Кислота для травления нержавейки после сварки

Электродуговая сварка – популярный метод изготовления емкостей и металлоконструкций из нержавеющей стали. Даже если вы соблюдаете технологию и применяете специальные электроды, швы покрываются налетом ржавчины. Устранить коррозию и предупредить ее помогает травление нержавейки после сварки.

Назначение, особенности и разновидности технологии

В ходе расплавления электрической дугой из нержавейки интенсивно испаряется хром (легирующий элемент). На шве и в прилегающей к нему зоне образуется окалина (окись железа), осложняется формирование пассивирующей пленки из оксида хрома. Для восстановления защитного слоя, удаления цветов побежалости, возникающих после термического воздействия на металл, служит травление сварных швов нержавейки. Его выполняют двумя способами.

Погружная обработка кислотами высокой концентрации

Процедура осуществляется на специализированных участках, поскольку связана с выделением насыщенных паров кислот, опасных для здоровья. Технология включает несколько этапов.

1. Растворение окалины путем погружения сварного узла в ванну с раствором серной (6-8% от объема) и соляной (2-4%) кислот. Смесь нагревают до 60-80 градусов, делают выдержку в течение получаса. Быстрее разрушить окисную пленку помогает электролитическое погружное травление: через ванну пропускают ток, а изделие подсоединяют к положительному или отрицательному полюсу
2. Интенсивное промывание в воде.
3. Погружение в емкость, где смешаны азотная (весовая доля -10-20%) и плавиковая (1-2%) кислоты.
4. Промывание в большом количестве воды.

Обработка готовыми смесями кислот

Препараты для травления сварных швов выпускают в виде паст, спреев, гелей, концентратов, содержащих в своем составе от 2 до 4 кислотных компонентов. Удобнее всего пользоваться густыми пастообразными смесями. Они укладываются более толстым слоем, лучше удерживаются на вертикальных поверхностях, их активность проявляется уже при +10оС. Самыми эффективными считают пасты SAROX TS-K 2000, Avesta BlueOne, Stain Clean (ESAB).

Травление выполняется в таком порядке:

1. Удаление грязи, ржавчины, обезжиривание изделия любым моющим средством. Очищающий препарат наносят на 30 мин.
2. Травление. Покрывают швы травильным гелем или пастой, захватывая по 20 см влево и вправо, спреи распыляют по всей поверхности изделия. Время воздействия составляет от 10 до 90 мин – это зависит от концентрации препарата, химического состава стали, толщины окалины, температуры окружающей среды.
3. Пассивирование. Наносится вещество, создающее на поверхности нержавейки устойчивый слой оксида хрома. Время выдержки – 30-60 мин.

Оборудование

Для травления необходим специальный инструмент и оснастка.

• Кисти, пластмассовые лопатки – они должны быть стойкими к кислоте.
• Распылители – с их помощью обрабатывают крупногабаритные изделия.
• Металлические ванны для погружного обезжиривания и травления. В их конструкцию входят паровые змеевики для подогрева раствора и вентиляционные кожухи для выведения вредных паров, образующихся при травлении. Изнутри ванны покрываются кислотостойкой футеровкой.
• Емкости для промывки. Их изготавливают без футеровки и вентиляции, ванны для холодной промывки – без паровых труб.

В серийном производстве применяются карусельные травильные установки.

Компания «СтройПромСталь» выполняет травление нержавеющей стали после сварки строго по технологии и согласно техническим требованиям чертежа. Работы производятся квалицированными специалистами на современном оборудовании, качество продукции отвечает нормам, заложенным в международном стандарте ISO 9001.

Как ни странно, но и на качественной, хорошей нержавеющей стали со временем могут появиться следы ржавчины. Это происходит, как правило, в так называемой «агрессивной среде», при повышенной влажности и температуре. Чтобы этого не случилось, не следует допускать соприкосновения стали с пылью и стружкой металла.

При последующей обработке не подвергайте изделие вредному и разрушительному воздействию щелочи и кислот. После сварки на поверхности изделия образуется тонкий оксидный слой. Он ослабляет сопротивление соединения к коррозии. Коррозия разделяется на электрохимическую и химическую.

1. Электрохимическая — это развал металла в электролитах.
2. Химическая — это разрушение металла от воздействия окружающей среды.

