Verfahren und Prozesse zum Beizen und Passivieren von Edelstahl.doc

Dieser Artikel wurde als DOC-Datei eingereicht und lässt sich auf WAP-Geräten möglicherweise nicht optimal anzeigen. Wir empfehlen Ihnen, vorzugsweise die TXT-Version zu wählen oder die Quelldatei auf Ihren Computer herunterzuladen, um sie dort anzusehen. Methoden und Verfahren zum Beizen und Passivieren von Edelstahl: 1. Vergleich der Beiz- und Passivierungsverfahren. Je nach Art der Anwendung gibt es verschiedene Methoden zur Beiz- und Passivierungsbehandlung von Edelstahlanlagen und -komponenten; deren Anwendungsbereich und Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 enthält einen Vergleich der Beiz- und Passivierungsmethoden für Edelstahl, darunter das Tauchverfahren, das Aufstreichen, das Pastenverfahren, das Systemzirkulationsverfahren und das elektrochemische Zirkulationsverfahren. Diese Methoden eignen sich sowohl für die Behandlung von Bauteilen als auch für die Oberflächenbehandlung von Anlagen vor Ort mittels Bürstenverfahren. Diese Methode ist technisch relativ komplex und erfordert eine Gleichstromquelle oder ein Konstantspannungsgerät. Sie eignet sich nicht für große Anlagen, sondern für die Behandlung der Innen- und Außenflächen sowie lokaler Bereiche großer Anlagen. Sie wird vor Ort bei der Installation oder Wartung eingesetzt und eignet sich besonders für die Behandlung von Schweißnähten. Die manuelle Durchführung die Arbeitsbedingungen sind schlecht und die Produktionskosten hoch. Das Sprühverfahren wird für große Anlagen wie Wärmetauscher und Rohrbündel eingesetzt; die Durchführung ist relativ einfach, und die Säure kann wiederverwendet werden, erfordert jedoch den Anschluss an Rohrleitungen und Pumpen. Vor- und Nachteile bestehen darin, dass bei der Befüllung großer Anlagen mit Säure ein zu hoher Flüssigkeitsverbrauch entsteht; die Durchführung erfolgt manuell, schlechte Arbeitsbedingungen, die Säure kann nicht zurückgewonnen werden. Für die Innenwände großer Behälter am Montageort: geringer Flüssigkeitsverbrauch, geringere Kosten, schnelleres Verfahren, erfordert jedoch die Bereitstellung von Spritzpistolen und Halterungen. Für Teile, die in Beiz- oder Passivierungsbecken eingelegt werden können: Die Beizlösung kann über einen längeren Zeitraum verwendet werden, hohe Produktionseffizienz, niedrige Kosten. 2. Beispiele für Rezepturen zur Beiz- und Passivierungsbehandlung: 2.1 Allgemeine Behandlung: (1) Bezüglich der Beizung: Als Chemikalie wird HNO₃ 6 % bis 2 % verwendet (der ursprüngliche Text enthält hier einen Fehler; vermutlich sollte nach der 2 eine 5 folgen, um den vollständigen Satz gemäß 25% zu bilden) 5 % + HF 0,5 % bis 8 % (Volumenanteil), bei einer Temperatur von 21 °C bis 60 °C und einer je nach Bedarf festgelegten Dauer; oder als Reagenz 5 % bis 10 % Ammoniumcitrat (Massenanteil) bei einer Temperatur von 49 °C bis 71 °C Dauer 10 min–60 min. (2) Bei der Passivierung beträgt die Reaktionslösung 20 %–50 % (Volumenanteil) HNO₃, der Temperaturbereich liegt bei 49–71 °C, die Dauer bei 10 min–30 min; oder die Temperatur beträgt 21–38 °C, und die Dauer 30 bis 60 Minuten; oder es wird eine Lösung aus 20 % bis 50 % HNO₃ und 22 % bis 6 % (Massenanteil) verwendet, bei einer Temperatur von 49 °C bis 54 °C und einer Dauer von 15 bis 30 Minuten; oder bei einer Temperatur von 21 °C bis 38 °C und einer Dauer von 30 bis 60 Minuten. (3) Reagenz H₂SO₄ mit einem Volumenanteil von 8 % bis 11 %, einem Temperaturbereich von 66 °C bis 82 °C und einer Dauer von 5 bis 45 Minuten; sowie eine Mischung aus HNO₃ (6 %–25 %) und HF (0,5 %–8 %) mit entsprechenden Volumenanteilen bei einer Temperatur von 21 °C bis 60 °C; oder eine Mischung aus HNO₃ (15 %–25 %) und HF (1 %–8 %) mit entsprechenden Volumenanteilen bei einer Temperatur von 21 °C bis 60 °C. 2. Bei den neuen Edelstahlanlagen für Harnstoff von Guangzhou Petrochemical werden die Schweißnähte an den Innenflächen sowie das Grundmaterial passiviert, ebenso wie die lokal passivierten, bei Wartungsarbeiten geschliffenen Schweißnähte. Nehmen wir dies als Beispiel: Die Beizpaste setzt sich wie folgt