一般不锈钢表面处理信息:
应用材料的功能性表面是卫生设计的重要前提。它可以通过提高表面的性质、形状和能量水平来实现的操作程序。表面形状决定清洁行为、生物膜的形成和污染以及颗粒的排放。表面形状决定腐蚀行为、金属成分的清洁度、化学钝化和颗粒向周围介质的排放。表面的能量水平和电荷决定了表面的化学性质以及土壤或食物的吸附/解吸。不锈钢是满足这些要求的材料之一。
它们含有至少10.5%(按重量计)的铬含量多为1.2%的碳(按重量计算)。然而,在这一基本定义中,有一系列不锈钢,其中铬、镍、钼和许多其他合金元素的含量不同,每种元素的设计都赋予材料特殊的性能。表1显示了食品和饮料行业中常用的不锈钢等级。
铬、镍和钼含量较高的不锈钢通常表现出好的耐腐蚀性,尽管这些等级的不锈钢可能更贵。
一些食物(如盐或酸性食物)和一些清洁程序甚至可能损坏钝化表面。因此,设计的前提是仔细考虑预期的使用条件,并选择具有足够固有耐腐蚀性的适当等级的不锈钢。例如,在含盐环境中,钼的含量约为2.25%的材料EN1.4401(AISI316)比EN1.4301(AISI304)具有较强的抗点蚀能力。
在任何不锈钢上形成有效的钝化层取决于表面没有物理和化学污染物。必须清除轧制碎片(一种厚而可见的氧化皮)――这通常在信誉良好的钢厂进行,直到材料交付给设备制造商。
必须用适当的无氯脱脂剂或溶剂清洗油脂、油脂、粘合剂、脚印、指纹和油漆等土壤。使用液体和蒸汽脱脂剂。液体清洗通常由苛性洗涤剂(如非磷酸洗涤剂、缓冲剂和表面活性剂的混合物)或热碱性溶液(包括各种添加剂(如氢氧化钠、氢氧化钾和表面活性剂的混合物)完成。有机溶剂(如异丙醇)可通过喷洒或擦洗使用。
嵌入铁颗粒(车间操作不当造成的常见污染物,如机加工、研磨、钢丝刷、喷砂或焊接、靠近不锈钢材料)必须通过酸处理(如柠檬酸或硝酸)去除。每次处理后,表面必须彻底清洁。
如果有一个干净的表面和足够的氧气(来自空气或含氧水),不锈钢会在所有暴露的表面自然和自发地形成一个坚硬的钝化层。
如果被动层在设备制造过程中或之后受到物理损坏,则必须提供自我修复的机会。一旦表面清洁并再次暴露在氧气中,被动层将自动修复。焊接也会损坏钝化层,因此焊接后可能需要酸洗。
通过化学钝化处理和/或电解抛光,可以提高钝化层的强度和耐腐蚀性。
酸洗、化学钝化和电解抛光应被视为单独处理,而不是替代品。每项工作只能由合格的承包商仔细进行。必须记住,集成系统的化学表面处理可能会对弹性体、塑料和玻璃材料产生不利影响。因此,仅适用于装配设备的表面处理是很重要的,这适用于所有可能接触的材料。
酸洗
酸洗是一种旨在去除一层薄层的酸洗(通常为1到3(μm)腐蚀性材料,这是由于不锈钢表面暴露在高温下存在氧气(例如,使用含有40种材料)ppm上述氧气保护气体焊接)。适度使用时,酸洗不会对表面形状和清洁度产生不利影响。
如果使用更积极、更严格的控制,酸洗可影响表面去除多达8微米。但是,过度的酸洗会损坏表面,降低其耐腐蚀性。
酸洗原则
在焊接区域进行酸洗之前,应进行任何必要的机械处理,以去除氧化物,如研磨或研磨,并在此类处理后对受影响区域进行脱脂。然而,酸洗应在任何化学钝化处理之前进行。
酸洗不应与除垢混淆,除垢是从表面去除厚片氧化皮。这种氧化物通常是深灰色的,通常在钢材交付前在钢厂清除。
酸洗不适合去除游离铁颗粒。如果由于车间操作不当,游离铁颗粒嵌入过深,无法通过酸洗去除,则可以使用更具侵蚀性的化学品来完全去除嵌入的铁。但重要的是要去除所有游离铁,而不是扩散到不锈钢制造表面的其他区域。
酸洗不应与化学钝化(见第6节)混淆。化学钝化是一种有利于增稠的工艺,因此可以增强不锈钢耐腐蚀性的保护性钝化层。
酸洗不是为了光滑的不锈钢表面或粗糙的焊缝。不打算纠正表面变化,如不锈钢零件冷成型引起的颗粒变形或修改;表面研磨可能更适合这些。
为什么需要酸洗?
在焊接过程中,不锈钢的局部加热导致原有透明钝化层的厚度增加。焊接后,其影响将在焊缝和焊缝两侧的焊缝上清晰可见“热影响区”(HAZ)中形色带,称为“热色调”(见图1)。热也会导致铬被拉到表面,因为铬比钢中的铁更容易与大气中的氧气结合。这种向外扩散的铬在热着色表面及其下方留下一层低于大型钢的铬。这将降低对间隙或点蚀的抵抗力。因此,去除所有可见的热色调是一个很好的车间实践。
焊接后不仅使用酸洗。它还可以用来清洁表面,以清除制造的残留物,如氧化铁。当需要酸洗时,显示热色调超过EHEDGDoc中所述“稻草黄色”所有受限表面必须酸洗。即使是不易看到的焊缝(如管道内部)也应在使用前进行酸洗和化学钝化(如有必要)。理想情况下,设备的设计应确保单个部件(如管道长度)在组装前可单独酸洗。如果热色比稻草的黄色浅(见图2),则不需要酸洗,尤其是如果焊缝位于难以处理的区域(如管道内部)。
酸洗程序
硝酸和氢氟酸(HNO3和HF)这种混合物通常用于不锈钢酸洗(见表2)。酸洗酸可以通过在管道中循环或喷涂来使用,也可以用来刷膏或凝胶,用于局部处理不能浸泡的大部分。
这些腐蚀性硝酸/氢氟酸(HNO3/HF)酸洗剂是专门用来去除氧化物的,比如焊接产生的热色调。一般清洗或化学钝化不应用于不锈钢表面。
酸洗后,钢表面的所有酸、残留物和污染物应彻底清洗,使其无污渍,达到耐腐蚀性。在这个阶段,表面将没有结垢、游离铁和外来杂质,并准备进行必要的化学钝化。
需要指出的是,酸洗后,完全冲洗可能包括拆卸和/或更换垫圈和密封件,因为酸洗酸的残留物可能会留在小间隙中。
因为HNO3/HF酸洗确实可以去除表面上的少量金属,因此应限制其使用。如果使用过多的强酸,会导致一些不可接受的表面腐蚀。避免过度接触酸洗酸(见图3b和3c)。