Способы обработки нержавеющей стали после сварки

Для этого вам потребуется специальный защитный костюм и маска. Как правило, при травлении используются серная, соляная, плавиковая или азотная кислоты в виде гелей, паст, аэрозолей, спреев. Для травления швов лучше применять пасты с очень густой консистенцией. Пасту необходимо наносить кистью, очень ровным слоем.

Первый способ — травление кислотами.

1. Разъедание окалины при помощи соляной и серной кислоты. Необходимо соблюдать строжайший контроль насыщенности раствора и температуры.
2. Промывание водой.
3. Погружение в ванну со смесью плавиковой и азотной кислоты.
4. Тщательная промывка.

Процесс травления нержавеющей стали кислотами.

В воздухе образуются пары кислот, это требует серьезного подхода к защите кожи и органов дыхания. Данный процесс имеет множество различных вариаций с концентрацией состава, временем и последовательностью действий.

Электролитическое травление является одним из способов кислотного травления. В ванну пропускается электрический ток, либо постоянный, либо переменный, он оказывает механическое воздействие. Вышеописанные способы очень сложны и требуют крупных финансовых вложений.

Второй способ — травление уже готовыми смесями кислот после сварки.

1. Сначала производится очистка от всех следов грязи, ржавчины, а также жирных пятен. Состав наносится на полчаса.
2. Заключительная обработка пассиватором.

Это легкодоступный метод очистки. Что касается мер предосторожности, то пасту нельзя нагревать, подвергать воздействию прямых солнечных лучей. В помещении должна быть хорошая вентиляция, эти составы обладают едким, неприятным запахом. Если паста попадет на кожу, немедленно промойте это место водой.

Механические способы и термообработка после сварки

Минимальная обработка — это удаление шлака и окалины методом шлифовки шва щеткой из нержавеющей стали. В некоторых случаях этого недостаточно, и необходима дополнительная химическая обработка. Очень распространена шлифовка мелкозернистой наждачной бумагой.

Травление изделия из нержавейки с помощью кислоты.

Механические способы — это обдувание песком, жидко-абразивная и гидропескоструйная очистка. Обязательное условие — минимум содержания железа в песке. После такой очистки идет пассирование поверхности.

Термообработка нержавейки подразделяется на несколько видов: закалка (максимальная температура и быстрое охлаждение), отжиг (нагревание металла и медленное охлаждение), нормализация (похожа на отжиг, разница в том, что охлаждение происходит на свежем воздухе, а не в печи), отпуск (проводится после закалки).

От правильного нагрева заготовки зависит итоговый результат и качество изделия. Под воздействием жара металл меняет свою структуру и свойства. При перегреве приобретает нежелательную крупнозернистую структуру. Следить за температурой нагрева необходимо очень внимательно. Например, пережог является браком, который уже не подлежит исправлению.

Химико-термическая обработка нержавейки — термическая обработка с нанесением различных элементов на поверхность (хром, алюминий, азот и др.)

Особенности пассивации нержавеющей стали

Такой способ очистки поможет устранить все загрязнения с поверхности металла, а также создаст необходимую устойчивость к коррозии, поспособствует улучшению внешнего вида изделия, сохранит от возможного загрязнения в дальнейшем. Пассивация — это защитная пленка, которая образуется на поверхности металла и надежно защищает его от повреждений и разрушения. Пассиватор нужно наносить на полчаса, можно и на влажную поверхность.

Методом распыления средство равномерно распределяется по всей поверхности.

После того как необходимое время выдержано, пассиватор удаляется с изделия. Для этого, как правило, используется водный компрессор.

Полировка сварных швов

Для того чтобы изделие после сварки обрело законченный вид сварочные швы необходимо обработать шлифовальным станком.

После сварки нужно привести изделие в должный, законченный вид, придать ему блеск, лоск и сияние. Благодаря применению новых технологий в полировке время на проведение этой работы значительно сократилось, а качество возросло.

Полировка — это использование специального шлифовального станка. Режим необходимо выбирать тот, который порекомендовал производитель. Особенности полированных труб заключаются в том, что они имеют безупречный внешний вид, отличаются износостойкостью и долговечностью. Полировка может быть ручной, ультразвуковой и машинной. В домашних условиях может подойти обычная наждачная бумага, шлифовальные абразивные материалы, напильники.