zusammen: Sie enthält 25 % HNO₃ sowie 4 % HF und 71 % Kondenswasser; die hier angegebenen Anteile beziehen sich auf das Volumen. Außerdem wird sie mit BaSO₄ gemischt und nach dem Mischen zu einer Paste verarbeitet. Die Passivierpaste wird wie folgt zusammengestellt: 30 % HNO₃ oder 25 % HNO₃ plus 1 % (hier handelt es sich um Massenanteile), die ebenfalls mit BaSO₄ gemischt und zu einer Paste verarbeitet wird. Nach dem Mischen muss die Paste auf die entsprechende Oberfläche aufgetragen werden. Nach 5 bis 30 Minuten muss sie mit Kondenswasser abgespült werden, bis ein pH-Wert von 7 erreicht ist. Bei einzelnen Anlagen kann auch eine chemische Passivierung durch Aufsprühen von Wasserstoffperoxid angewendet werden. (2) Am Beispiel des Patents der Shanghai Daming Iron Works enthält die Beiz- und Passivierpaste einen HNO₃-Gehalt von 8 % bis 14 %. dient als Passivierungsmittel, der HF-Gehalt liegt bei 10 % bis 15 % und wirkt als Ätzmittel, der Gehalt an Magnesiumhydrogensulfat beträgt 2,2 % bis 2,7 % das als Verdickungsmittel dient; der Gehalt an Magnesiumnitrat liegt bei 60 % bis 70 % und dient als Füllstoff zur Verbesserung der Haftkraft und Durchlässigkeit; der Gehalt an Natriumpolyphosphat liegt bei 2,3 % bis 2,8 % und dient als Korrosionsinhibitor; außerdem wird Wasser zur Einstellung der Viskosität verwendet. 2. Das zu behandelnde Edelstahlwerkstück wird als Anode verwendet, woraufhin unter Kontrolle eines konstanten Potenzials eine Anodisierungsbehandlung durchgeführt wird, oder das Edelstahlwerkstück wird zunächst als Kathode verwendet, wobei unter Kontrolle eines konstanten Potenzials eine Kathodisierungsbehandlung durchgeführt wird. Anschließend wird das Edelstahlwerkstück als Anode verwendet, wobei unter Aufrechterhaltung eines konstanten Potenzials eine Anodisierungsbehandlung durchgeführt wird, und durch kontinuierliche Änderung des konstanten Potenzials erfolgt eine Passivierungsbehandlung. Als Elektrolytlösung wird durchgehend HNO₃ verwendet. Nach dieser Behandlung werden die Eigenschaften der Passivschicht des Edelstahls verbessert und die Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht. In 3 %iger NaCl-Lösung erhöht sich das kritische Lochkorrosionspotenzial (Eb) um etwa, und in 20 %iger bis 30 %iger H₂SO₄ bei 45 °C verbessert sich die Beständigkeit gegen gleichmäßige Korrosion um drei Größenordnungen. 3. Anwendungsbereiche des Beizens und Passivierens von Edelstahl, 3.1 Beizen und Passivieren im Herstellungsprozess von Edelstahlanlagen, 3.1.1 Reinigung und Beizen/Passivieren nach der spanenden Bearbeitung: Nach der spanenden Bearbeitung von Edelstahlwerkstücken verbleiben auf der Oberfläche häufig Verunreinigungen wie Eisenspäne, Stahlstaub und Kühlschmierstoffe. Diese können zu Flecken und Rostbildung auf der Edelstahloberfläche führen, weshalb eine Entfettung und Ölentfernung durchgeführt werden sollte. anschließend erfolgt eine Reinigung mit Salpetersäure. Auf diese Weise werden sowohl Eisenspäne und Stahlstaub entfernt als auch die Passivierung erreicht. 3. Zunächst einmal gelten für die Schweißarbeiten vor und nach dem Schweißen Anforderungen hinsichtlich der Reinigung sowie der Beizung und Passivierung. Da Fette eine Quelle für Wasserstoff sind, bilden sich in Schweißnähten, aus denen keine Fette entfernt wurden, Poren. Außerdem kann eine Verunreinigung durch Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt (wie z. B. zinkhaltige Lacke) nach dem Schweißen zu Rissen führen. daher müssen bei Edelstahl vor dem Schweißen die Fugen und die beidseitig bis zu 20 mm reichenden Oberflächen gründlich gereinigt werden. Zum Entfernen von Ölverschmutzungen kann Aceton zum Abwischen verwendet werden; bei Lack- und Rostspuren sollten diese zunächst mit Schleifpapier oder einer Edelstahlbürste entfernt und anschließend mit Aceton gereinigt werden. Unabhängig davon, welche Schweißtechnik bei der Herstellung von Edelstahlanlagen zum Einsatz kommt, muss nach dem Schweißen eine Reinigung erfolgen, bei der alle Schweißrückstände, Spritzer, Flecken und Oxidationsverfärbungen entfernt werden. Zu den Reinigungsmethoden gehören mechanische und chemische Verfahren. Mechanische Reinigung umfasst Schleifen, Polieren sowie Sandstrahlen und Kugelstrahlen. Die Verwendung von Bürsten aus Kohlenstoffstahl ist zu vermeiden, um Rostbildung an der Oberfläche zu verhindern. Um eine optimale Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, kann das Material in eine Mischung aus HNO₃ und HF getaucht oder mit einer Beiz- und Passivierpaste behandelt werden. In der Praxis werden mechanische und chemische Reinigung häufig kombiniert. 