ステンレス鋼の酸洗・パッシベーション方法と工程.doc

この記事は投稿されたdocファイルであり、WAP端末での閲覧では表示が不鮮明になる可能性があります。TXT形式での閲覧を優先するか、ソースファイルをローカルにダウンロードして閲覧することをお勧めします。ステンレス鋼の酸洗・パッシベーションの方法と工程について、1. 酸洗・パッシベーション処理方法の比較を行います。ステンレス鋼の設備や部品の酸洗・パッシベーション処理には、操作方法によって様々な方法があり、その適用範囲および特徴を表1に示します。表1はステンレス鋼の酸洗・パッシベーション方法の比較を示しており、浸漬法、塗布法、ペースト法、循環システム法、循環システム電気化学法が含まれます。これらは部品の処理に使用できるだけでなく、ブラシ法を用いて現場の設備表面を処理することも可能です。この方法は技術的に比較的複雑であり、直流電源または定電位装置を必要とする。適用範囲は大型設備には適さないが、大型設備の内外表面および局所的な部分の処理に適しており、据付や点検現場での使用が可能である。特に溶接部の処理に適しており、手作業で行われるため、労働条件は劣悪で、生産コストは高い。スプレー法は熱交換器やシェルアンドチューブ式装置などの大型設備の処理に用いられ、施工は比較的容易で、酸液を再利用できるが、配管とポンプを接続して処理する必要がある。その長所と短所は、大型の容積を持つ設備を酸液で満たして浸漬する場合、酸液の消費量が非常に多いこと、手作業であること、労働条件が悪く、酸液を回収できない。設置現場における大型容器の内壁処理に用いられ、液使用量が少なく、費用も安く、処理速度も速いが、スプレーガンや固定リング装置の設置が必要である。酸洗槽やパッシベーション槽に投入可能な部品に適用され、酸洗液を長期間使用でき、生産効率が高く、コストも低い。2 酸洗・パッシベーション処理の処方例。2.1は一般的な処理である。(1) 酸洗について、薬剤はHNO3 6％～2（ここには誤りがあり、2の後に5が続くものと推測される。25%として処理すれば完全な文となる）5％＋HF 0.5％～8％（体積分率）、温度は21℃～60℃、時間は必要に応じて設定する。あるいは、薬剤としてクエン酸アンモニウム5％～10％（質量分率）を使用し、温度は49℃～71℃、時間は10分～60分。（2）不動化時、薬剤は20％～50％（体積分率）のHNO3を含み、温度範囲は49～71℃、時間は10分～30分。あるいは温度は21～38℃、時間は30分～60分とする。あるいは、薬剤はHNO3 20％～50％に22％～6％（質量分率）を加えたもので、温度は49℃～54℃、時間は15分～30分とする。あるいは、温度21℃～38℃、時間30分～60分。(3)薬剤としてH₂SO₄を用いる場合、その体積分率は8％～11％、温度範囲は66℃～82℃、時間は5分～45分；また、薬剤としてHNO3 6％～25％とHF 0.5％～8％を混合し、体積分率はこの通り、温度は21℃～60℃とする。あるいは、HNO3 15％～25％とHF 1％～8％を混合し、体積分率はこの通り、温度はこの通りとする。2. 広州石化の新型尿素用ステンレス設備について言えば、その内部表面の溶接部および母材のパッシベーション、さらにメンテナンス時の表面研磨による溶接部の局所的なパッシベーションについて、これを例に挙げると、酸洗いペーストは以下の通りである：25％のHNO3に4％のHF、さらに71％の冷水を含み、ここでの比率は体積比に基づいており、さらにBaSO4と混合し、混合後はペースト状に調整する。パッシベーションペーストは次のように調製されます：30％HNO3、または25％HNO3に1％を添加します（これは質量比です）。これをBaSO4と混合し、ペースト状に調整します。混合後、対象表面に塗布し、5～30分後に冷凝水でpH＝7になるまで洗浄する必要がある。単体の設備については、過酸化水素水を噴霧する化学的パッシベーション法も採用できる。(2)上海大明鉄工所の特許を例にとると、酸洗・パッシベーションペースト中のHNO3含有量は8％～14％であり、これはパシベーション剤として使用され、HFの含有量は10％～15％で、腐食剤として作用し、硬硫酸マグネシウムの含有量は2.2％～2.7％で、これは増粘剤として用いられ、硝酸マグネシウムの含有量は60％～70％で、付着性と浸透性を高めるための充填剤として用いられ、ポリリン酸ナトリウムの含有量は2.3％～2.8％で、腐食抑制剤として用いられ、さらに粘度調整のために水が使用される。2. 処理対象のステンレス鋼ワークを陽極として用い、その後定電位を制御して陽極酸化処理を行うか、あるいはまずステンレス鋼ワークを陰極として定電位を制御し、陰極酸化処理を行う。その後、ステンレス鋼ワークを陽極として定電位を制御し、陽極酸化処理を行い、さらに定電位を継続的に変化させて不動態化処理を行う。電解質溶液にはすべてHNO3を使用する。