冷酸腐蚀工艺的开发应用

冷酸腐蚀工艺的开发应用

王韬,陈继雄

宝钢湛江钢铁有限公司  广东湛江麻章区  524003

摘要：某钢厂低倍试验室为改善连铸坯冷酸腐蚀效果，在试验标准推荐的冷酸腐蚀液中筛选出20%的硝酸腐蚀液，作为冷酸腐蚀液。为应用后腐蚀效果与热酸腐蚀接近，分别尝试引入铜离子和双氧水。通过试验比对和验证，最终确定20%硝酸+6%双氧水可以作为冷酸腐蚀液满足该钢厂日常检测需求。

关键词：冷酸腐蚀、冷酸腐蚀液、酸蚀敏感性

Development and application of cold acid corrosion process

Wangtao

(Baosteel Zhanjiang Iron and Steel Company limited  

Mazhang District, Zhanjiang, Guangdong    524003)

Summary:In order to improve the cold acid corrosion effect of continuous casting billet, 20% nitric acid corrosion solution was selected as cold acid corrosion solution in the low magnification Laboratory of a steel plant. In order to make the corrosion effect close to that of hot acid corrosion, copper ion and hydrogen peroxide were introduced respectively. Through test comparison and verification, it is finally determined that 20% nitric acid + 6% hydrogen peroxide can be used as cold acid corrosion solution to meet the daily detection needs of the steel plant.

Key words:Cold acid corrosion, cold acid etching solution, acid etching sensitivity

某钢厂低倍试验室原腐蚀工艺为热酸腐蚀，经改造后计划采用电解腐蚀加热酸腐蚀的工艺。考虑到冷酸腐蚀法的优点在于投入成本低，操作简便；缺点在于腐蚀效果较差，腐蚀液应用针对性强[1-2]。因此对冷酸腐蚀液进行改善。铸坯的酸蚀低倍检验是用来判断钢坯横断面上缺陷的信息，及时对铸坯质量进行工艺参数的优化。依据各种钢检验结果，结合冶炼过程中的凝固条件，对浇铸操作和产线运行状况存在的问题作出判断，采取相应的措施提高铸坯质量[3]。检验流程: 切割→铣磨→腐蚀→冲洗吹干[4]

1试验材料与方法

1.1引用标准解读

《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》是一种低倍检验的方法标准，该标准主要提供钢件低倍缺陷检验的试验方法。试验方法包括热酸侵蚀法、冷酸侵蚀法、以及电解侵蚀法。试样要求包括取样位置、试样加工、试样尺寸。其中热酸腐蚀法师仲裁试验法[5]。

1.2试验材料及要求

低碳钢连铸坯，机加工表面粗糙度不高于0.8µm。消耗试剂：盐酸、硝酸、过硫酸铵、硫酸铜、硫酸、硝酸、双氧水。

1.3试验方法

针对目前标准腐蚀液繁多，结合现场实际情况设计试验，以热酸腐蚀结果为基准对比不同试剂腐蚀效果的差异，筛选出适宜改进的腐蚀液。通过引入铜离子促进原电池反应的进行或者加入双氧水促进腐蚀液的腐蚀性，来达到对腐蚀液的腐蚀效果的改善，最后选用管线钢连铸坯进行试验验证。

2试验结果与分析

2.1标准腐蚀液对比试验

根据标准《GBT 226-2015 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》配置冷酸和热酸腐蚀液（部分腐蚀液经应用后效果不佳故未做实验），并对有浓度范围的腐蚀液配置有梯度的腐蚀液。选择同一块低碳钢在不同腐蚀液和腐蚀方式下，进行腐蚀观察腐蚀效果。由于热酸腐蚀为仲裁试验法，故当某种冷酸腐蚀液的腐蚀效果与热酸腐蚀相接近时说明该冷酸腐蚀液更适宜进行改善。

表1 标准腐蚀液对比

2.2铜离子改良腐蚀液

铜离子加入腐蚀液后能够被还原成铜单质与试样形成原电池进一步促进腐蚀。但生成的铜单质也会影响低倍评级结果的观察。通过多次摸索，设计改善方案为在500ml的硝酸水溶液中，分别加入质量为2.5g、5g的硫酸铜作为改进方案。观察腐蚀现象，腐蚀结果如图1、2所示。

          图1、20%硝酸+2.5g硫酸铜            图2、20%硝酸+5g硫酸铜

实验过程中发现随着铜加入量的增加反应更加的迅速，伴随着试样面上出现镀铜的现象后反应明显加快，观察图1和图2 可以明显的看到少量的铜比较均匀的镀在试样表面试样表面的组织缺陷并不清晰，故在20%硝酸腐蚀液中引入铜离子不适宜作为腐蚀液的改善措施。

2.3双氧水改良腐蚀液

双氧水有极强的氧化性且分解后产物为水与氧气不会不会直接影响低倍试样的观测，故可尝试将其加入20%的硝酸腐蚀液中改善其腐蚀效果。试验方案为在20%的硝酸水溶液中，加入2%，4%，8%的双氧水溶液作为腐蚀液，在使用同一块低碳钢的前提下，进行热酸腐蚀与冷酸腐蚀效果比对。

试验结果如下图所示：

              图3、20%硝酸                      图4、20%硝酸+2%双氧水

           图5、20%硝酸+4%双氧水               图6、20%硝酸+6%双氧水

    通过对腐蚀现象的观察和对图3、4、5、6的分析，发现随着双氧水浓度的提高腐蚀效果得到改善，具体表现为：1、腐蚀速率的明显提升，2、腐蚀后的试样清洗更加便捷。双氧水没有明显加深试样的腐蚀程度，却弥补了硝酸作为标准腐蚀液时的缺陷，使其可以应用到更为广泛的钢种，但双氧水浓度提高至6%时这种效果尤其明显。

2.3验证试验

考虑到不同钢的酸蚀敏感性不同，试验室结合以往历史记录选择管线刚连铸坯作为对比验证钢种，具有较好的代表性。将20%硝酸+6%的双氧水作为腐蚀液，进行冷酸腐蚀，试验结果如图7和图8所示：         

        图7管线钢（冷酸腐蚀）             图8 管线钢（热酸腐蚀）

通过对图7、图8的观察发现，将20%硝酸+6%的双氧水作为冷酸腐蚀液能清晰呈现连铸坯组织与缺陷，能够与热酸腐蚀达到相近的结果。                                                                    

3结论

通过对冷酸腐蚀液的研究得出以下结论：

1、标准中所采用的腐蚀液其适用于不同的钢种，挑选冷酸腐蚀液时试验室要结合钢种进行筛选；

2、可以采用20%硝酸+6%双氧水的溶液作为冷酸腐蚀液来对试样进行腐蚀，其能达到与热酸腐蚀相近的水平。

参考文献

[1]何志明，张斌，枝晶腐蚀低倍检验技术在连铸生产质量控制中的应用．宝钢技术，2014（6）：25-31．

[2]徐庆太，张楠，傅强，连铸坯凝固组织和缺陷的冷腐蚀宏观检验．炼钢，2003，19（5）：26-31．

[3]张永藏，钟保军，张治广，等.低倍检验在铸坯质量控制中的应用［J］． 河北冶金，2006，( 5) : 49－51.

[4]牟祖茂，安祖峰，汤志忠，尹德福.低倍冷酸腐蚀法在钢件缺陷科研检验中的应用研究[J].安徽冶金科技职业学院学报，2019，29（1）:28-30.

[5]GB/T226 － 2015，钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法［S］.