3.1.3 Reinigung von Schmiede- und Gussteilen: bei Edelstahlwerkstücken, die einer thermischen Bearbeitung wie Schmieden oder Gießen unterzogen wurden, weist die Oberfläche häufig eine Oxidschicht auf oder ist mit Schmiermitteln oder durch Oxide verunreinigt. Zu den Verunreinigungen zählen unter anderem Graphit, Molybdändisulfid und Kohlendioxid. Diese sollten durch Kugelstrahlen, Salzbadbehandlung sowie mehrstufige Beizverfahren entfernt werden. Das Verfahren zur Behandlung von Turbinenschaufeln aus Edelstahl in den USA sieht wie folgt aus: Zunächst erfolgt ein 10-minütiges Salzbad, gefolgt von einer 2,5-minütigen Wasserkühlung, dann folgt eine 2-minütige Schwefelsäurewäsche, gefolgt von einer 2-minütigen Kaltwasserwäsche, anschließend werden die Teile für 10 Minuten in ein alkalisches Permanganatbad getaucht, danach erneut 2 Minuten lang mit Kaltwasser gewaschen, gefolgt von einer weiteren 1-minütigen Schwefelsäurewäsche, gefolgt von einer 1-minütigen Kaltwasserwäsche, einer 1,5-minütigen Salpetersäurewäsche, einer 1-minütigen Kaltwasserwäsche und schließlich einer 1-minütigen Heißwasserwäsche, woraufhin die Teile an der Luft getrocknet werden. 3.2 Vor der Inbetriebnahme neuer Anlagen ist eine Säurewäsche und Passivierung durchzuführen. Viele Anlagen in Bereichen wie der Großchemie, der Chemiefaserindustrie und der Düngemittelproduktion verfügen über Edelstahlanlagen und -rohrleitungen, die vor der Inbetriebnahme einer Säurewäsche und Passivierung unterzogen werden müssen. Obwohl die Anlagen bereits im Werk einer Säurewäsche unterzogen wurden, um Schweißrückstände und Oxidschichten zu entfernen, ist es jedoch kaum zu vermeiden, dass sie während der Lagerung, des Transports und der Installation durch Fette, Schmutz, Sand und Rost verunreinigt werden. Um sicherzustellen, dass die Qualität der Produkte aus der Testphase der Anlage (insbesondere chemische Zwischenprodukte und Fertigprodukte) den Anforderungen entspricht und die erste Testphase reibungslos verläuft, muss daher eine Säurewäsche und Passivierung durchgeführt werden. Die Edelstahlanlagen und Rohrleitungen in H₂O₂-Produktionsanlagen müssen vor der Inbetriebnahme unbedingt gereinigt werden, da sonst Verunreinigungen und Schwermetallionen zu einer Katalysatorvergiftung führen können. Darüber hinaus kann das Vorhandensein von Fett oder freien Eisenionen auf Metalloberflächen zur Zersetzung von H₂O₂ führen, was eine starke Wärmefreisetzung zur Folge hat und Brände oder sogar Explosionen auslösen kann. Auch in Sauerstoffleitungen können bereits geringste Spuren von Öl oder Metallpartikeln Funken erzeugen, was schwerwiegende Folgen haben kann. 3. Bei der Beiz- und Passivierungsbehandlung im Rahmen der Wartung vor Ort werden in den Anlagen zur Herstellung von Terephthalsäure (PTA), Polyvinylalkohol (PVA), Acrylnylon sowie Essigsäure werden in großem Umfang austenitische Edelstähle wie 316L, 317 und 304L verwendet, da die Materialien Cl⁻, SCN⁻, SCN⁻, Br sowie Formiat und andere schädliche Ionen enthalten oder aufgrund von Verschmutzungen und Materialablagerungen zu Lochfraß, Spaltkorrosion und Schweißnahtkorrosion an den Anlagen führen können. Während der Stillstandswartung können die Anlagen oder Bauteile einer umfassenden oder partiellen Säurebehandlung und Passivierung unterzogen werden, um die Passivschicht wiederherzustellen und so die Ausbreitung lokaler Korrosion zu verhindern. Beispielsweise gibt es in der PTA-Anlage von Shanghai Petrochemical Trockner mit Edelstahlrohren, die erneuert und gewartet werden müssen; darüber hinaus gibt es in der Acrylan-Anlage keine.