Первый шаг — избавиться от грубого шва, сделать поверхность гладкой и однородной. Для выполнения этой задачи вам потребуется доводочный круг. Он с легкостью снимет грубый шов, удалит окалину. Теперь поверхность подготовлена к дальнейшим действиям.

Второй шаг — выведение рисок от первой обработки. Поверхность доводится до состояния, близкого к конечному. Иногда на этом этапе можно остановиться. Поверхность уже сейчас хорошо выглядит.

Третий шаг — финальная полировка. Доведение металла до зеркального блеска. При этом при полировке нержавейки с поверхности удаляются микроскопические дефекты, а при шлифовке — грубые.

Шлифовка: практические рекомендации

Классификация сварных швов по положению в пространстве.

При выполнении такой работы не забудьте хорошо подготовиться. Следует надеть маску во избежание попадания пыли в глаза. Шлифовке подлежат изделия, которые имеют явно заметные дефекты: потертости, царапины и так далее. Вам потребуются шлифовальные головки, которые имеют абразивные ленты.

Для получения желаемого результата шлифуют сталь в несколько заходов. Запомните, что правильно подобранные материалы и инструменты позволят вам снизить время работы и повысить ее качество, это гарантия отличного результата.

Шлифовка готовых изделий выполняется с помощью абразивной шкурки. Этот материал имеет бумажную или тканевую основ с покрытием самой различной зернистости. Мокрая шлифовка делается при помощи водостойких шкурок. Покрытия могут выполняться из стекла, а также кремния. Шлифовка является заключительным этапом процесса обработки нержавейки после сварки. Она равномерно снимает все верхние слои.

Материалы, которые вам потребуются:

• болгарка;
• шлифовальные круги с разной зернистостью;
• столярный клей;
• наждачная бумага;
• полировальная паста.

Для шлифовки сварочных швов на изделиях из нержавейки понадобится болгарка.

Первым делом нужно убрать наплывы металла со сварного шва. Сделать это можно болгаркой. Если поверхность в достаточной степени гладкая и ровная, то можете сразу приступать ко второму этапу. Приготовьте войлочный круг, с помощью обычного шпателя наносите на поверхность обрабатываемого изделия столярный клей. Аккуратно и осторожно пройдитесь по абразивной крошке, которую можно получить из наждачной шкурки.

Затем отшлифуйте поверхность еще три-четыре раза. При этом размер абразива должен уменьшаться. Поверхность нержавейки требуется промывать после каждой шлифовки.

Она должна быть идеальной, абсолютно гладкой и ровной, без шероховатостей. Иначе придется переделывать все заново. На следующем этапе вам понадобится войлочный круг и полировальная паста. Лучше найти алмазную, со степенью зернистости, соответствующей вашему металлу. Это финишная полировка, убирающая видимые риски. Вы увидите, как поверхность преображается и становится более гладкой.

Несколько слов в заключение

Итак, о плюсах стали известно уже очень давно. Материал «нержавейка» плотно вошел в жизнь каждого человека. Ему есть место практически повсюду, даже на современной кухне многие предметы выполнены из качественной нержавеющей стали. Такая популярность обусловлена хорошими характеристиками и свойствами данного чудесного металла.

После должной обработки он выглядит безупречно красиво, в его зеркальной поверхности можно разглядеть собственное отражение. Данный материал является одним из самых прочных, крепких и долговечных. Устойчивость этого материала просто поражает. Но для того чтобы все было именно так, придется немного повозиться.

Обработка стали после сварки — довольно трудоемкая, сложная и кропотливая задача. Она требует настоящего мастерства, профессионализма и абсолютной точности исполнения. Начинающему домашнему мастеру будет непросто освоить эту замысловатую науку, но при правильном и ответственном подходе результат труда вас, несомненно, порадует.

Самое главное, не забывайте об опасности, с которой можете столкнуться при выполнении такой работы, очень важно соблюдать все меры предосторожности. А потом придет необходимый опыт, навыки и сноровка.

