La tradizionale passivazione dell'acido nitrico può formare una pellicola protettiva ricca di cromo-sulla superficie dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316, tuttavia questo strato passivo è sottile e vulnerabile ai danni da penetrazione da parte di ioni cloruro ad alta-concentrazione nelle acque reflue galvaniche, nell'acqua circolante costiera e nei mezzi di processo-contenenti sale. I rivestimenti anticorrosivi organici convenzionali-spesso presentano una scarsa adesione in caso di alte e basse temperature alternate e non riescono a mantenere una protezione barriera a lungo-termine sui cordoni di saldatura e sulle parti piegate. Il rivestimento di conversione delle terre rare, una tecnologia di rinforzo superficiale rispettosa dell'ambiente, forma una pellicola composita compatta di ossidi di terre rare attraverso una reazione di conversione chimica sulle superfici di acciaio inossidabile. Questo strato di conversione può sigillare micro-pori e difetti nella pellicola passiva nativa, aumentare significativamente il potenziale di vaiolatura critica e bloccare efficacemente il canale di invasione degli ioni cloruro. Molte aziende manifatturiere si affidano ancora solo alla passivazione di decapaggio convenzionale e ignorano il trattamento di conversione delle terre rare, che porta a frequenti corrosione per vaiolatura locale e perdite premature dei tubi di riscaldamento che operano in condizioni di lavoro ad alto-cloruro. Pertanto, l'applicazione standardizzata del rivestimento di conversione delle terre rare funge da metodo di rafforzamento anticorrosione superficiale efficiente ed ecologico per migliorare notevolmente la resistenza all'erosione da ioni cloruro dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316.
Il rivestimento di conversione delle terre rare migliora la resistenza alla corrosione principalmente attraverso tre meccanismi protettivi di sigillatura dei difetti, modificazione passiva del film e stabilizzazione elettrochimica. Gli ioni dei metalli delle terre rare, come cerio e lantanio, vengono adsorbiti preferenzialmente in corrispondenza dei micrograffi, dei bordi dei grani e delle aree impoverite di cromo-della pellicola passiva dell'acciaio inossidabile, quindi idrolizzano e precipitano per formare densi depositi di ossidi o idrossidi di terre rare, sigillando minuscoli canali di penetrazione per gli ioni cloruro. Il film di conversione composito formato è strettamente combinato con lo strato passivo di ossido di cromo originale, aumentando lo spessore e la compattezza complessivi del film, migliorando notevolmente le prestazioni di barriera contro gli anioni corrosivi. Nel frattempo, lo strato di conversione delle terre rare regola il potenziale dell'elettrodo superficiale dell'acciaio inossidabile su un intervallo passivo stabile, inibendo la transizione dallo stato passivo allo stato di dissoluzione attivo sotto l'attacco degli ioni cloruro e riducendo la probabilità che si verifichino vaiolature locali e corrosione interstiziale. Diversamente dalla passivazione del cromo esavalente, la tecnologia di conversione delle terre rare presenta una bassa tossicità e rispetto dell'ambiente, rispettando gli attuali standard di produzione industriale pulita, che evitano efficacemente il rischio di inquinamento ambientale del tradizionale processo di passivazione del cromato.
Questo studio propone quattro specifiche di implementazione standardizzate per il trattamento del rivestimento di conversione delle terre rare dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316. Innanzitutto, eseguire un pretrattamento superficiale graduale per garantire la qualità di adesione della pellicola di conversione. Rimuovere il grasso superficiale, le incrostazioni di ossido di saldatura, la contaminazione di ferro libero e gli inquinanti residui della passivazione attraverso sgrassaggio alcalino, pulizia ad ultrasuoni e trattamento di attivazione con acido diluito. Controllare rigorosamente il tempo di attivazione e la concentrazione della soluzione per evitare un'eccessiva corrosione della matrice; sciacquare accuratamente il liquido di attivazione residuo con acqua deionizzata per evitare che gli ioni impurità contaminino la soluzione del serbatoio di conversione. Per riscaldare tubi con gravi graffi superficiali e ossidazioni della saldatura, adottare una lucidatura meccanica fine prima del pretrattamento per ridurre la densità dei difetti superficiali ed evitare la formazione di una pellicola irregolare causata da un eccessivo adsorbimento locale di ioni di terre rare da parte del difetto.
