鈍化:化學術語-中文百科頻道

機理

我們知道，鐵、鋁在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在濃HNO3或濃H2SO4中溶解現象幾乎完全停止了，碳鋼通常很容易生鏽，若在鋼中加入适量的Ni、Cr，就成為不鏽鋼了。金屬或合金受一些因素影響，化學穩定性明顯增強的現象，稱為鈍化。由某些鈍化劑（化學藥品）所引起的金屬鈍化現象，稱為化學鈍化。

金屬處于鈍化狀态能保護金屬防止腐蝕，但有時為了保證金屬能正常參與反應而溶解，又必須防止鈍化，如電鍍和化學電源等。

主要有兩種學說，即成相膜理論和吸附理論。

成相膜理論

認為，當金屬溶解時，處在鈍化條件下，在表面生成緊密的、複蓋性良好的固态物質，這種物質形成獨

立的相，稱為鈍化膜或稱成相膜，此膜将金屬表面和溶液機械地隔離開，使金屬的溶解速度大大降低，而呈鈍态。實驗證據是在某些鈍化的金屬表面上，可看到成相膜的存在，并能測其厚度和組成。如采用某種能夠溶解金屬而與氧化膜不起作用的試劑，小心地溶解除去膜下的金屬，就可分離出能看見的鈍化膜，鈍化膜是怎樣形成的？當金屬陽極溶解時，其周圍附近的溶液層成分發生了變化。一方面，溶解下來的金屬離子因擴散速度不夠快（溶解速度快）而有所積累。另一方面，界面層中的氫離子也要向陰極遷移，溶液中的負離子（包括OH-）向陽極遷移。結果，陽極附近有OH-離子和其他負離子富集。

吸附理論

認為，金屬表面并不需要形成固态産物膜才鈍化，而隻要表面或部分表面形成一層氧或含氧粒子（如O2-或OH-）的吸附層也就足以引起鈍化了。這吸附層雖隻有單分子層厚薄，但由于氧在金屬表面上的吸附，改變了金屬與溶液的界面結構，使電極反應的活化能升高，金屬表面反應能力下降而鈍化。此理論主要實驗依據是測量界面電容和使某些金屬鈍化所需電量。實驗結果表明，不需形成成相膜也可使一些金屬鈍化。

兩種鈍化理論都能較好地解釋部分實驗事實，但又都有成功和不足之處。金屬鈍化膜确具有成相膜結構，但同時也存在着單分子層的吸附性膜。尚不清楚在什麼條件下形成成相膜，在什麼條件下形成吸附膜。兩種理論相互結合還缺乏直接的實驗證據，因而鈍化理論還有待深入地研究。

船舶

PassivationofStainless-steel

為了更好地運輸強腐蝕貨物，不鏽鋼艙要進行鈍化，不鏽鋼的鈍化處理應遵從不鏽鋼制造商的推薦方法。在對不鏽鋼貨艙進行鈍化的過程中，操作人員應穿戴适當的個人防護用品，操作人員注意互相協調；無關人員應遠離操作區域。

共有兩種處理方法,即硝酸清洗法和完全浸酸法。硝酸處理法通常被稱為鈍化處理法，是常規的處理方法。對于整個船艙的完全浸酸和鈍化通常隻有在交付使用前的建造階段以及修理階段進行。

1、用船艙洗艙機進行循環而進行不鏽鋼鈍化處理。PassivationofSSC.O.T.usingtankcleaningmachine

1.1需要以下設備Equipmentsrequired：

四台配有8毫米或9.5毫米噴嘴的不鏽鋼洗艙機（316），另加四台沖洗機。沖洗機并不要求是不鏽鋼質的。四根洗艙管，可耐受20%的硝酸溶液以及10BAR的安全工作壓強.（SSBWHOSE）。每個待鈍化船艙需要80噸沖洗淡水。船上淡水量越多越好。酸堿度（pH）測試成套工具或者能測試pH值介于1至14之間精确到1/2點.帶有四個公連接器洗艙管的盲闆适配器。該盲闆适配器應裝好閥門以使絕緣。