このような処理を経ることで、ステンレス鋼の不動態皮膜の性質が改善され、耐食性が著しく向上する。3％NaCl中では、孔食臨界電位（Eb）が約上昇し、45℃の20％～30％H₂SO₄中では、均一腐食に対する耐性が3桁向上する。3．ステンレス鋼の酸洗・不動態化の適用範囲、3.1 ステンレス鋼設備製造工程における酸洗・不動態化処理、3.1.1 切削加工後の洗浄および酸洗・不動態化、ステンレス鋼のワークピースは切削加工後、その表面に通常、鉄くず、鋼粉、および冷却エマルジョンなどの不純物や汚れが残留する。これらはステンレス鋼の表面に汚れや錆を引き起こすため、脱脂・油分除去を行う必要がある。続いて硝酸洗浄を行う。これにより、鉄くずや鋼粉を除去すると同時に、パッシベーションも達成される。3.まず、1.2 溶接作業の前後には洗浄および酸洗・不動態化の作業要件が存在する。油脂は水素の発生源となるため、油脂が除去されていない溶接部には気孔が形成される。また、低融点金属汚染（亜鉛含有塗料など）は、溶接後に亀裂を引き起こす原因となる。したがって、ステンレス鋼を溶接する前には、溶接溝およびその両側20mm範囲内の表面を完全に清掃しなければならない。油汚れの洗浄にはアセトンを用いて拭き取り、塗料や錆跡については、まずサンドペーパーまたはステンレスワイヤーブラシで除去し、その後アセトンで拭き取る。ステンレス製設備の製造においてどのような溶接技術を採用する場合でも、溶接後は洗浄を行い、すべての溶接スラグ、スパッタ、汚れ、酸化皮膜などを除去する必要があります。除去方法には、機械的洗浄と化学的洗浄があります。機械的洗浄には、研磨、ポリッシング、サンドブラスト、ショットブラストなどがありますが、表面の錆を防ぐため、炭素鋼製のブラシの使用は避ける必要があります。最適な耐食性を得るためには、HNO3とHFの混合液に浸漬するか、酸洗・パッシネーションペーストを使用します。実際には、機械洗浄と化学洗浄を組み合わせて行うことが一般的です。3.1.3、鍛造・鋳造品の洗浄について、鍛造や鋳造といった熱加工を経たステンレス鋼のワークピースの表面には、しばしば酸化皮膜が残っていたり、潤滑剤や酸化物による汚染が見られます。これらの汚染物質には、グラファイト、二硫化モリブデン、二酸化炭素などが含まれます。これらに対しては、ショットブラスト処理や塩浴処理に加え、複数回の酸洗処理を行う必要があります。米国のステンレス製タービンブレードの処理プロセスは以下の通りである。まず塩浴を10分間行い、続いて水冷を2.5分間行う。その後、硫酸洗浄を2分間行い、続いて冷水洗浄を2分間行います。さらにアルカリ性高マンガン酸塩浴に10分間浸漬し、その後再び冷水洗浄を2分間行います。さらに硫酸洗浄を1分間行い、続いて冷水洗浄（1分間）、硝酸洗浄（1.5分間）、冷水洗浄（1分間）、最後に温水洗浄（1分間）を行い、その後空気乾燥を行う。3.2 新規プラントの稼働前には酸洗浄・パッシベーション処理を行う必要がある。大型化学、化学繊維、化学肥料などの分野の多くのプラントにはステンレス製の設備や配管があり、稼働開始前に酸洗浄・パッシベーションが要求される。製造工場ではすでに酸洗浄が行われ、溶接スラグや酸化皮膜の除去は達成されているものの、しかし、保管、輸送、および設置の過程において、油脂、泥砂、錆などの汚染を避けることは困難である。プラントおよび設備の試運転製品（特に化学中間体および精製製品）の品質が要求を満たし、初回試運転が円滑に成功することを保証するため、酸洗浄・パッシベーションを実施しなければならない。H₂O₂製造装置内のステンレス製設備および配管は、稼働開始前に必ず洗浄を行わなければならない。そうしなければ、汚れや重金属イオンによって触媒中毒を引き起こす恐れがある。さらに、金属表面に油脂や遊離鉄イオンなどが存在すると、H₂O₂が分解し、大量の熱が激しく放出され、発火や爆発を引き起こす恐れがある。同様に、酸素配管においても、微量の油汚れや金属微粒子が存在すると、火花が発生し、深刻な結果を招く可能性がある。3. 現場メンテナンスにおける酸洗・パッシベーション処理について、テレフタル酸（PTA）の精製プラント設備材料、ポリビニルアルコール（PVA）の生産プラント設備材料、アクリル繊維の生産プラント設備材料、および酢酸の生産プラント設備材料においては、オーステナイト系ステンレス鋼316L、317、304Lが大量に使用されています。これは、処理対象の原料にCl⁻、SCN⁻、SCN⁻、Br、およびギ酸などの有害イオンを含んでいるため、あるいは汚れや原料の凝集により、設備に点食、隙間腐食、および溶接部腐食が生じる可能性がある。操業停止時の点検・修理の際、設備や部品に対して全面的または局所的な酸洗い・不動態化処理を行い、不動態皮膜を修復することで、局部腐食の拡大を防ぐことができる。例えば上海石化のPTAプラントの乾燥機にはステンレス鋼管が使用されており、更新・点検が行われています。また、アクリル繊維プラントには不...