酸洗

酸洗水垢形成

水垢是一种或多种化合物的混合物成垢物包括钙镁碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及铁的氧化物等。常见的是碳酸盐，由于钙镁的碳酸盐溶解度很小，水中的钙镁大部分以碳酸氢盐的形式存在，碳酸氢盐与碳酸盐、二氧化碳才在如下平衡关系：

Ca(HCO3)2 ===CaCO3 CO2↑ H2O

Mg(HCO3)2 ===MgCO3 CO2↑ H2O

酸洗除垢机理

由于温度或者其他因素使方程式向右边移动，生成碳酸盐结垢。为了除掉水垢，工业上常用盐酸、硫酸、磷酸清除水垢。其反应机理如下（以HCL和HNO3为例）：

Ca(HCO3)2 2HCl→CaCl2 CO2↑ H2O

Mg(HCO3) 2 2HCl→MgCl2 CO2↑ H2O

Ca(HCO3)2 2HNO3→Ca(NO3) 2 CO2↑ H2O

Mg(HCO3) 2 2HNO3→Mg(NO3) 2 CO2↑ H2O

在除垢的同时也除了铁锈，反应机理如下（以盐酸为例）：

FeO 2HCl→FeCl2 H2O

Fe2O3 6HCl→2FeCl3 3H2O

Fe3O4 8HCl→2FeCl3 FeCl2 4H2O

生成的氯化亚铁和三氯化铁能溶于溶液中。与此同时，酸溶液还会与钢铁基体发生如下反应：

FeO 2HCl→FeCl2 2[H]

2[H]→H2↑

生成的氢气对难溶的水垢及氢化物起机械剥离脱落作用，有利于除垢。但原子氢渗入金属基体也有腐蚀作用。

在清洗除垢工程中，由于酸与垢反应生成二氧化碳和氢气，难溶的硫酸盐水垢和硅垢等随着大量碳酸盐水垢被溶解后而变成松散的残渣片，自动脱落或由冲刷气动冲掉，同时把难溶的钙镁盐自动脱落冲掉。

酸洗英文

acid washing；pickling ；acid pickling

酸洗定义

利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。是清洁金属表面的一种方法。通常与预膜（pre-passivating treatment）一起进行。

一般将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。

酸洗原理

氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。

酸洗常用酸

酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和盐酸。

酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。一般多用浸渍酸洗法，大批量生产中可采用喷射法。

市面上出售的工业浓硫酸通常含H2SO475%~97% (质量分数)，也可以选用褐色工业硫酸溶液，它含H2SO475%~78%(质量分数)。

酸洗注意事项

钢铁零件一般在10%～20%(体积)硫酸溶液中酸洗，温度为40℃。当溶液中含铁量超过80g/L，硫酸亚铁超过215g/L时，应更换酸洗液。常温下，用20%～80%(体积)的盐酸溶液对钢铁进行酸洗，不易发生过腐蚀和氢脆现象。由于酸对金属的腐蚀作用很大，需要添加缓蚀剂。清洗后金属表面成银白色，同时钝化表面，提高不锈钢抗腐蚀能力。采用浓度为5%~20%的硫酸水溶液，清除工件表面氧化皮和粘附盐类的工艺称为硫酸酸洗法。

为了消除硅藻土载体表面吸附，减少色谱峰拖尾，载体在使用前需进行酸洗或碱洗处理。酸洗是把载体用6mol/L盐酸浸煮2h或浓盐酸加热浸煮30min，过滤，用水洗至中性，烘干。酸洗可除去表面上的铁、铝、钙、镁等杂质，但不能除去硅醇基。酸洗载体适宜于分析酸性样品。

