2.12　表面處理、油漆包裝

2.12.1　表面處理

涉及壓力容器零部件或產(chǎn)品的表面處理可包括兩大部分，第一部分是鋼材預(yù)處理，是指鋼板、型材、管材在進(jìn)入車間加工之前，預(yù)先進(jìn)行除銹、除氧化皮，然后再涂上保護(hù)底漆的工序。鋼材經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入車間，不僅大大減少了環(huán)境污染，提高了文明生產(chǎn)程度，而且對提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長產(chǎn)品使用壽命也顯示出其優(yōu)越性。國內(nèi)在鋼材預(yù)處理的生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用上也已取得了可喜的成績，特別是造船行業(yè)已初見成效。但是在壓力容器制造行業(yè)中至今還是空白點(diǎn)。第二部分便是本章所涉及的，主要針對容器類產(chǎn)品竣工后的表面處理，包括除銹、酸洗鈍化及拋光。

2.12.1.1　除銹

竣工后的壓力容器，出廠前需進(jìn)行表面涂裝，它有一定的裝飾性作用，但主要是防腐。涂裝的第一道工序便是除銹。除銹清理的方法有手工、機(jī)械、化學(xué)除銹、火焰除銹，也可以采用噴砂、拋丸等方法除銹。為評定除銹的效果與等級，我國參照瑞典SSI的除銹標(biāo)準(zhǔn)，制定了GB 8923—2011《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用字母“Sa”表示噴砂或拋丸除銹，用字母“St”表示手工、動力工具除銹，用字母“F1”表示火焰除銹。根據(jù)除銹效果（清潔度）分成若干等級，如噴砂、拋丸除銹有Sa1、Sa2、Sa2、Sa3四個(gè)等級，一般為Sa2級，鋼板表面粗糙度約為30μm。對表面除銹質(zhì)量要求更高的可選Sa3級。鋼板表面粗糙度與采用噴射等所用磨料顆粒度、品種及噴掃速度等因素有關(guān)。如需涂油漆，過大的粗糙度會使波峰上的涂層較薄而引起早期銹蝕，過小則影響漆膜的附著力。除銹后的表面清潔度檢測在GB 8923—2011中是采用照片實(shí)物做比較來判定的。粗糙度同樣可用標(biāo)準(zhǔn)樣塊進(jìn)行對照確定，但目前使用較普遍的是粗糙度儀，用指針直接在鋼板表面刻劃，由于指針的跳動而將非電量轉(zhuǎn)化成電量，從而直接讀出表面粗糙度值（Ra）。另一種是將試塊放在顯微鏡（光干涉儀）下觀察，可測得小于0.125μm的粗糙值（Rz）。國外還常用印（硬）膜法在現(xiàn)場對實(shí)物進(jìn)行直接測讀（Ra），檢測過程十分簡單，即采用一種專用塑料薄膜，直徑約10mm，壓在被測表面上，用金屬筆套在薄膜上壓劃，使鋼板表面粗糙度波紋刻印在薄膜上，再取下薄膜，在空氣中涼十余秒鐘，即固化，然后再用專門儀器檢測該薄膜而直接讀出粗糙度值。

①手工除銹　是一種簡便易行的方法。它適用于一些較小的物件表面及沒有條件用機(jī)械方法進(jìn)行表面清理的設(shè)備外表。即用鋼絲刷、砂布、砂輪片等將物件表面氧化皮去除，然后再用有機(jī)溶劑如汽油、丙酮、苯等將浮銹和油污洗凈。

②機(jī)械方法除銹　適用于小型物件的局部除銹，如表面彎曲、狹窄、凹凸不平以及角縫處。采用電動或風(fēng)動砂輪機(jī)、砂帶機(jī)、百葉輪、風(fēng)動針束工具等，可以用來清除氧化皮、鐵銹、舊涂層、表面飛濺、焊瘤等。其特點(diǎn)是操作簡便，效率高。