Нержавеющая сталь зачастую требует обработки поверхности для достижения необходимых эстетических или эксплуатационных свойств. Обработка дробеметными и пескоструйными аппаратами ограничена из-за высокой вероятности появления наклепа. Современное производство применяет травление нержавеющей стали, после предварительной термической или механической обработки. Сложность этого процесса, по сравнению с обычными черными, низколегированными сталями, объясняется наличием пленкой оксида хрома, выполняющей функцию защитного барьера. Именно она образует жесткую окалину, плохо взаимодействующую с реагентами. При технологических воздействиях могут возникнуть изменения цвета на поверхности. К ним относятся сварка, пайка, другие операции, связанные с высокими температурами. Цвета радужной побежалости можно избавиться при помощи травления. Для различных химических составов нержавеющей стали разработаны индивидуальные методы и составы для травления, учитывающие влияние элементов стали, для достижения максимального результата.

Преобладающими способами травления нержавеющих сталей являются щелочное и кислотное, которое может интенсифицироваться электролизом или протекать без такового.

Травление кислотами

Максимальный эффект травления нержавеющей стали кислотами достигается при последовательном взаимодействии поверхности нержавеющей стали в ваннах с двумя типами кислот – серной и азотной. Очередность стадий следующая

1. Обезжиривание, удаление крупных зацепок, окалины
2. Травление в сернокислотной ванне (концентрация 10-12%) или сернокислотной ванне (8% серной кислоты, 4% соляной). При этом происходит разъедание окалины и шероховатостей на поверхности. Идеальная температура протекания процесса находится между 60 и 80 градусов Цельсия. Контроль этого параметра важен для управления процессом. Продолжительность обработки зависит от марки стали, наличия контролируемого соотношения, концентрации кислот. В случае истощения ванны возможны проявления точечной коррозии. Для примера, сталь с 18% Cr, 8% Ni требует от 23 до 45 минут травления в сернокислой ванне. Сокращения времени обработки в два раза можно добиться, если проводить эту операцию в среде контролируемой атмосферы.
3. Промывка в большом количестве проточной воды
4. Погружение обрабатываемой детали в ванну, наполненную раствором азотной кислоты и плавиковой (10 – 20, 1-2 весовых процентов, соответственно). При температуре ванны 60 – 70 градусов время обработки 7 – 15 минут.
5. Повторная промывка большим объемом водой

Представленный способ является базовым и имеет множество вариаций. Травление в одной азотнокислой ванне, с примесью кислоты плавиковой, увеличивает время травления до 30 минут. Заменителем плавиковой кислоты может выступать фтористый натрий. Увеличение концентрации плавиковой кислоты до 10% позволяет проводить процесс при низких температурных показателях, позволяя избежать предварительного опускания в серную кислоту.

Сокращение времени травления в серной кислоте можно добиться, добавив не более 5% хлористого натрия. Такой ход дает необходимый эффект за 15 минут, но при той же температуре, порядка 80 градусов Цельсия.

Будьте осторожны: если необходимо произвести процедуру, в помещении с недостаточной аспирацией, замените компоненты второго этапа травления. Кислоты выделяют вредные пары при травлении. Предлагается для замены раствор сернокислого железа (7%) и плавиковой кислоты (2%).

Для правильного выбора метода кислотного травления нужно знать, учитывать состояние окисной пленки на поверхности нержавеющей стали. Внешний вид может подсказать о составе пленки. Зеленый цвет окалины говорит о высоком содержании окислов хрома. Соответственно действие кислотных сред будет затруднено и потребует большего времени.

Рекомендуется промежуточная механическая очистка между двумя ваннами, если снятие окалины затруднено.

Электролитическое травление

Одним из вариантов, распространенных на современных предприятиях, является электролитическое травление. Заготовка или деталь, помещенная в кислотную ванну, подключена к положительному или отрицательному контакту. При прохождении тока на поверхности нержавеющей стали происходит выделение кислорода. Газообразная фаза оказывает механическое воздействие на оксидную пленку. Это помогает ускорить процесс обработки и качество получаемой поверхности.

Травление готовыми пастами

Современная индустрия предлагает на рынке множество травильных паст для нержавеющей стали. Их основное назначение локальная обработка сварных швов, последствий изменения равномерности окраски поверхности под влиянием температурного воздействия. Принцип работы с такими пастами прост и может быть использован даже в мелких мастерских.

• Нанесение пасты толстым слоем до 2см., при помощи щетки
• Выдержка 60-90 минут
• Промывка струей воды

Применение паст целесообразно для обработки сварочных швов нержавеющих марок стали. Обработанный шов способен противостоять коррозии даже в условиях сырого помещения автомобильной мойки.