1.2鈍化過程ProcessofPassivation

按照以下方式開始循環船艙裡的清洗溶液。從甲闆平面向下10英寸落差，循環足一小時。高于船艙地闆以上15英寸循環足一小時。在底部平面循環完成以後，關閉循環聯接上的閥門并将溶液輸送到下一個船艙。開始每個船艙的再循環之前，測量溶液的pH值。如果pH值高于2，則倒掉溶液。循環管從船艙上拆卸下來之後，應用水灌洗。

1.3沖洗過程CleaningbyFreshWater

選擇一個船艙用以儲存淡水。這一船艙的泵管應當連接到洗艙管上。将洗艙管線上的所需數量的洗艙機連接到需要沖洗的船艙。所需要的洗艙機數量與循環所用的機器數量一緻。使用與循環時一樣的落差。每15分鐘測量一次用完的水的pH值，并記錄下來。當pH值達到可接受的水平（6-7）時，改為第二個落差沖洗。以第二個落差沖洗30分鐘。完全排空船艙的水，撤去沖洗機。給船艙通風。對船艙進行目測，并測量隐蔽區域表面的pH值。如果手頭有鈍化儀，将鈍化儀的讀數一并記錄下來。報告：向相應船隊提交一份鈍化處理的報告。應當認識到，每艘船隻和每個情況都有所不同。

2、運用蒸汽注入法進行SS船艙的鈍化PassivationofSSC.O.T.bySteaming

2.1需要以下設備Equipmentsrequired：每100立方米的船艙容量需4升硝酸。帶吸入連接管的不鏽鋼噴射器.該連接管要帶防酸的吸入管及不鏽鋼球閥。用于裝盛和在甲闆上轉移硝酸的防酸容器。用于探入船艙的蒸汽軟管。

2.2鈍化步驟ProcessofPassivation：将蒸汽噴射器裝進船艙内，可裝在梯子上，也可裝在位于中央的洗艙口處。開始向船艙内加入蒸汽，加汽短時間之後，打開裝在酸容器上的吸入球閥。調整球閥，使得硝酸緩慢地、均勻地和連續不斷地加入到蒸汽中，持續一段至少為30分鐘的時間。這一點很重要，否則，硝酸将不會形成霧狀融入蒸汽中。如果硝酸的小滴太大，它們将直接掉到船艙底部而不産生效果。當有适量的硝酸注入船艙（4升/100立方米）時，停止注入蒸汽，并關閉船艙保持3-4小時。這段時間過後，以淡水清洗船艙約一小時。在停止沖洗過程之前應檢查沖洗後的水其pH值是否達到可接受的水平（6-7）。報告：向相應船隊提交一份鈍化處理的報告。如定期使用蒸汽法進行鈍化處理，将會産生令人滿意的效果。然而，如果船艙的狀況已嚴重惡化，則強烈推薦使用循環方法進行處理。應當認識到，每艘船和每種情況都有所不同。所以，建議負責人根據自己所處的特殊情況評估這些步驟，并且依照自己的最佳判斷進行處理。

酸洗處理

不鏽鋼設備制造過程中的酸洗鈍化處理

1.切削加工後的清洗及酸洗鈍化

不鏽鋼工件經切削加工後表面上通常會殘留鐵屑、鋼末及冷卻乳液等污物，會使不鏽鋼表面出現污斑與生鏽，因此應進行脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除了鐵屑鋼末，又進行了鈍化。

2.焊接前後的清洗及酸洗鈍化

由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會形成氣孔，而低熔點金屬污染(如富鋅漆)焊接後會造成開裂，所以不鏽鋼焊前必須将坡口及兩側20mm内的表面清理幹淨，油污可用丙酮擦洗，油漆鏽迹應先用砂布或不鏽鋼絲刷清除，再用丙酮擦淨。