③噴砂除銹　對于如壓力容器的外表面除銹，噴砂是采用最為廣泛的一種除銹方法，它適合于大面積吹掃，可清除鋼板表面的銹蝕、氧化皮及各種污物，使金屬表面呈現(xiàn)出白色（或近白色）的均勻粗糙表面，以增加油漆漆膜的附著力。噴砂表面還適用于襯膠、表面熱噴鍍、表面堆焊等工藝的前期準(zhǔn)備。對焊縫進(jìn)行磁粉檢測之前，采用噴砂清理效果最好。噴砂所用的磨料通常有石英砂、爐渣、淬火的鋼砂或鋼絲砂等。石英砂的顆粒度一般為1～4mm，鋼砂為1.2～1.5mm。噴砂用壓縮空氣應(yīng)經(jīng)過脫水、除油處理，使用壓力一般為0.5～0.7MPa。

④拋丸除銹　適用于清除正火處理（或熱成形）中形成的氧化皮及銹蝕嚴(yán)重且附著力較強(qiáng)的厚氧化皮，但不能去除油污，也不適用于MT之前的焊縫表面清理。拋丸法通常是在密閉室內(nèi)進(jìn)行的，因此適用于中小型零部件，如厚壁封頭與筒節(jié)等。拋丸所用鋼丸直徑為0.3～3mm。

⑤化學(xué)除銹（酸洗法）　常用于不銹鋼和有色金屬產(chǎn)品或零部件的表面處理。作為除銹方法，也適用于如鋼管內(nèi)外表面及一些形狀復(fù)雜的構(gòu)件的除銹清理。通常是將工件浸泡在酸液中，以清洗表面氧化物及油垢等。酸洗法主要有以下幾種。

a.用50％的硫酸和50％的水（體積分?jǐn)?shù)）混合成硫酸溶液，將零部件浸入，使表面鐵銹洗除，再用清水漂洗。

b.用濃度為10％～20％的硫酸或濃度為10％～15％的鹽酸進(jìn)行酸洗；也可用含有5％～10％硫酸和10％～15％鹽酸的混合液進(jìn)行酸洗。還有用磷酸進(jìn)行清洗。有時(shí)為減輕酸對金屬的溶解，可加入少量（1％左右）緩蝕劑如烏托品。清洗方法可采用涂刷、淋灑或浸泡等。酸洗溫度應(yīng)于適當(dāng)控制，采用硫酸時(shí)，一般溫度為50～70℃，采用鹽酸時(shí)，溫度為30～40℃。經(jīng)酸洗的金屬表面必須用水徹底洗刷，然后用20％的石灰乳或5％的碳酸鈉溶液，或采用其他稀堿液進(jìn)行中和。經(jīng)中和處理后再用溫水漂洗2～3次，然后用干凈抹布擦凈，并經(jīng)加速干燥后進(jìn)行涂裝工作。

c.用酸洗、磷化處理代替噴砂除銹，可大大改善勞動條件，降低成本，提高工效。酸洗后再進(jìn)行磷化處理，使金屬表面在空氣中保持較長一段時(shí)間而不被氧化，且有利于提高油漆附著力。

磷化液配方見表2-24。

配制時(shí)，先在磷化槽內(nèi)裝一定量的水，按上述配方加入其他成分，攪勻后升溫至40℃，然后加入明膠，再升溫至80～90℃，最后放入工件，磷化時(shí)間一般為40～60min。

⑥火焰除銹　常用來清除一些局部的且附著力較強(qiáng)的氧化皮，采用氧-乙炔火焰對氧化皮進(jìn)行加熱、吹掃。如經(jīng)熱成形的封頭、筒節(jié)，局部形成較致密的氧化皮，用噴砂也難以清除時(shí)，可用火焰清除。一般火焰除銹不適用于Cr-Mo鋼及高強(qiáng)物件。

2.12.1.2　酸洗和鈍化

①鋁和鋁合金容器的酸洗和鈍化處理　對這類容器，如要求酸洗表面光亮，則必須先用濃度為16～66g/L的燒堿（純堿或磷酸三鈉）溶液進(jìn)行堿洗。由于這一步是堿洗，兼有去油的作用，故無需預(yù)先做脫脂處理。但如表面油脂比較嚴(yán)重，也可先用溶劑進(jìn)行去油，然后進(jìn)行堿洗。堿洗之后可做光亮酸洗，目的是去除熱處理遺留下來的銹斑，因?yàn)殇P斑是不能用堿液洗掉的。酸洗時(shí)可在下述溶液中浸泡1min（體積比，下同）：氫氟酸:硝酸:水=1:1:98。然后再在下述光亮酸洗溶液中漂洗幾秒鐘：硝酸:水=1:1，或硫酸2L、硝酸1L、水1.5L、鹽酸4mL，操作條件為室溫。