现阶段采用的酸洗工艺除去不锈钢表面厚氧化皮，使用温度高，酸洗时间长，导致加工成本居高不下；而常温除氧化皮工艺对除去薄氧化皮效果好，对厚氧化皮效果不理想，特别是焊接处黑渣基本上除不掉 。针对这种情况，笔者在总结不锈钢前处理成功经验的基础上，采用两步酸洗综合处理技术，研究成功了不锈钢常温快速酸洗工艺。该工艺常温下能快速去除不锈钢表面厚氧化皮，特别是对焊接处黑皮及夹杂物去除效果好，酸洗处理后表面洁净光亮，不易失光褪色，不泛黄。

酸洗工艺流程

不锈钢件上挂→化学除油(常规碱性化学除油或表面活性剂除油) →热水洗→流水洗→第一步酸洗→流水洗→第二步酸洗→流水洗→转入下道工序(如：化学着色→回收→流水洗→硬化处理→流水洗→封闭处理→流水洗→干燥→成品)

酸洗第一步

酸洗工艺

第一步酸洗的主要目的是除去焊接处和焊缝的黑皮和夹杂物及部分氧化皮，经优化筛选，确定的工艺规范如下：

盐酸 300 mL/L

磷酸 60 mL/L

双氧水 120 mL/L

稳定剂 80 mL/L

表面活性剂 2 mL/L

θ 室温

t 1～2 min

酸洗第二步

酸洗工艺

第一步酸洗处理后不能完全除尽氧化膜，表面附着一层灰色膜，光泽较差，必须经过第二步酸洗，除去表面灰色膜，使其达到近似镜面光亮，经优化筛选实验验证，采用如下工艺规范：

氢氟酸 300 mL/L

硫酸 200 mL/L

双氧水 240 mL/L

双氧水稳定剂 80 mL/L

酸洗缓蚀剂 0.5 g/L

表面活性剂 2 mL/L

θ 室温

t 2～3 min

酸洗常用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等无机酸，和柠檬酸、EDTA 等有机酸。但由于酸对金属设备均有腐蚀作用，尤其无机酸的腐蚀更为严重，同时所放出的氢会向金属内部扩散，使被洗设备发生氢脆。另外所析出的大量的酸性气体，会使劳动条件恶化。因此在酸洗时要加入缓蚀剂，以抑制金属在酸性介质中的腐蚀，减少酸的使用量，提高酸洗效果，延长热力设备的使用寿命。酸洗时不仅要考虑酸的溶铁能力，还应考虑垢成分、金属材质、废液处理方法等因素。故选择一种质量好的缓蚀剂是酸洗的重要环节，而了解各类缓蚀剂的缓蚀性能可以更好的进行防腐工作。

硫酸酸洗缓蚀剂

硫酸常在酸洗用量较大的金属材料酸浸除锈过程中作清洗主剂和在锅炉污垢中钙化合物含量很低的情况下用于酸洗锅炉。由于硫酸浓度高，密度大，所以在等物质的量清洗条件下，洗一台锅炉所用工业硫酸的体积仅为盐酸的 1/4，而且浓硫酸对钢铁几乎不腐蚀，这给化学清洗带来了极大的方便，可以大大简化储存、运输和配酸的系统。用于硫酸溶液中的缓蚀剂主要有两种，一种是含氮化合物缓蚀剂，如胺、吡啶以及吡啶碱和醌、2 -甲基吡啶、吡啶碘化合物和吡啶卤化物；另一种是含硫化合物的缓蚀剂，如硫脲以及硫脲衍生物等。后者对碳钢在硫酸中的缓蚀效率更高。

氢氟酸酸洗缓蚀剂

氢氟酸是一种弱无机酸，在空气中挥发，其蒸汽具有强烈的腐蚀性及毒性。但其溶解氧化物的速率快，具有溶解硅垢（硅的氧化物）的特殊性能。1968年氢氟酸酸洗首次在西德的一台运行后的超临界压力锅炉上使用获得成功。此后，西德有 40%的锅炉都采用氢氟酸酸洗。虽然用氢氟酸酸洗存在操作不安全、价格高及污染环境的弊端。但从氢氟酸的特性考虑，应用了新型缓蚀剂后，它的使用范围仍然很广泛。

