает полное понимание процессов пассивации в различных средах и условиях.

Интересный факт. Хранение опасных бритв в насыщенных растворах солей, которые представляют собой производные хромовой кислоты, позволяет сберечь ее остроту более длительное время. Это является примером пассивации. Без такой «консервации» острие бритвы покроется коррозией, которая под микроскопом будет выглядеть рыхлыми бесформенными хлопьями.

Использование металла в качестве анода при электрохимической пассивации, позволяет добиться пассивного состояния поверхности нержавеющей стали. Пассивация, помимо изменения технологических параметров, может придавать обрабатываемой поверхности дополнительные эстетические свойства. Современные технологии позволяют производить окраску и тонировку металлических поверхностей. Варьируя концентрацию, температуру и время взаимодействия можно добиться различных показателей толщины пленки и ее шероховатости. Матового блеска можно добиться, если толщина пенки будет на одном уровне с длиной волны видимого света. Электрохимическое оксидирование и нанесение пассивирующей пленки на поверхность называют анодированием и часто применяют для покрытия бижутерийных изделий из нержавеющей стали. В отличие от химического, электрохимический способ пассивирования обладает более широкой цветовой палитрой и оттенками.

Читать еще:  Полный провар шва что это?

Условия, при которых нержавеющая сталь поддаётся коррозии

Оксидная плёнка, покрывающая лист нержавеющей стали, очень тонка. Достаточно нарушить её целостность – и материал утрачивает антикоррозионные свойства. Оксидная плёнка может повредиться из-за контакта с хлором или морской водой. Также причиной повреждения способна стать царапина. Именно поэтому разработаны чёткие правила хранения изделий из нержавеющей стали и ухода за ними. Для их чистки нельзя применять средства, содержащие хлор.

Наибольший ущерб поверхности нержавеющей стали наносится при сварке труб. В таких случаях оксидная плёнка разрушается вдоль всего шва. Чтобы защитить изделие от ржавчины, применяется пассивация нержавеющей стали.

Пассивация нержавеющей стали с целью ее защиты

Во время изготовления продукции из нержавеющей стали, как правило, ее погружают в ванну с азотной кислотой в конце производственного процесса для удаления загрязняющих веществ. Кислота также активирует процесс окисления хрома в воздухе, который называется пассивации, где во время взаимодействия кислорода с хромом образуется защитный слой оксида хрома. Пассивация происходит очень быстро — как правило, в течение 20 минут.

Сейчас некоторое нержавеющее пивоваренное оборудование, в частности, из нержавеющих материалов с более низкой стоимостью, скорее всего, было обработано, проштамповано, протравлено, отполировано и заварено лишь после того, как нержавеющая сталь была изготовлена ​​и промыта кислотой. В результате оно может иметь масла, полировальные составы, сварочные соединения и другие загрязняющие вещества, которые защищают сталь, но должны быть смыты с первого раза, когда вы очищаете ваши детали. К тому же, вы, вероятно, не захотите обнаружить эти масла и соединения в своем пиве.

Шаг 1: Тщательная очистка

Так как вы, скорее всего, не имеете доступа к большой ванне с азотной кислотой, пассивация в домашних условиях начинается с очень тщательной очистки. Если это новое оборудование, в котором вы хотите удалить любые вещества, оставшиеся при производстве и окончательной обработки. Это потребует сильного чистящего средства, например, такое как трифосфат натрия (TSP). Смешайте TSP в рекомендуемой пропорции с горячей водой. Bar Keeper’s Friend также хорошее чистящее средство для нержавеющего оборудования (Примечание: это импортный аналог похожий на порошок Пемолюкс, но более эффективный), хотя вы не должны использовать его на протравленных металлах. Также продается «мягкий скраб» — жидкую версию Bar Keeper’s Friend, который более прост в использовании. Убедитесь, что вы удалили все фитинги, клапаны и другие мелкие элементы и очистили их тоже. Тщательно промойте и высушите все после очистки.

Шаг 2: Пассивация кислотой

Теперь, когда вся грязь, масла и примеси удалены, можно приступить к следующему шагу пассивации металла. Это достигается путем применения слабой кислоты с последующей сушкой металла на воздухе. Кислород содержащийся в воздухе будет взаимодействовать с хромом, формируя пассивный защитный слой. Всегда надевайте перчатки при работе с этими кислотами, поскольку они могут вызвать раздражение кожи при высоких концентрациях.