不鏽鋼設備制造無論采用何種焊接技術，焊後均要清洗，所有焊渣、飛濺物、污點與氧化色等均要除掉，清除方法包括機械清洗與化學清洗。機械清洗有打磨、抛光與噴砂噴丸等，應避免使用碳鋼刷子，以防表面生鏽。為取得最好的抗腐蝕性能，可将其浸泡在HNO3和HF的混液中，或采用酸洗鈍化膏。實際上常機械清洗與化學清洗結合起來應用。

3.鍛鑄件的清洗

經鍛鑄等熱加工後的不鏽鋼工件，表面往往有一層氧化皮、潤滑劑或氧化物污染，污染物包括石墨、二硫化钼與二氧化碳等。應通過噴丸處理、鹽浴處理以及多道酸洗處理。如美國不鏽鋼渦輪機葉片處理工藝為：

鹽浴(10min)→水淬(2．5min)→硫酸洗(2min)→冷水洗(2min)→堿性高錳酸鹽浴(10min)→冷水洗(2min)→硫酸洗(1min)→冷水洗(1min)→硝酸洗(1．5min)→冷水洗(1min)→熱水洗(1min)→空氣幹燥。

新裝置投産前的酸洗鈍化處理

許多大型化工、化纖、化肥等裝置的不鏽鋼設備與管道在投産開工前要求進行酸洗鈍化。雖然設備在制造廠已進行過酸洗，去除了焊渣與氧化皮，但在存放、運輸、安裝過程中又難免造成油脂、泥砂、鐵鏽等的污染，為确保裝置與設備試車産品(尤其是化工中間體及精制品)的質量能夠達到要求，保證一次試車成功，必須進行酸洗鈍化。如H2O2生産裝置不鏽鋼設備與管道，投産前必須進行清洗，否則若有污物重金屬離子會使催化劑中毒。另外，如金屬表面有油脂與遊離鐵離子等會造成H2O2的分解，劇烈放出大量熱，引發着火，甚至爆炸。同樣對氧氣管道來說存在微量油污與金屬微粒也可能産生火花而發生嚴重後果。

現場檢修中的酸洗鈍化處理

在精制對苯二甲酸(PTA)，聚乙烯醇(PVA)，腈綸，醋酸等生産裝置的設備材料中，大量使用奧氏體不鏽鋼316L、317、304L，由于物料都含有Cl-、Br-、SCN-、甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結聚，會對設備産生點蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時可以對設備或部件進行全面或局部酸洗鈍化處理，修複其鈍化膜，以防局部腐蝕擴展。如上海石化PTA裝置幹燥機的不鏽鋼管子更新檢修及腈綸裝置的不鏽鋼換熱器檢修等均進行過酸洗鈍化。

在役設備除垢清洗

石油化工裝置中的不鏽鋼設備，尤其是換熱器，經一定時間運行後，内壁會沉積各種污垢，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，影響了換熱效果，并且會造成垢下腐蝕。需要選擇合适的清洗劑進行除垢，可采用硝酸、硝酸+氫氟酸、硫酸、檸檬[page]酸、EDTA、水基清洗劑等，并添加适量的緩蝕劑。除垢清洗後，如需要可再進行鈍。化處理。如上海石化PTA、醋酸、腈綸等裝置的不鏽鋼換熱器均進行過除垢清洗。

注意事項

不鏽鋼酸洗鈍化的注意事項

1.酸洗鈍化的前處理

不鏽鋼工件酸洗鈍化前如有表面污物等，應通過機械清洗，然後除油脫脂。如果酸洗液與鈍化液不能去除油脂，表面存在油脂會影響酸洗鈍化的質量，為此除油脫脂不能省略，可以采用堿液、乳化劑、有機溶劑與蒸汽等進行。

2.酸洗液及沖洗水中Cl-的控制

某些不鏽鋼酸洗液或酸洗膏采用加入鹽酸、高氯酸，三氯化鐵與氯化鈉等含氯離子的侵蝕介質作為主劑或助劑去除表面氧化層，除油脂用三氯乙烯等含氯有機溶劑，從防止應力腐蝕破裂來說是不太适宜的。此外，對初步沖洗用水可采用工業水，但對最終清洗用水要求嚴格控制鹵化物含量。通常采用去離子水。如石化奧氏體不鏽鋼壓力容器進行水壓試驗用水，控制C1-含量不超過25mg/L，如無法達到這一要求，在水中可加入硝酸鈉處理，使其達到要求，C1-含量超标，會破壞不鏽鋼的鈍化膜，是點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕破裂等的根源。

