发酵设备:不锈钢钝化工艺(passivation process )对发酵罐内外表面的保护技术整理

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发酵罐酸洗钝化的作用:

1清除各种型号奥氏体不锈钢工件的焊斑、锈斑、氧化皮焊接后产生的黄、蓝、黑色焊斑等污物。环保、无铬;不含铬酸盐等六价铬成份。优异的抗盐雾耐腐蚀能力,最高已通过NSS中性盐雾测试500H
2操作简单,使用方便、经济实用;特别适用于小型复杂工件。
3处理后工件统一均匀银白光亮,具有极强的装饰性。
4不含有害成份,PH值为酸性,对皮肤无刺激,提供极佳的清洗性能,保护使用者的健康。并且处理后的废药液只需中和后直接排放,对环境达到零污染。

5提高发酵罐对极端发酵醪的耐受性,保持罐体在各种状态下稳定性。

不锈钢酸洗钝化液的应用:

广泛应用于啤酒罐、压力容器、医疗器械、航天设备、核动力设备、各种移动通讯等五金件。全面针对不锈钢酸洗钝化处理,清除各类油污、锈、氧化皮、焊斑等污垢,处理后表面变成均匀银白色。

根据不锈钢的材质以及氧化皮严重程度不同,钝化液使用浓度为20%~100%;铁素体、镍含量低的奥氏体不锈钢(如200、201、202、300、301等)稀释后使用,镍含量较高的奥氏体不锈钢(如304、321、316、316L等)用原液浸泡;一般常温或加热后使用,浸泡5-10分钟或更长时间(具体时间和温度根据材质、外观不同而视情况确定),至表面污垢完全清除,成均匀银白色,形成均匀致密的银白色钝化膜为止,处理完成后取出并过水。

酸洗钝化原理:
不锈钢钝化膜具有动态特征,不应看作腐蚀完全停止,而是在形成扩散的保护层,通常在有还原剂(如氯离子)的情况下倾向于破坏钝化膜,而在氧化剂(如空气)存在时能保护和修复钝化膜。不锈钢放置于空气中会形成氧化膜,但这种膜的保护性不够完善,通过酸洗使不锈钢表面平均有厚度为10um的一层表面被腐蚀掉,酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他部位高,因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡,更重要的是,通过酸洗钝化,使铁及铁的氧化物比铬和铬的氧化物优先溶解,去掉了贫铬层,使不锈钢表面富铬,在氧化剂钝化作用下使表面产生完整稳定的钝化膜,这种富铬钝化膜的电位可达+1.0V(SCE),接近贵金属的电位,提高了抗腐蚀的稳定性。
酸洗钝化方式:
根据操作方式不同,不锈钢酸洗钝化处理主要有浸渍法、膏剂法、涂刷法、喷淋法、循环法、电化学法等6种方法。

一、浸渍法。不锈钢管线、弯头、小件等最适用该法.且处理效果最好。
二、膏剂法。适合现场施工,对不锈钢化学品容器焊缝处理、焊接变色、拐角死角、扶梯背面及大面积的涂抹钝化都适用。 膏剂法的优点是不需要专用设备和场地,不需要加热设备,现场操作灵活,酸洗钝化一次完成,独立性强。

三、喷淋法。适合于场地固定,封闭环境的单一产品或内部结构简单的设备酸洗钝化,操作方式简单,对工人腐蚀影响小,溶液利用率较高。这种方法限制条件比较多,

316L不锈钢属300系列Fe-Cr-Ni合金奥氏体不锈钢,由于铬、镍含量高,是最耐腐蚀的不锈钢之一,并具有很好的机械性能。字母“L”表示低碳(碳含量被控制在0.03%以下),以避免在临界温度范围(430~900℃)内碳化铬的晶界沉淀,在焊后提供特别好的耐蚀性。但316L不锈钢抗氯离子点腐蚀的能力较差。