②杜拉鋁容器的酸洗　酸洗液配方如下：NaF10g/L，硫酸188mg/L。然后再在上述硫酸-硝酸光亮酸洗液中漂凈。

③銅和銅合金容器的酸洗　有以下幾種酸洗液的配方。

a.硫酸法酸洗液　硫酸:水=1:9。操作條件：110～157℃。對于純銅和銅含量大于85％的銅合金，由于其表面氧化物中含有CuO2甚多，采用硫酸法不易清除，必須采用下述含有氧化劑的酸洗液。

b.重鉻酸法酸洗液　硫酸122mg/L；重鉻酸鈉16～33g/L。操作條件：室溫～157℃。

c.硫酸鐵法酸洗液　硫酸8.2g/L；無水硫酸鐵8.2g/L。操作條件：低銅合金102～122℃；高銅合金122～157℃。

d.過硫酸銨法酸洗液　過硫酸銨180～240g/L，操作條件：室溫。

pH值：新配溶液3.5～4。當(dāng)pH值降至1.5～2時(shí)，溶液即需報(bào)廢。新配溶液可用3～5天。

酸洗后，在做光亮處理之前，應(yīng)先以下述溶液做除氧化皮處理，使表面預(yù)先光滑化，以延長光亮酸洗液的壽命。

硫酸:硝酸:水=2:1:5。

浸入工件后需進(jìn)行攪拌。如反應(yīng)激烈，可增加硫酸的含量。光亮酸洗液通用配方與①相同。

④不銹鋼容器的酸洗　在不銹鋼容器零部件上如存在鍛造氧化皮或退火氧化皮，則很難用一般的酸除去，而必須采用兩步酸洗法，第一步松動氧化皮處理，第二步消除氧化皮或光亮處理。如果氧化皮很輕微，則松動氧化皮處理這一步可省去。另外，在酸洗液中必須適當(dāng)加入一些緩蝕劑。

a.氧化皮松動處理　其溶液配方有以下幾種：

ⅰ.硫酸98.6g/L；操作溫度162℃。

ⅱ.硫酸:鹽酸:水=1:1:8。操作溫度112～122℃。

ⅲ.高錳酸鉀25～100g/L；純堿25～100g/L。操作溫度150～195℃。

b.消除氧化皮處理　其溶液配方有：

ⅰ.硝酸:氫氟酸:水=1:1.5:1.5。操作溫度107～132℃。

ⅱ.硝酸1L；氫氟酸0.25L；鹽酸0.125L；水9L。操作溫度112～122℃。

ⅲ.硫酸31～63g/L；硝酸95～125mg/L；氫氟酸15～20L。

ⅳ.鹽酸5L；硝酸1L；水14L；操作溫度107～142℃。

c.光亮酸洗　在做光亮酸洗之前，必須先將不銹鋼件在5％熱硫酸中浸泡，以消除氧化膜。光亮酸洗液配方如下：硝酸:粗鹽酸:磷酸:醋酸=4:1:1:5。操作溫度142℃。

d.鈍化處理　不銹鋼件在酸洗處理之后，都必須接著進(jìn)行鈍化處理。鈍化膜質(zhì)量可用微帶酸性的硫酸銅溶液進(jìn)行試驗(yàn)，在鈍化表面上不得有銅淀析出來。鈍化液配方如下：

ⅰ.硝酸:水=1:4，操作溫度102℃，操作時(shí)間20min。

ⅱ.硝酸:水1:1，操作溫度為室溫，操作時(shí)間1～2h。

對于高碳鉻鋼，在溶液中尚必須加入16～32g/L的重鉻酸鈉。

以上不同材質(zhì)容器的酸洗、鈍休處理需在專門的、通風(fēng)良好的車間內(nèi)進(jìn)行，車間地面和墻壁應(yīng)能耐酸、堿液的腐蝕，車間內(nèi)的酸洗廢液需經(jīng)中和池處理后才能排放。車間內(nèi)應(yīng)配備必要的設(shè)備，例如堿洗槽、酸洗槽、鈍化槽、清水槽等。對于最終不能進(jìn)入清洗槽的大型容器，應(yīng)采用專用的噴淋裝置進(jìn)行內(nèi)外表面的整體酸洗、鈍休處理。處理時(shí)必須采用強(qiáng)力通風(fēng)和遙控作業(yè)。