3.酸洗鈍化操作中的工藝控制

硝酸溶液單獨用于清除遊離鐵和其它金屬污物是有效的，但對清除氧化鐵皮，厚的腐蝕産物，回火膜等無效，一般應采用HNO3+HF溶液，為了方便與操作安全，可用氟化物代替HF。單獨HNO3溶液可不加緩蝕劑，但HNO3+HF酸洗時，需要加Lan-826。使用HNO3+HF酸洗，為防止腐蝕，濃度應保持5：1的比例。溫度應低于49℃，如過高，HF會揮發。

對鈍化液，HNO3應控制在20%—50%之間，根據電化學測試，HNO3濃度小于20%處理的鈍化膜質量不穩定，易産生點蝕，但HNO3濃度也不宜大于50%，要防止過鈍化。

用一步法處理除油酸洗鈍化，雖然操作簡便，節省工時，但該酸洗鈍化液(膏)中會有侵蝕性HF，因此其最終保護膜質量不如多步法。

酸洗過程中允許在一定範圍内調整酸的濃度、溫度與接觸時間。随着酸洗液使用時間的增長，必須注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應注意避免過酸洗，钛離子濃度應小于2%，否則會導緻嚴重的點蝕。一般來說，提高酸洗溫度會加速與改善清洗作用，但也可能增加表面污染或損壞的危險。

4.不鏽鋼敏化條件下酸洗的控制

某些不鏽鋼由于不良熱處理或焊接造成敏化，采用HNO&HF酸洗可能會産生晶間腐蝕，由晶間腐蝕引起的裂縫在運行時，或清洗時，或随後加工中，能夠濃縮鹵化物，而引起應力腐蝕。這些敏化不鏽鋼一般不宜用HNO3+HF溶液除鱗或酸洗。在焊後如必須進行這種酸洗，應采用超低碳或穩定化的不鏽鋼。

5.不鏽鋼與碳鋼組合件的酸洗

對不鏽鋼與碳鋼組合件(如換熱器中不鏽鋼管子、管闆與碳鋼殼體)，酸洗鈍化若采用HNO3或HNO3+HF會嚴重腐蝕碳鋼，這時應添加合适的緩蝕劑如Lan-826。當不鏽鋼與碳鋼組合件在敏化狀态下，不能用HNO3+HF酸洗時，可采用羟基乙酸(2%)+甲酸(2%)+緩蝕劑，溫度93℃，時間6h或EDTA铵基中性溶液+緩蝕劑，溫度：121℃，時間：6h，随後用熱水沖洗并浸入10mg/L氫氧化铵+100mg/L聯氨中。

6.酸洗鈍化的後處理

不鏽鋼工件經酸洗和水沖洗後，可用含10%(質量分數)NaOH+4%(質量分數)KMnO4的堿1生高錳酸鹽溶液在71～82℃中浸泡5～60min，以去除酸洗殘渣，然後用水徹底沖洗，并進行幹燥。不鏽鋼表面經酸洗鈍化後出現花斑或污斑，可用新鮮鈍化液或較高濃度的硝酸擦洗而消除。最終酸洗鈍化的不鏽鋼設備或部件應注意保護，可用聚乙烯薄膜複蓋或包紮，避免異金屬與非金屬接觸。

對酸性與鈍化廢液的處理，應符合國家環保排放規定。如對含氟廢水可加石灰乳或氯化鈣處理。鈍化液盡可能不用重鉻酸鹽，如有含鉻廢水，可加硫酸亞鐵還原處理。

酸洗可能引起馬氏體不鏽鋼氫脆，如需要可通過熱處理去氧(加熱至200℃保溫一段時間)。