奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、高溫抗氧化性、良好的低溫性能和優異的機械和R能生成性。因此廣泛應用於化工、石油、電力、核工程、航空航天、海洋、醫藥、輕工、紡織等部門。其主要目的是防止腐蝕和生銹。不銹鋼的耐蝕性主要取決於表面鈍化膜。如果膜不完整或有缺陷，不銹鋼仍然會被腐蝕。在工程中，通常進行酸洗和鈍化，使不銹鋼的耐腐蝕性能發揮更大的作用。在不銹鋼設備和部件的成型、組裝、焊接、焊縫檢驗(如探傷、試壓)和施工標記過程中，會帶來表面油汙、鐵銹、非金屬汙垢、低熔點金屬汙染物、油漆、焊渣和飛濺物，影響不銹鋼設備和部件的表面質量，破壞其表面的氧化膜，降低鋼材的整體抗腐蝕能力和局部抗腐蝕能力(包括點蝕和縫隙腐蝕)。
不銹鋼表面的清洗、酸洗和鈍化不僅可以最大限度地提高耐腐蝕性，還可以防止產品汙染，獲得美觀的外觀。GBl50-1998《鋼制壓力容器》中規定“有防腐蝕要求的不銹鋼和復合鋼板制成的容器表面應進行酸洗鈍化”。本規定是針對石油化工行業使用的壓力容器，因為這些設備是在直接接觸腐蝕性介質的情況下使用，從保證耐腐蝕性的角度提出酸洗鈍化是必要的。對於其他工業部門來說，如果不是出於防腐的目的，只是基於清潔美觀的要求，不銹鋼材料是不需要酸洗鈍化的。但是不銹鋼設備的焊縫需要酸洗鈍化。對於核工程、壹些化工廠等要求嚴格的應用場合，除酸洗鈍化外，還應使用高純介質進行最終的精細清洗或機械、化學、電解拋光。
2.不銹鋼酸洗鈍化原理
不銹鋼的耐腐蝕性主要是由於其表面覆蓋著壹層非常薄(約1nm)致密的鈍化膜，這是保護不銹鋼的基本屏障。不銹鋼鈍化具有動態特性，不應視為腐蝕的完全停止，而是壹種擴散阻擋層，大大降低了陽極反應速度。壹般來說，膜在還原劑(如氯離子)存在的情況下容易被破壞，而在氧化劑(如空氣)存在的情況下，膜可以得到維護或修復。
不銹鋼工件在空氣中放置會形成壹層氧化膜，但這層膜的保護並不完善。壹般在用氧化劑鈍化之前，需要進行徹底的清洗，包括堿洗和酸洗，以保證鈍化膜的完整性和穩定性。酸洗的目的之壹是為鈍化處理創造有利條件，保證形成高質量的鈍化膜。由於平均厚度為10μm的不銹鋼表面受到酸洗的腐蝕，酸液的化學活性使得缺陷部分的溶解速度高於表面上的其他部分，因此酸洗可以使整個表面趨於均勻和平衡，壹些原本容易引起腐蝕的隱患得到了消除。但更重要的是，通過酸洗鈍化，鐵和鐵的氧化物先於鉻和鉻的氧化物溶解，貧鉻層被去除，導致不銹鋼表面鉻的富集。這種富鉻鈍化膜的電位可達+1.0V (SCE)，與貴金屬接近，耐蝕穩定性提高。不同的鈍化處理也會影響膜的成分和結構，從而影響防銹性能。例如，通過電化學改性，鈍化膜可以具有多層結構，CrO3或Cr2O3可以形成在阻擋層中，或者可以形成玻璃態氧化物膜，使得不銹鋼可以發揮其最大的耐腐蝕性。
國內外學者對不銹鋼鈍化膜的形成做了大量的研究。以北京科技大學近年來對316L鋼鈍化膜的光電子能譜研究為例，簡述[1]。不銹鋼鈍化是指表層因為某種原因溶解，被水分子吸收。在氧化劑的催化下，形成氧化物和氫氧化物，與組成不銹鋼的cr、Ni、Mo元素反應，最終形成穩定的成相膜，防止了膜的破壞和腐蝕。反應過程如下:
Fe H2O+O *≈[FeOH O *]ad+H ++ e
[FeOH O*]ad≈[FeO O*]ad+H++e
[feo o *] ad+H2O ≈ feooh+o * ten H++e
[FeO O*]ad≈FeO+O*
Fe ooh+Cr+H2O≈CrOOH+Fe H2O
2 Fe ooh≈fe2o 3+H2O
2 rooh≈cr2o 3+H2O
MO+3FeO+3H2O≈MOO3+3Fe H2O
ni+FeO+2h2o≈NiO+Fe H2O