硝酸酸洗缓蚀剂

硝酸对锅炉垢物和金属氧化物溶解性较强，故硝酸有时代替盐酸酸洗。硝酸是一种氧化性很强的酸，而现在大多数的缓蚀剂是有机物，易发生氧化还原反应，因此，硝酸酸洗缓蚀剂种类较少。

氨基磺酸酸洗缓蚀剂

氨基磺酸是一种粉末状中等酸性的无机酸。在酸洗过程中，不易挥发，在水中的溶解性好，不会发生盐类析出沉淀的现象，且不含卤离子，适于清洗钙量多及其他金属的碳酸盐、氢氧化物的垢类。但它酸洗氧化铁能力差，并且在 60度以上则发生分解现象。故其很少应用于大型锅炉的酸洗，一般应用于铜管的酸洗 。2100433B

图1所示为塔式酸洗装置的示意图。酸洗塔是由各耐酸部分密封组合而成的。当带钢在密闭的塔内上下运动时，用盐酸溶液酸洗它的两面。不断更换的酸液顺带钢高速流下，使酸洗时间大为缩短。由于应用了密封结构的塔、较高的酸洗温度和浓度，因而使酸洗周期降低到35秒以下。盐酸的铁盐是易溶的，很容易洗掉，所以带钢酸洗后能获得特别清净的表面。在塔上设有入孔，以便进到酸洗区的任何部位。同时还没有窥视孔，以便观察工作情况。塔式酸洗方法是化学工作者Ruthner发明的。在本装置中按没有破鳞机或二辊轧机，以进行带材的予先机械处理。

全部再生盐酸过程的成功发展，有可能回收使用过的盐酸，以便使酸液的消耗和回收损失降到最低的限度。塔式酸洗装置具有一个特殊构造的酸液分离器，与酸洗装置构成了一个“有封闭循环回路的酸液循环系统”，即所谓“有封闭循环回路的塔式酸洗装置”。

酸洗时产生的氯化铁热分解成氧化铁称盐酸。盐酸同氧化铁分离之后，被送到酸洗回路中;氧化铁是纯净的很容易销售出去。况且，保持恒定的酸洗条件（酸液的浓度和温度不变），就可以使酸液消耗量最少 。

钢丝酸洗的设备，是钢材酸洗中比较简单的。主要的设备酸洗槽的结构也比带钢酸洗和钢管酸洗的槽结构简单，体积要小。一般也是使用花岗岩、耐酸水泥、耐酸陶瓷、玻璃钢等材料制作。

总的来讲，对酸洗槽结构的要求，主要是耐腐蚀和不渗漏。酸洗槽出现渗漏并不少见。时间一长，轻则酸洗槽局部的基础被破坏，重则使较大面积遭受破坏。因此对酸槽的设计施工中要注意以下几点：

1、要选用耐腐蚀、有一定的强度和耐磨性能材料，在较大的负荷和热胀冷缩的情况下，不致出现裂缝和损漏。造价尽量低，且取材容易。

2、采用成捆钢丝酸洗时，如果生产批量大，酸槽的宽度要满足一次酸洗量(线材)达半吨以上的产量要求。

3、酸洗槽的深度要适当，要有配套的附属设备和完善的控制有害气体(酸雾)的装置，同时要考虑充分的操作场地和房屋的通风结构。

4、设计时要考虑到酸液的储存、添加方法以及渗漏时的补救措施，以及方便排出废酸。 2100433B

酸洗卷板降成本

用酸洗板替代部分冷轧板，可以为企业节约成本。

酸洗卷板表面质量好

与普通热轧板相比，热轧酸洗板除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆。

酸洗卷板尺度精度高

平整后，可使板型发生一定的变化，从而减少不平度的偏差。

提高了表面光洁度，增强了外观效果