磷酸浸蚀工艺在水冷却器防腐表面处理应用1.docx

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磷酸浸蚀工艺在水冷却器防腐表面处理应用

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关键词：磷酸浸蚀、除锈原理、水冷却器、防腐

1、概况

碳钢冷却器采用油性涂料及Ni-P合金化学镀防腐施工技术，在化工装置生产中得到了广泛的应用，并取得了很好的经济效益和认可。近年来，为了进一步推广油性涂料及Ni-P合金化学镀的使用效果，我们对冷却器管束表面处理研究。冷却器是由几百根φ19×6000的碳钢管积累而成的管束,直径小到φ600大到φ1800，管与管之间呈三角形排列，结构紧密。采用机械法喷砂除锈，无论如何也无法使表面达到施工标准等级。只有采取化学浸蚀法，才可以达到施工要求。国内最普遍采用的盐酸浸蚀和硫酸等方法。这两种方法最大的缺点是易产生挂灰、氢脆和过腐蚀的危害，并且工艺繁锁，酸洗后容易在基体内留下缝隙腐蚀的隐患。对于结构较复杂的冷却器管束采用酸浸蚀进行表面处理，要达到完全冲洗干净残存盐（硫）酸液是很不容易的，因此，我们必须改变传统的酸浸蚀方法，采用磷酸浸蚀（也称磷化处理）技术来完成冷却器管束防腐表面处理问题。

2、除锈原理

通常用硫酸、盐酸和磷酸做为酸浸混合液。这些酸和铁的氧化物的反应是一个以化学还原溶解为主，包括化学溶解和剥离作用的复杂过程。电化学还原性溶解的机理是由于在钢铁表面上，锈层（氧化层）的不连边续处，产生的局部电池的阳极反应，把氧化铁还原成亚铁离子直接进入溶液中。可以把锈层的溶解过程看成是按下列反应进行的电化学溶解过程。

硫酸浸蚀：

FeO+H2SO4=FeSO4+H2O

Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

盐酸浸蚀：

FeO+2HCL=FeCL2+H2O

Fe3O4+8HCL=FeCL2+2FeCL3+4H2O

Fe2O3+6HCL=2FeCL3+3H2O

Fe+2HCL=FeCL3+H2↑

磷酸浸蚀：

FeO+3H3PO4=Fe(H2PO4)3+H2O

Fe3O4+8H3PO4=Fe(H2PO4)2+2Fe(H2PO4)2+3H2O

Fe2O3+6H3PO4=2Fe(H2PO4)3+3H2O

Fe+3H3PO4=Fe(H2PO4)3+H2↑

存在于溶液中

Fe(H2PO4)2+2Fe=Fe3(H2PO4)2+2H2↑

不溶于水

总反应:

阴极反应：Fe2O3+６H＋-2ｅ=2Fe２＋+3H2O

阳极反应：Fe＝2Fe２＋+２ｅ

这种电化学作用还能沿着钢铁和氧化物的界面渗入到铁锈的底部，使氧化皮剥落离开金属表面。一般酸的浓度在40%-60%，温度在40℃-70℃之间，反应速度较快，当酸的浓度降低至6%的时候，溶解力下降，锈层不易除掉。当Fe２＋浓度超过250g/l时，浸蚀液需调整。

３、磷酸浸蚀工艺在冷却器防腐表面处理的应用

磷酸的化学性能较硫酸、盐酸、硝酸弱，但较醋酸、硼酸等弱酸强。无氧化能力，浓度在85％密度为1.78Kg/l无色透明，粘稠，无臭味。工业中用于配置磷化液，可对金属件进行表面磷化处理，增强耐蚀性，延长物件使用寿命。因此在生产中应用比较安全，劳动条件得到改善，并能减少缝隙腐蚀留下的隐患，经过不同条件下的对比实验，我们制定了适用冷却器管束表面状态的最佳工艺：

磷酸浸蚀工艺设备如下：

3．1脱脂槽：

规格6500×1600×1600mm，δ=4mm普通碳钢、采用环氧防锈漆防腐。

作用：用来清除管束表面油污，提高酸洗效果，采用水基清洗剂，代替传统的碱洗配方，一公斤清洗剂相当于50公斤汽油的除油效果。在15℃-60℃条件下有良好的除油效果，并且本身不含硝酸盐，对人体皮肤无刺激，无毒，配制方便省力。用过的清洗剂可循环使用，用时漂去悬浮物和过滤沉淀物再适应调整浓度就可继续使用。避免了常规碱洗配方会引起碱脆的危险，并且大大降低了成本。

3．2酸浸蚀槽：

规格6500×1600×1600mm，δ=4mm普通碳钢、采用衬胶防腐

采用磷酸浸蚀代替硫（盐）酸浸蚀，完全可以除掉管束表面及间隙的氧化皮，除锈效果安全可靠。同时表面生成暗灰色钝化膜，保持管束短时间内不返锈。表面的一层黑膜，使用0.3-0.4Mpa压缩风吹除，即可进行涂料防腐。

3．3活化槽：

规格6500×1600×1600mm，δ=4mm普通碳钢、采用衬胶防腐

采用磷酸浸蚀后的冷却器表面生成深灰色的钝化膜，若进行Ni-P合金化学镀，必须进行活化处理，露出物件金属本体颜色。

3．4水槽（两个）分装热水、冷水。

规格6500×1600×1600mm，δ=4mm普通碳钢、采用环氧防锈漆防腐。

序号

工序名称

溶液浓度条件

工艺要求及检查标准

备注

１

脱脂

水基清洗剂

使用温度40-60