(其中，Os代表鈍化過程中的催化劑，鈍化二離子中的濃度不變，ad代表吸附中間體。)[第頁]
可以看出，316L鈍化膜表層存在Fe2O3、Fe(OH)3或γ -FeOOH、cr2o 3、CrOOH或Cr(OH)3和MO，鈍化膜的主要成分為CrO3、FeO和NiO。
3.不銹鋼酸洗鈍化的方法和技術。
3.1酸洗鈍化處理方法的比較
不銹鋼設備和零件的酸洗鈍化根據操作的不同有多種方法，其適用範圍和特點見表1。
表1不銹鋼酸洗鈍化方法對比
方法適用範圍的優缺點
浸泡法用於可以放入酸洗槽或鈍化槽的零件，不適用於大型設備。酸洗液可長期使用，生產效率高，成本低。裝滿酸液的大容量設備消耗液體過多。
刷塗法適用於大型設備的內表面和局部處理，工作條件惡劣，酸液無法回收。
粘貼法用於安裝或維修現場，尤其是焊接部位處理的手工操作，勞動條件差，生產成本高。
安裝現場采用噴塗法，具有耗液量少、成本低、速度快等優點，但需要配備噴槍和環串系統。
循環法便於大型設備，如換熱器和管殼式處理，酸溶液可重復使用，因此需要在循環系統中連接管道和泵。
電化學法不僅可用於零件，也可用於刷塗法現場設備的表面處理。技術復雜，需要DC電源或恒電位儀。
3.2酸洗鈍化處理配方示例
3.2.1壹般處理[2]
根據ASTM A 380-1999，僅以300系列不銹鋼為例。
(1)酸洗
HNO 36% ~ 25%+HF 0.5% ~ 8%(體積分數)；
溫度21 ~ 60℃；需要的時間；
或5%-10%(質量分數)的檸檬酸銨；
溫度49 ~ 765438±0℃；時間10 ~ 60分鐘。
(2)鈍化
HNO 320% ~ 50%(體積分數)；
溫度49 ~ 765438±0℃；時間10 ~ 30分鐘；
或者溫度為2l-38 ℃;時間為30 ~ 60min；
或HNO 320% ~ 50%+Na2Cr207H2022% ~ 6%(質量分數)；
溫度為49-54 ℃;時間15 ~ 30分鐘；
或者溫度為21 ~ 38℃；時間為30 ~ 60分鐘。
(3)除垢和酸洗
H2SO4 48% ~ 11%(體積分數)；
溫度為66-82 ℃;6英寸之間5 ~ 45分鐘；
和HNO 36% ~ 25%+HF 0.5% ~ 8%(體積分數)；
溫度21 ~ 60℃；
或HNO 315% ~ 25%+HFL%-8%(體積分數)。
糊劑處理
(1)以廣州石化公司新建尿素不銹鋼設備內表面焊縫和母材的鈍化以及維修面打磨焊縫的局部鈍化為例[3]。
酸洗膏:
25% HNO+4% HF+7L %冷凝水(體積分數)和BaSO，並調整至糊狀。
鈍化膏:
將30% HNO3或25% HNO3+1%(質量分數)K2Cr207和BaSO7調成糊狀。
塗覆表面5 ~ 30分鐘，用冷凝水沖洗至pH=7，或在單個裝置上噴灑過氧化氫進行化學鈍化。
(2)以上海大明鐵廠的專利M為例。
酸洗鈍化膏:
HN 038% ~ 14%(作為鈍化劑)；
0% ~ 15%的HFL(作為腐蝕劑)；
2.2% ~ 2.7%硬脂酸鎂(作為增稠劑)
60% ~ 70%的硝酸鎂(用作填料，提高附著力和透氣性)；[第頁]
2.3% ~ 2.8%的多聚磷酸鈉(作為緩蝕劑)；
水(粘度調節)。
電化學處理
以廈門大學專利[5]為例，其處理方法是:將待處理的不銹鋼工件作為陽極，控制恒電位進行陽極氧化，或先將不銹鋼工件作為陰極，控制恒電位進行陽極氧化，再將不銹鋼工件作為陽極，控制恒電位進行陽極氧化，繼續改變其恒電位進行鈍化，電解液均采用HN03。經過這種處理後，不銹鋼鈍化膜的性能得到改善，耐蝕性大大提高。點蝕臨界電位(Eb)提高了約1000mV(在3% NaCl溶液中)，抗均勻腐蝕性能提高了三個數量級(在20% ~ 30% H2S 04溶液中，45℃)。