Читать еще:  Ультразвуковая дефектоскопия сварных швов трубопроводов

Есть несколько вариантов, которые можно использовать здесь. Одним из вариантов является использование средства «Bar Keeper’s Friend», которое содержит щавелевую кислоту. Оно хорошо работает на нержавеющей стали, но не используйте его, если у вас на поверхности оборудования применялось электронное травление, так как оно будет разрушать или даже удалять травление. Добавьте достаточно воды, чтобы сформировать густую пасту и нанесите средство на объект, который требует пассивации. Пусть оно «посидит» на металле в течение 5-10 минут, а затем аккуратно протрите его сухим полотенцем. В качестве альтернативы вы можете промыть все чистой водой, но вы должны немедленно высушить полотенцем так, чтобы металл быстро подвергся воздействию воздухом, а не водой.

Другим агентом является высокая концентрация дезинфицирующего средства Star Sun, которое широко применяется в домашнем пивоварение и в основном является кислотой. Его обычно используют около 30 грамм на 20 литров для дезинфекции, а для пассивации вам потребуется 30 гамм на 4 литра. Замочите детали в концентрированном растворе Star Sun в течение 20-30 минут при комнатной температуре, а затем дайте им высохнуть им на воздухе в течение ночи, чтобы кислород смог пассивировать металл. На следующий день, возьмите каждую деталь и тщательно промойте, так как она все равно будет немного содержать кислотного остатка перед варкой пива.

Последним способом является лимонная кислота, которая широко доступна в форме порошка. Пассивация может быть достигнута при 4-10% — ной концентрации лимонной кислоты в теплой воде в течение 30 минут. Опять же вам потребуется просушка, чтобы кислород из воздуха сделал свое дело за ночь, прежде чем смыть любые остаточные кислоты.

Пассивация сварных швов

В этом материале расскажем почему важна пассивация зоны сварных швов на нержавеющей стали

Почему важна пассивация?

Нержавеющая сталь способна противостоять коррозии благодаря пассивному слою оксида хрома, который образуется на ее поверхности. Формирование этого защитного слоя называется пассивацией. Механическое воздействие, истирание, травление или перегрев (вызванный сваркой) разрушают этот защитный слой, что в дальнейшем подвергает металл коррозии.

Пассивный слой формируется, когда атомы хрома, содержащийся в нержавеющей стали, вступают в контакт с атомами кислорода в воздухе. Эта химическая реакция образует пассивный слой оксида хрома, который защищает поверхность нержавеющей стали. Для формирования плотного и равномерного пассивного слоя оксида хрома поверхность исходного материала должна быть идеально чистой.

Механическое воздействие, термическая обработка, сварка, сильные кислоты и гальваническое загрязнение повреждают слой оксида хрома и приводят к нежелательному окислению поврежденных участков нержавеющей стали.

В частности, после процессов сварки нержавеющей стали, чтобы полностью восстановить коррозионную стойкость стали, необходимо удалить термический слой, или по другому — цвета побежалости, вызванные перегревом нержавеющей стали в процессе сварки, а также другие поверхностные загрязнения. Для того существует специальный аппарат для электрохимической очистки сварных швов ISOJET ® Cleaner 5.

ISOJET ® Cleaner 5 — это безопасная, эффективная и быстрая система электрохимической очистки нержавеющей стали. Скорость очистки сварных швов с помощью этой системы составляет 90-150 см. в минуту.

Аппарат ISOJET ® Cleaner 5 сочетает в себе очищающую способность электрического тока с одновременно пассивирующими нержавеющую сталь свойствами электролита ISOL C.

Пассивация нержавеющей стали мгновенно начинается после того, как электрохимический процесс очистки завершен. Обычно для завершения и стабилизации пассивного слоя зоны сварного шва требуется от 24 до 48 часов.

Рекомендуемые товары

Средство для очистки алюминиевых деталей CB 100 Aluminium

CB 100 Aluminium — это мощный очиститель и обезжириватель, основанный на уникальной технологии Nature Boost, специально разработан для очистки алюминия и чувствительных сплавов. Этот природный ра..

0.00 р. Без НДС: 0.00 р.

Аппарат для пассивации сварных швов ISOJET Cleaner 5

ISOJET® Cleaner 5 — аппарат для электрохимической очистки сварных швов и нанесения маркировки на нержавеющей стали. Производство ISO Elektrodenfabrik AG (Щвейцария). Простой и экономичный сп..

Применение пассивации

К основным задачам пассивации относятся:

  • предотвращение коррозийных процессов, протекающих в верхних слоях металла;
  • защита от разрушения вновь созданных соединений, например, в месте сварочного шва (пассивациясварных швов);
  • повышение электропроводности в месте электрического контакта;
  • создание печатных плат по подготовленным шаблонам (травление);
  • обработка готового изделия с целью придания новых декоративных и потребительских свойств.
Читать еще:  Что такое корень шва при сварке?

