不銹鋼管氧化皮的清除方法主要有機械法、化學法和電化學法。機械法在第一章中的磨光、拋光、滾光等諸節中已闡述。由于不銹鋼管氧化皮組成的復雜性,要使鋼管表面氧化皮清除干凈,又要使表面達到高度清潔和平整,并非易事。清除不銹鋼氧化皮一般要分兩步進行,第一步為預處理,第二步為去灰渣。
1. 不銹鋼管氧化皮預處理
預處理使氧化皮變得疏松,然后再進行酸洗,易于除去。預處理又可分為下列方法。
a. 堿性硝酸鹽熔融處理法
堿性熔融物含有氫氧化物87%(質量分數),硝酸鹽13%(質量分數),熔融鹽中兩者的比例應嚴格控制,使熔融鹽具有最強的氧化力、最低的熔點和最小的黏度。在生產過程中只分析硝酸鈉含量不少于8%(質量分數)。在鹽浴爐中進行處理,溫度為450~470℃,時間對鐵素體不銹鋼為5分鐘,奧氏體不銹鋼為30分鐘。
在預處理過程中,鉻的氧化物與堿發生反應,生成物是亞鉻酸鈉:
Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O
生成的亞鉻酸鈉(NaCrO2)再被硝酸鈉氧化,轉變為易溶于水的鉻酸鈉(Na2CrO4).反應式如下:
2NaCrO2+3NaNO3+2NaOH→2Na2CrO4+3NaNO2+H2O↑
同樣,鐵的氧化物和尖晶石也可被硝酸鹽氧化,變成疏松的三價的氧化鐵,易被酸洗時除去。
2FeO+NaNO3→Fe2O3+NaNO2
2Fe3O4+NaNO3→3Fe2O3+NaNO2
2FeO·Cr2O3+NaNO3→Fe2O3+2Cr2O3+NaNO2
由于高溫作用,形成的氧化物部分剝落,以沉渣的形式沉入浴爐底。堿性硝酸鹽熔融預處理工藝流程:蒸氣除油→預熱(150~250℃,時間20-30分鐘)→熔融鹽處理→水淬→熱水洗。
熔融鹽處理不適于有焊縫間隙或卷邊的組合件。零件從熔融鹽爐取出后水淬時,會濺起一股帶刺激性的堿、鹽霧,故水淬時應采用深井式防濺水淬槽,見圖2-1。水淬時先將零件筐吊入槽內,停在水平面上方,關閉槽蓋,再把零件筐降到水中,直到淹沒即可。
b. 堿性高錳酸鉀預處理
處理液中含有氫氧化鈉100~125g/L,碳酸鈉100~125g/L,高錳酸鉀50g/L,溶液溫度95~105℃,處理時間2~4小時。堿性高錳酸鉀的處理效果雖不如熔融鹽處理,但其優點是適用于有焊縫或卷邊的組合件。
c. 浸漬法預處理
為使氧化皮松動,直接采用下列強酸浸漬預處理,為防止酸對基體金屬的溶解,要嚴格控制酸浸時間和酸液溫度。浸漬法酸液預處理法所用溶液成分及工藝條件見表2-2。
2. 不銹鋼去灰渣
不銹鋼管氧化皮從鹽浴爐出來后鋼管表面上剩下的氧化物灰渣可在下列溶液中去除(見表 2-4 )
3. 除氫
不銹鋼管在酸洗過程中有一定量的氫原子吸附在基體內,易造成氫脆現象。對高強度不銹鋼管要進行除氫處理。除氫方法如下:
a. 堿性溶液陽極電解法
在氫氧化鈉50~60g/L,碳酸鈉10~20g/L,磷酸三鈉50~60g/L,硅酸鈉10~20g/L,溫度80℃的溶液中,在陽極上,電流密度10A/d㎡,時間10分鐘,可有效去除吸附在表面上的氫。
b. 加熱法
即將不銹鋼零件放在烘箱內在200℃溫度時烘1~2小時以去除氫。