4.不銹鋼酸洗鈍化的適用範圍
4.1不銹鋼設備制造過程中的酸洗鈍化
4.1.1切割後的清洗和酸洗鈍化[6]
不銹鋼工件切割後，表面通常會殘留鐵屑、鋼粉、冷卻乳化液等汙垢，會使不銹鋼表面產生汙漬和銹跡。所以要進行脫脂去油汙，然後用硝酸清洗，不僅去除了鐵屑和鋼粉，而且鈍化了。
4.1.2焊接前後的清洗和酸洗鈍化[7]
因為油脂是氫的來源，不清除油脂會在焊縫中形成氣體，低熔點金屬汙染(如富鋅漆)會造成焊後開裂。因此，不銹鋼焊接前，必須將坡口及兩側20mm以內的表面清理幹凈，油汙可用丙酮擦洗，漆銹先用砂布或不銹鋼鋼絲刷清除，再用丙酮擦拭。
不銹鋼設備制造無論采用何種焊接工藝，焊後都應進行清洗，清除所有焊渣、飛濺物、汙漬和氧化色。清洗方法包括機械清洗和化學清洗。機械清洗包括打磨、拋光和噴砂等。應避免使用碳鋼刷，以防止表面生銹。為了獲得最佳的耐蝕性，可以將其浸泡在HNO3和HF的混合溶液中，也可以使用酸洗鈍化膏。事實上，4鐦1機械清洗經常與化學清洗相結合。
4.1.3鍛造鑄件的清理[6]
不銹鋼工件經過鍛造、鑄造等熱加工後，表面往往會被壹層氧化皮、潤滑劑或氧化物汙染，汙染物有石墨、二硫化鉬和二氧化碳。應采用噴丸、鹽浴處理和多道酸洗處理。例如，美國的不銹鋼渦輪葉片的處理過程如下:
鹽浴(10分鐘)→水淬(2.5分鐘)→硫酸洗(2分鐘)→冷水洗(2分鐘)→堿性高錳酸鹽浴(10分鐘)→冷水洗(2分鐘)→硫酸洗(1雨)→冷水洗(65433)。
4.2新機組投產前的酸洗和鈍化處理
許多大型化工、化纖、化肥等不銹鋼設備和管道在投產前都需要進行酸洗鈍化。雖然設備在出廠時已進行了酸洗，去除焊渣和氧化皮，但在儲存、運輸和安裝過程中，不可避免地會造成油脂、泥漿、鐵銹等汙染。為了保證裝置和設備的試車產品(特別是化工中間體和精制產品)質量符合要求，確保壹次試車成功，必須進行酸洗鈍化。例如H2O2生產裝置的不銹鋼設備和管道在生產前必須清洗幹凈，否則汙垢中的重金屬離子會使催化劑中毒。另外，如果金屬表面有油脂和遊離鐵離子，會引起H2O2分解，劇烈釋放大量熱量，引起火災甚至爆炸。同樣，對於氧氣管道來說，微量油汙和金屬顆粒的存在也可能產生火花，造成嚴重後果。
4.3現場維護中的酸洗鈍化處理
奧氏體不銹鋼316L、317、304L廣泛用於精制對苯二甲酸(PTA)、聚乙烯醇(PVA)、腈綸、醋酸等設備材料。因為物料都含有Cl-、Br-、SCN-、甲酸等有害離子，或者因為汙垢和物料結塊，都會造成設備上的斑點。停車檢修時，可通過酸洗使設備或部件全部或部分鈍化，並修復鈍化膜，防止局部腐蝕蔓延。如上海石化公司PTA裝置幹燥器的不銹鋼管和腈綸裝置的不銹鋼換熱器都經過酸洗鈍化處理。
4.4在用設備的除垢和清洗
石油化工廠的不銹鋼設備，尤其是換熱器，在運行壹定時間後，內壁會沈積各種垢，如碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、矽酸鹽垢、氧化鐵垢、有機物垢、催化劑垢等。，會影響換熱效果，造成垢下腐蝕。除垢要選擇合適的清洗劑，如硝酸、硝酸+氫氟酸、硫酸、檸檬酸、EDTA、水基清洗劑等。，並加入適量的緩蝕劑。除垢清洗後，必要時可以鈍化。化學處理例如，上海石化公司PTA、醋酸和腈綸裝置中的不銹鋼熱交換器已被除垢和清洗。
5.不銹鋼酸洗鈍化的註意事項
5.1酸洗鈍化的預處理
如果不銹鋼工件在酸洗鈍化前表面有汙垢，應先用機械清洗，然後脫脂。如果酸洗液和鈍化液不能去除油脂，表面油脂的存在會影響酸洗鈍化的質量。所以脫脂是不能省略的，堿溶液、乳化劑、有機溶劑、蒸汽都可以。
5.2酸洗液和清洗水中Cl-的控制