Первая задача решается для большого количества металлов и их сплавов.Одним вариантов такой защиты является воронение. Во втором случае для создания прочного сварного соединения применяется пассивация анодов и конечная обработка полученного соединения после сварки. Проведение пассивации позволяет значительно повысить герметичность, полученных соединений. Это особенно важно припрокладке трубопроводов. Такая обработка очень полезна при проведении сварки трудно свариваемых металлов, например алюминия. Пассивация меди или латуни производится для создания временной защиты от потускнения поверхности изделия на определённый срок (обычно около месяца). Иногда это используется как временная консервация подготовленных деталей для хранения между операциями дальнейшей обработки или сборки.

Данный вид обработки необходим при эксплуатации изделий из металлов в следующих случаях:

  • применение крепёжных элементов, особенно в условиях агрессивных сред и больших механических нагрузок;
  • при сборке трубопроводов, особенно в местах сварных швов;
  • для защиты котельного оборудования;
  • деталей машин и механизмов, контактирующих с морской водой;
  • элементы конструкций, работающих при изменении температурных режимов;
  • отдельные элементы ручного и механического инструмента;
  • готовые изделия, применяемые в быту (дверные ручки, мебельная фурнитураи тому подобное);
  • декоративные поделки для интерьера;
  • в радиоэлектронике для улучшения качества контактов;
  • ювелирные украшения.

Решение задач повышения электропроводности решается с помощью нанесения наповерхность изготовленных контактов тонкого слоя металл, обладающего повышенной электропроводностью, например золота или серебра.

Заключение

А в итоге, когда начинаешь разбирать причины появления ржавчины на нержавеющей стали, выясняется, что виной было уничтожение естественной для этого вида стали оксидной плёнки. Поэтому дополнительной защитой, которая нужная нержавейке – это обработка кислотами: серной, соляной, азотной с последующей нейтрализацией её остатков после того, как она уже образовала химически-нейтральный защитный слой на металле. И смыть остатки нейтрализатора водой, а потом вытереть насухо. Теперь только очередное грубое механическое нарушение оксидной плёнки способно запустить механизм коррозии.

По этой же причине домохозяйкам ни в ком случае не стоит чистить посуду из полированной нержавейки абразивными составами, да ещё с примесью хлора. Пример? «Комет». Очистит эффективно, это да. Но параллельно запустит процесс коррозии металла.

4 Зачем, когда и как пассивировать нержавейку?

Как видно, нержавеющая сталь идеально будет служить при отсутствии других материалов и без механических воздействий. Но это возможно разве только в музее. Конструкции всегда находятся в работе, а часто и в крайне агрессивной среде. Вот тогда даже нержавеющей стали нужно дополнительное пассивирование. Например, очень часто такую обработку просят сделать для труб, крепежей, обшивки погружных морских конструкций. Но всегда ли уместно это делать?

Для успокоения совести, конечно, можно производить такие операции всегда, как только возникает подозрение на неспособность нержавейки противостоять будущим воздействиям рабочих сред. Но специалисты убеждены, что такая обработка будет лишней во многих случаях. Во-первых, нужно проанализировать возможные химические процессы, иногда вашим конструкциям ничего не грозит, а дополнительная пассивация только ухудшит состояние сплава.

Во-вторых, нужно иметь возможность контролировать процесс пассивирования нержавеющей стали, чтобы получить равномерное и цельное покрытие. Например, это очень проблематично в случае труб, ведь проверить состояние поверхности внутри почти невозможно. Может оказаться, что где-то участок был обработан недостаточно, и коррозия все равно произойдет. Поэтому пассивирование уместно в тех случаях, когда защитить нужно внешнюю сторону детали.

Сам процесс имеет, конечно, химическую природу. Состав обрабатывающего средства зависит от марки нержавеющей стали, вернее, ориентирован на процентное содержание хрома. Сплавы, где этого элемента 16 % и более, пассивируются раствором азотной кислоты (20–50 %). Выдерживать следует 30–60 минут при 40 °С. Не подходит такое пассивирование для сталей марки AISI 303. Если в нержавейке хрома менее 16 %, то условия и реагенты те же, только время выдержки должно быть не менее 60 минут. Такой режим не подходит для стали AISI 416. Для перечисленных исключений (AISI 303 и 416) и марки 430F лучше использовать указанную азотную кислоту и раствор бихромата натрия (2–6 %), температура при этом не выше 50 °С, а время выдержки 25–40 минут.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector