凯发国际 鋁板表面的清洗問題

摘要： 在空分設備中，精餾塔部分塔內工作溫度為-180℃，由于鋁材的低溫性能，因而全部采用鋁材，而鋁板清洗成為了突出問題，鋁板清洗的目的是為鋁板形成表面氧化層及鋁板之間的焊接創造良好的表面條件。但在鋁板焊接加工過程中常發現，焊縫表面存在氣孔、夾渣、未焊透等現象，找其原因主要是鋁板清洗后表面不清潔，經過試驗，確定試驗后的清洗方案。文章詳細敘述了清洗工步及配方，較后總結了鋁板清洗過程中的注意事項。本文由 青島拋丸機 生產廠家青島淳九整理

關鍵詞： 鋁材的低溫性能；配料；清洗；腐蝕量；清洗時間；腐蝕速度

  在空分設備中，精餾塔部分塔內工作溫度為-180℃，由于鋁材的低溫性能（鋁材用于壓力容器的較低溫度-269℃），因而全部采用鋁材，鋁板清洗成為了突出問題，鋁板清洗是為了去除其表面的油封、油垢、斑銹等雜質及氧化膜，為鋁板形成表面氧化層及鋁板之間的焊接創造良好的表面條件。
但在鋁板焊接加工過程中常發現，焊縫表面存在氣孔、夾渣、未焊透等現象，找其原因主要是鋁板清洗后表面不清潔，還留有油斑，堿斑及大面積的水跡、黃斑點、黑斑點等，經過分析，發現配方有問題，由于鋁是比較活潑的金屬，其標準電極電位（-1.67V），鋁是易鈍化金屬，在空氣極易鈍化，表面生成一層致密而堅硬的氧化物(Al2O3)薄膜，該薄膜很容易吸收水分，它不僅妨礙焊縫的良好熔合，而且易生成氣孔和夾渣，從而降低了焊縫的力學性能。因而增加了去除氧化膜清洗液，即：16～21 ％ 的硫酸（H2SO4）和3％ 的氟化鈉（NaF ），使其與氧化膜發生化學反應，生成易熔的物質，表面露出金屬光澤。同時加大清洗液的配方比例后，厚的鋁板清洗問題解決了，而對于1.5mm厚度以下薄鋁板，往往其在池中被腐蝕的很薄，有的較薄的鋁板在池中就被腐蝕完了，由此來看應減小腐蝕量，重新調配清洗液的配方比例，并由腐蝕量根據腐蝕速度、腐蝕介質濃度、溫度確定浸洗時間，在經過多次試驗后，并每次做好工藝記錄、對清洗試驗進行可行工藝分析，較終確定對于1.5mm厚度以下薄鋁板不同厚度鋁板總的腐蝕量（詳細1.5mm厚度以下鋁板總腐蝕量表），使清洗后的鋁板表面，達到了設計要求，問題解決。
鋁板焊接前的處理工作十分重要，為了保證鋁板的表面質量、焊接質量，要采取嚴格的清洗方案措施，徹底清除鋁板表面及焊接接頭上的油垢和氧化膜。清洗的好壞程度直接關系到鋁板的表面質量、焊接質量。鋁板清洗主要有脫脂去油清洗、化學清洗和機械清洗三種，現述試驗后的清洗方案。

1  多功能清洗池
如圖1所示，可清洗任意厚度，較大板幅1500mm×6000mm的整張鋁板及外圓直徑≤ф3800的鋁制筒體內外兩面清洗的多功能清洗池形狀，備有三個清洗池，分別為去除氧化膜池、堿池、酸池。
去除氧化膜池全部為16mm厚的塑料板，抗氧化；堿池為碳鋼結構，內襯：貼八遍環氧(EP)玻璃鋼（厚6mm）；外襯：貼五遍環氧玻璃鋼，能耐堿腐蝕；酸池為碳鋼結構，內襯：貼八遍環氧玻璃鋼（厚6mm）加耐酸材料（襯耐酸橡膠板二層）；外襯：貼六遍耐酸玻璃鋼，能耐酸腐蝕。

圖1：多功能清洗池（單位:mm）

2  鋁板表面的清洗

（1）清洗前準備
○
1清洗車間清洗工人在輔料庫按配料單領取配料，在各清洗池中，配出清洗液。 ○
2清洗前對鋁板表面粘附的污物要去除干凈。 ○3裝夾要求鋁板表面不相互重疊，鋁板之間不可貼緊，留有間隙，保證鋁板表面與清洗液充分接觸，不得使鋁板表面有刻劃及碰傷變形。
（2）具體工藝方法
○
1物理去油：鋁板表面有明顯油漬、污垢，用棉紗擦除。○2化學去油：用專用行車及起吊工裝把鋁板吊入煤油清洗池中清洗，清洗液配比為10％煤油，煤油層較少保持在100㎜以上，其余為1～3％2號乳化油調制的乳化液，溫度40℃～60℃浸洗7～10次，能全部溶解油性污染物至清洗干凈為止。
從煤油清洗池出來后，鋁板再吊入清水池內清洗，鋁板漫漫吊離清水池時，同時用有一定壓力的水柱沖洗鋁板兩側表面。
○
3去除氧化膜：用專用行車及起吊工裝把鋁板吊入去除氧化膜池中清洗，配制溶液時，池內注入定量的水后才能加入化學藥品，配料后，用蒸汽加熱并攪拌，使溶液均勻后，即可使用，每周化驗硫酸含量并及時添加，作用緩慢時，可添加氟化鈉，硫酸-氟化鈉腐蝕量見表1。

表1  硫酸-氟化鈉腐蝕表（可用橫截面顯微法測定鋁板氧化膜厚度）

從去除氧化膜池出來后，鋁板再吊入清水池內清洗，鋁板漫漫吊離清水池時，同時用有一定壓力的水柱沖洗鋁板兩側表面。
○
4堿洗：用專用行車及起吊工裝把鋁板吊入堿池中清洗，用濃度7～10％的氫氧化鈉，溫度40℃～60℃的溶液進行浸洗，堿液濃度每天化驗一次，濃度不得超過規定值，不同厚度鋁板清洗時間見表2。

表2  鋁板堿洗時間表

從堿池出來后，鋁板再吊入冷水清水池內清洗，清洗2分鐘，鋁板漫漫吊離清水池時，同時用有一定壓力的水柱沖洗鋁板兩側表面。
5酸洗：用專用行車及起吊工裝把鋁板吊入酸池中，用15～30％的稀硝酸溶液室溫清洗1～3分鐘進行中和處理至中性，酸液濃度每周化驗一次并及時添加。
從酸池出來后，鋁板再吊入50℃～60℃熱水清水池內清洗2～3分鐘，鋁板漫漫吊離清水池時，同時用有一定壓力的水柱沖洗鋁板兩側表面。
○6清洗合格后，及時將鋁板放在100℃～150℃干燥箱中烘干約30分鐘，也可風干。 在生產過程中，應盡量避免前道工序殘留在鋁板表面的清洗液帶到下道工序，清洗檢查員按工步檢查每一工步的清洗質量及腐蝕量，檢查方法：用清潔干燥的白色濾紙擦拭鋁板表面，紙上無油跡為合格，每張鋁板檢查部位必須≥3處。其每一工步檢查過程示意如下：
           配料——物理去油——水洗——化學去油—— 水洗——去氧化膜——水洗——堿洗——水洗—— 酸洗——水洗——烘干
鋁板經過清理后，較好能及時施焊，因為在存放過程中又會重新生成氧化膜，所以在清理完畢到焊前的時間間隔應盡量短，較多不要超過24小時，超過規定時間，需要重新清理。濕度大的生產場地，時間還要短些。

3  注意事項

（1）鋁板清洗后，還留有油斑，堿斑及大面積的水跡，需重新用氫氧化鈉溶液清洗并經稀銷酸中和處理，也可機械清洗（采用銼刀、刮刀、銑刀及ф0.2mm不銹鋼絲刷對鋁板及焊接接頭位置清洗，但不得使用砂輪或砂布清洗）至光亮平滑，不損傷工件為合格，有些化學清洗后又玷污時，局部可用丙酮有機溶劑擦洗，由于四氯化碳有機溶劑破壞臭氧層物質，所以不得用作清洗劑，在進行化學清洗的時候，加熱溫度與溶液濃度不能過高，否則化學反應過分劇烈，會形成一層白色薄膜，影響焊接質量，降低鋁板的使用壽命，化學清洗后，坡口及鋁板兩側板面殘留溶液必須用水沖洗干凈，否則會造成局部點狀腐蝕，清洗液按規定日期定時檢查，如溶液相當污臟且作用緩慢時，可以調換新配溶液。

（2）清洗用夾具、用具如簍、框等必須用耐清洗液腐蝕的材料，且對鋁板無其他影響，鋁板不應有刻劃碰傷、變形等缺陷，非鋁材的材料不能與鋁板混淆清洗。

（3）在保證清洗質量前提下盡量減少腐蝕量。如果沒有清洗干凈的允許單件再次清洗（但清洗后，鋁板厚度不能小于圖紙要求），氫氧化鈉、硫酸-氟化鈉腐蝕量由腐蝕速度確定清洗時間，氫氧化鈉、硫酸-氟化鈉腐蝕速度見表3；尤其對薄的鋁板清洗時，要注意控制鋁板總的腐蝕量，1.5mm厚度以下鋁板總的腐蝕量見表4。

表3  氫氧化鈉、硫酸-氟化鈉腐蝕速度表

表4  1.5mm厚度以下鋁板總腐蝕量表

（4）且嚴禁各種明火及火花，以防發生爆炸及火災，清洗間要求通風良好，操作人員必須戴防護用品，在配液加放有毒及強腐蝕的藥品時，必須戴口罩，皮膚不應暴露在外，如果氟化鈉粉塵或溶液沾染了皮膚應立刻用冷水沖洗干凈。

參考文獻：

[1] 黃旺福，黃金剛．鋁及鋁合金焊接指南[M]．湖南：湖南科學技術出版社，2004．
 [2] 魏 鋒，涂善東，劉福錄，張延豐，壽比南等．壓力容器用材料及熱處理[M]．北京：化學工業出版社，2005．