In secondo luogo, ottimizzare i parametri del processo di conversione delle terre rare in base al materiale del substrato e all'ambiente di servizio. La soluzione di conversione di terre rare a base di cerio- è preferita per la maggior parte delle condizioni di lavoro neutre e debolmente alcaline ad alto contenuto di cloruri-, con temperatura di trattamento controllata tra 25 gradi e 45 gradi e tempo di immersione impostato da 10 a 30 minuti. Per i tubi di riscaldamento applicati in ambienti alternati ad alta-temperatura intermittente, adottare un agente di conversione composito di terre rare al lantanio-cerio per migliorare la stabilità alle alte-temperature della pellicola di conversione. Rilevare regolarmente la concentrazione di ioni di terre rare, il valore del pH e il contenuto di impurità del bagno di conversione; rifornire tempestivamente l'agente principale o sostituire il liquido del serbatoio invecchiato quando l'efficienza di conversione diminuisce, per evitare pellicole di conversione sottili, allentate e discontinue causate da una soluzione del bagno non valida.
In terzo luogo, implementare un trattamento di polimerizzazione sigillante post-conversione per migliorare ulteriormente la compattezza della pellicola. Dopo l'immersione nella conversione delle terre rare, eseguire un risciacquo con acqua deionizzata multifase- per eliminare il liquido di conversione residuo sulla superficie del tubo, quindi adottare una polimerizzazione con aria calda a bassa-temperatura a 80–120 gradi per favorire la disidratazione e la densificazione della pellicola di idrossido di terre rare e formare uno strato protettivo stabile di ossido di terre rare. Per i tubi di riscaldamento esposti a un grave rischio di corrosione da cloruro, eseguire un trattamento post-sigillante con silano organico sulla pellicola di conversione per costruire un sistema protettivo composito di conversione delle terre rare-silano, migliorando ulteriormente le prestazioni idrofobiche e la capacità di penetrazione anti-cloruro a lungo termine. Evitare l'indurimento rapido ad alta-temperatura per evitare microfessurazioni sulla pellicola di conversione indotte dallo stress termico.
In quarto luogo, stabilire un meccanismo di ispezione delle prestazioni della pellicola e di controllo della qualità del processo batch. Utilizzare il test in nebbia salina neutra, il rilevamento della curva di polarizzazione elettrochimica e l'osservazione della morfologia superficiale per valutare la qualità della pellicola di conversione delle terre rare; i pezzi trattati con conversione qualificata-non dovrebbero presentare vaiolature evidenti dopo più di 500 ore di test in nebbia salina neutra, con un potenziale di vaiolatura critica significativamente migliorato rispetto ai normali campioni di passivazione. Campionare casualmente ogni lotto di tubi riscaldanti per testare lo spessore della pellicola, l'uniformità della superficie e la forza di adesione, scartare i lotti con pellicola allentata, rivestimento locale mancante e scarsa adesione. Dopo un servizio sul campo a lungo-termine, concentrati sull'ispezione dell'integrità della pellicola di conversione in corrispondenza delle saldature, delle posizioni di bloccaggio e delle superfici di lavaggio; quando lo strato protettivo cede localmente, effettuare tempestivamente la pulizia in loco-e riparazioni di conversione supplementari per ripristinare le prestazioni anticorrosive della superficie-.
I dati di verifica sul campo mostrano che i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 trattati con rivestimento di conversione di terre rare hanno un potenziale di vaiolatura critico aumentato di oltre 320 mV e la durata media in ambienti industriali ad alto-cloruro è estesa di oltre il doppio rispetto ai pezzi di passivazione convenzionali. In conclusione, un rigoroso pretrattamento superficiale, parametri ottimizzati del processo di conversione delle terre rare, un trattamento di indurimento post-sigillatura e un'ispezione della qualità del lotto possono formare una densa pellicola protettiva composita sulle superfici in acciaio inossidabile. La tecnologia di rivestimento di conversione delle terre rare realizza un rafforzamento ecologico del film passivo nativo, trattiene efficacemente la corrosione localizzata indotta da cloruri-e fornisce una soluzione anticorrosione superficiale ecologica per tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 utilizzati in sistemi industriali di acque reflue costiere, galvaniche e contenenti sale ad alto-cloruro.