不锈钢发酵罐的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素(如316L W(Cr)=16.00~18.00),Cr元素易于氧化,能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高,不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜,这层钝化膜与腐蚀介质隔离,是不锈钢防护的基本屏障,如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏,不锈钢仍会被腐蚀。

不锈钢的腐蚀机理:

点腐蚀机理
在金属表面局部地方出现向深处发展的腐蚀小孔,其余表面不腐蚀或腐蚀很轻微,这种形态成为小孔腐蚀,简称点蚀。金属腐蚀按机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。点腐蚀属于电化学腐蚀中的局部腐蚀。一种点蚀是由局部充气电池产生,类似于金属的缝隙腐蚀。另一种更常见的点蚀发生在有钝化表现或被高耐蚀性氧化物覆盖的金属上。

电化学腐蚀的基本原理
通过原电池原理可以更好地说明电化学腐蚀机理。当2种活泼性不同的金属(如铜和锌)浸入电解质溶液,2种金属间将产生电位差,用导线连接将会有电流通过,在此过程中活泼金属(锌)将被消耗掉,也就是被电化学腐蚀。

不锈钢的耐腐蚀原理
不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的(例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性薄膜),致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。合金必须含有足够量的铬以形成基本上由Cr2O3组成的表皮,以便当薄膜弄破时有足够数目的铬(Cr3+)阳离子重新形成薄膜。如果铬的比例低于完全保护所需要的比例,铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。起完全保护作用所需的铬的比例取决于使用条件。在水溶液中,需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量Cr2O3的很薄的保护膜。在气态氧化条件下,低于1000℃时,12%的铬有很好的抗氧化性,在高于1000℃时,17%的铬也有很好的抗氧化性。当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候,就不能形成有效的保护性膜。

发酵罐不同状态下的耐腐蚀性能

大气中(空罐状态)

不锈钢耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。

海水中(微藻发酵)

海洋环境 1Cr13和1 Cr 17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜,但不会造成明显的尺寸上的改变。奥氏体型不锈钢如1 Cr 17Ni7、1 Cr 18Ni9和0 Cr 18Ni9,当暴露于海洋环境时,可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的,可以很容易地除。 Cr 17 Ni 12M 02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。

淡水(临时作为储水罐)
淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸,来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。
淡水的腐蚀性受水的pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。结垢(硬)水,其腐蚀性主要由在金属表面形成垢的数量和类型来决定。这种垢的形成是存在其中的矿物质和温度的作用。非结垢(软)水,这种水一般比硬水的腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。
1Cr13不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀,而且在淡水中使用有极好的特征。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀的船坞和水坝等用途.然而,应当考虑到在某些情况下,1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感。但是点蚀完全可以用阴极防腐方法来避免。1Cr17和奥氏体型不锈钢在室温(环境温度)几乎完全可以耐淡水腐蚀。
酸性水(偏酸性发酵环境)
酸性水是指从矿石和煤浸析出的被污染的自然水,由于是较强的酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多。由于水对矿石和煤中所含硫化物的浸析作用,酸性水中通常含有大量的游离硫酸。此外,这种水含有大量的硫酸铁,对碳钢的腐蚀有非常大的作用。
受酸性水作用的碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用的各种材料所做试验的结果表明,在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高的耐腐蚀性能。
奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好的耐腐蚀性能,特别是其腐蚀膜对热传导的阻碍较小。所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。
盐性水(盐罐)
盐性水的腐蚀特点是经常以点蚀的形式出现。对于不锈钢,在很大程度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用的钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀的其他原因是附着于不锈钢设备上的茗荷介和其他海水有机物可形成氧的浓差电池。一旦形成,这些电池非常活跃,并且造成大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动的情况下,例如泵的叶轮,奥氏体型不锈钢的腐蚀通常是非常小的。
对使用不锈钢管的冷凝器,需保持水流速大于1.5m/s,以使海水有机物和其他固体在管中集聚得最少。对处理盐性水的不锈钢设备的结构,在设计时最好是减少缝隙和使用厚壁部件。

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