對於壹些不銹鋼酸洗液或酸洗膏，采用鹽酸、高氯酸、氯化鐵、氯化鈉等含氯腐蝕介質作為主要藥劑或添加劑去除表面氧化層，采用三氯乙烯等含氯有機溶劑去除油脂，不適合防止應力腐蝕開裂。此外，工業水可以用作初始洗滌水，但是嚴格控制最終洗滌水的鹵化物含量。通常使用去離子水。如石油化工奧氏體不銹鋼壓力容器水壓試驗用水中C1-的含量應控制在不超過25mg/L，如果達不到這壹要求，可在水中加入硝酸鈉使其符合要求。如果C1-含量超標，不銹鋼的鈍化膜將被破壞，這是點蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂的根源。
5.3酸洗鈍化操作中的過程控制
單獨的硝酸溶液對於去除遊離鐵和其他金屬汙染物是有效的，但是對於去除鐵鱗、厚腐蝕產物、回火膜等是無效的。壹般要用HNO3+HF溶液，為了操作方便和安全，可以用氟化物代替HF[2]。硝酸溶液中不能單獨加入任何緩蝕劑，但硝酸+氫氟酸酸洗時需要加入Lan-826。使用硝酸+氫氟酸進行酸洗。為防止腐蝕，濃度應保持在5: 1。溫度應低於49℃，如果太高，HF會揮發。
對於鈍化液，硝酸應控制在20%-50%之間。根據電化學測試，硝酸濃度小於20%處理的鈍化膜質量不穩定，容易產生點蝕[8]，但硝酸濃度不宜大於50%，要防止過鈍化。
用壹步法處理脫脂酸洗鈍化，雖然操作簡單，節省工時，但酸洗鈍化液(膏)中會有腐蝕性的HF，所以最終的保護膜質量不如多步法。
酸洗時，允許在壹定範圍內調整酸濃度、溫度和接觸時間。隨著酸洗液使用時間的增加，壹定要註意酸濃度和金屬離子濃度的變化，避免過度酸洗。鈦離子的濃度應小於2%，否則會導致嚴重的點蝕。壹般來說，提高酸洗溫度會加速和改善清洗效果，但也可能增加表面汙染或損壞的風險。
5.4不銹鋼敏化條件下的酸洗控制[2]
有些不銹鋼由於熱處理或焊接不良而敏化，HNO &；HF酸洗可能會引起晶間腐蝕，而晶間腐蝕引起的裂紋會在操作、清洗或後續加工過程中濃縮鹵化物，導致應力腐蝕。這些敏化的不銹鋼壹般不適合用HNO3+HF溶液除銹或酸洗。如果焊後必須進行酸洗，應使用超低碳或穩定化不銹鋼。
5.5不銹鋼和碳鋼組件的酸洗
對於不銹鋼和碳鋼組件(如換熱器中的不銹鋼管、管板和碳鋼殼體)，如果用HNO3或HNO3+HF進行酸洗鈍化，碳鋼會被嚴重腐蝕。此時應加入適當的緩蝕劑如Lan-826。當不銹鋼和碳鋼的組合件在敏化狀態下不能用HNO3+HF酸洗時，可用乙醇酸(2%)+甲酸(2%)+緩蝕劑在93℃下6h或EDTA銨基中性溶液+緩蝕劑在121℃下6h，然後用熱水沖洗，浸入65438。
5.6酸洗鈍化後處理
不銹鋼工件經酸洗和水洗後，可在71 ~ 82℃下，在含10%(質量分數)NaOH+4%和4%(質量分數)KMnO4的1粗高錳酸鹽溶液中浸泡5 ~ 60 min，以去除酸洗殘渣，然後用水徹底清洗並幹燥。不銹鋼酸洗鈍化後表面出現斑點或汙漬，可用新鮮鈍化液或高濃度硝酸擦洗消除。應保護最終通過酸洗鈍化的不銹鋼設備或部件，並用聚乙烯薄膜覆蓋或包裹，以避免異種金屬和非金屬之間的接觸。
酸性和鈍化廢液的處理應符合國家環保排放規定。例如，含氟廢水可以用石灰乳或氯化鈣處理。鈍化液盡可能不需要重鉻酸鹽。如果有含鉻廢水，可以加入硫酸亞鐵進行還原處理。
酸洗可能引起馬氏體不銹鋼的氫脆，必要時可通過熱處理(加熱至200℃壹段時間)去除氧。
6.不銹鋼酸洗鈍化質量檢驗[8]
因為化學檢驗會破壞產品的鈍化膜，所以壹般在樣板上進行。方法示例如下:
(1)硫酸銅滴定試驗
用8 gcus 04+500ml H2O+2～3ml h2so 4溶液滴在樣品板表面並保持濕潤。如果銅在6分鐘內沒有沈澱，則合格。
(2)鐵氰化鉀滴定試驗
將2ml HCl+1ml h2so 4+1 gk3fe(CN)6+97ml H2O溶液滴在模板表面，通過產生的藍色斑點的數量及其出現的長度來判斷鈍化膜的質量。