Щелочное травление

Обработка поверхности нержавеющей стали расплавом каустической соды называется щелочным травлением. Следует отметить, что при этом процессе происходит разрушение окисной пленки, при этом химикалии не реагируют с металлом. Повышение температуры способствует разъеданию оксидной пленки, улучшая качество обрабатываемой поверхности. Резкое охлаждение в жидкости также способствует улучшению обрабатываемой поверхности.

Добиться 100% результата при этом типе обработки практически невозможно. На металле возможны остаточные плены от окислов хрома, окислов никеля и железа. Среди рекомендаций по окончательной доводке таких дефектов значится кратковременная обработка в азотнокислой ванне.

Методы щелочного травления

Различают следующие методы

• Выдержка в соде. Содержание нитрата натрия должно колебаться в пределах 20-40%, разогретого до температуры 460-500 градусов Цельсия. Травление в такой среде длится в течение 15 минут. Некоторые аустенитные марки нержавеющей стали запрещено нагревать выше 450 градусов. Это может привести к межкристаллитной коррозии. Далее следует этап промывки в большом количестве воды, затем следует 5-минутное опускание в сернокислотную ванну и до 10 минут в азотнокислой.
• Известный в Англии, с первой половины 19 века метод травления, в комплексе с пропусканием электрического тока через протравливаемую деталь. При плотности тока 11 А/м2 достаточно 15 секунд. Данная скорость протекания реакции связана с процессом электролиза. Выделение на катоде натрия и водорода способствуют восстановлению окислов. Восстановленный металл осаждается на поверхности. Данный вид травления позволяет получить обезжиренный металл, характеризующийся чистотой и однородностью. При таком способе используют соду. Возможны вариации с составом и добавлением хлористого кальция. Применяется такой метод для травления плоских, стержневых заготовок, волоченых изделий.
• Обработка гидридами натрия основано на восстановлении воздействием на металл натрием и водородом. Наличие гидрида натрия добиваются взаимодействием водорода и натрия, находящегося в расплавленном состоянии. В расплавленную каустическую соду помещают цилиндр без нижней плоскости. Верхняя плоскость имеет отверстие. Натрий всыпают в это отверстие, он реагирует на поверхности ванны. Через пятно натрия на каустической соде пропускают струю водорода. Происходит образование гидрида и диффундирование его в объеме ванны. Достижение необходимой концентрации 1-2 % гидрида натрия происходит в контролируемых пороговых значениях. При отсутствии продукта разделения воздуха применяют диссоциированный аммиак. Детали разогревают в такой ванне до 400 градусов Цельсия. Нержавеющие стали показывают хорошие результаты травления при такой методике и продолжительности 4-17 минут. После травления рекомендуется тщательно промыть детали. В случае необходимости произвести дополнительную обработку в азотнокислой ванне. При высокой себестоимости такого метода очевидным его преимуществом является тот факт, что металл не взаимодействует с травителем. Потери металла минимальны. Более низкая температура процесса позволяет сократить расходы на теплоноситель и безопасность проведения операций.

Существуют определенные правила, выполнение которых обязательно для любого из представленных способов. Среди них приоритетные обработка поверхности металла перед травлением, удаление окисной пленки, обезжиривание. Процесс травления не менее важен.

Материалы для ванн

Правильный выбор материала для изготовления травильных ванн сложная задача для химиков и материаловедов.

• покрытые керамикой
• покрытого стеклом кирпича
• дерево, бетон с покрытием из свинца
• вещества, производные от резины
• определенные марки нержавеющей стали для кислотных ванн.

Содержание азотистой с примесями плавиковой или соляной кислоты позволяет применять такие же материалы. Исключение составляют лишь свинец, как покрытие, керамику с повышенным содержанием кремния, из-за их взаимодействия. Применение стали вполне возможно для использования в ваннах со щелочью, отслеживая протекание и интенсивность электролиза в непосредственной близости к материалу. При определенных условиях и содержании кислоты, ее температуры, характера есть возможность применять для травильных емкостей нержавеющие марки стали. Такие, например, как 8Х18Н8М или 10Х20Н25М4.

Из приведенной в этом обзоре информации можно сделать вывод, что режим обработки, химический состав ванны, необходимость дополнительной механической обработки, применение электролиза должны определяться исходя из конкретных начальных условий (марка стали, состояние оксидной пленки, технологические возможности) и регулироваться в контексте ожидаемого конечного результата.