2.12.1.3　拋光處理

與拋光相關(guān)聯(lián)的工藝有打磨和精拋光。三者之間的區(qū)別是去除的金屬量（包括一部分非金屬夾雜物）不同。拋光處于打磨和精拋光之間。精拋光所去除的金屬量最少。這里所說的拋光處理，實(shí)際上包括拋光和精拋光兩種工藝。

拋光處理一般用棉織物制成的拋光輪，其中最硬的拋光輪是用帆布膠合在一起而成的，最軟的拋光輪是用細(xì)棉布縫合在一起而成的。在拋光輪上采用特殊的膠合劑將磨料黏結(jié)在一起。磨料粒度大小與膠含量的關(guān)系見表2-25。

拋光常用磨料為熔融的氧化鋁。一般需將這種粒料進(jìn)行熱處理，使它具有良好的毛細(xì)作用。此外，對于一些粒料需進(jìn)行侵蝕或破膜處理，以改善它們的黏結(jié)性能。熔融的氧化鋁既尖而硬，磨削快，耐磨損。其他磨料有碳化硅，它被用于特殊場合。由于這種磨料不易粘牢，故應(yīng)用不廣。在采用電爐熔煉磨料之前，曾采用過土耳其金剛砂（一種天然氧化鐵的化合物）作為標(biāo)準(zhǔn)磨料，這種磨料不碎裂，磨損時(shí)慢慢地變成圓角，因此切削速度會逐漸降低，適用于精拋光。拋光時(shí)應(yīng)采用潤滑劑，以防止表面產(chǎn)生溝槽和減少摩擦熱。

拋光輪的表面速度一般取1800～2430m/min。在拋光作業(yè)之后可根據(jù)需要再做精拋光，后者又分為4級，即毛面拋光、弱切削力拋光、次鏡面拋光和鏡面拋光。兩種精拋光的表面速度推薦見表2-26。

不銹鋼板表面的精整處理，從不拋光到精拋光，分為以下8級。

No.1不拋光　指熱軋到指定厚度后，做退火和去氧化皮處理的無光澤的表面。

No.2D不拋光　指冷軋到指定厚度后，做退火和去氧化皮處理的無光澤的表面。也可能在無光軋輥上再做一次最終的輕軋。

No.2B不拋光　同2D處理一樣。所不同的是，對于退火和去氧化皮處理的表面還要再接受一次在拋光的軋輥上進(jìn)行最終的輕度冷軋，從而得到光亮的表面。它比No.1和No.2D的板更易于接受拋光。

No.3半拋光　最終采用粒度為50或80目的磨料進(jìn)行拋光得到的表面。

No.4拋光　用100～150目磨料做光亮拋光得到的表面。

No.6精拋光　表面反射率低于No.4處理的無光精拋光表面。它是采用無油脂的200目磨料拋光，最終用白色鉻粉進(jìn)行精拋得到的。

No.7精拋光　指具有高度反射率的精拋光表面。它首先精拋到No.6的水平，然后再以白色鉻粉做輕度拋光。

No.8精拋光　指反射率最高的精拋光表面。它采用粒度逐次變細(xì)的磨料逐次拋光，然后用極細(xì)的白色鉻粉做深度精拋。

不銹鋼容器的拋光，除采用拋光輪外，尚采用砂帶式拋光機(jī)進(jìn)行拋光。為減少拋光工時(shí)，一般先將板材在專門的平板拋光機(jī)上進(jìn)行預(yù)拋光，待成形、組焊后再對焊縫做局部最終拋光。這樣可提高拋光的機(jī)械化程度，并大大降低制造成本。

2.12.2　油漆

壓力容器產(chǎn)品竣工后需對其進(jìn)行總體涂裝。除不銹鋼及有色金屬容器外，絕大多數(shù)碳素鋼、低合金鋼制壓力容器，出廠前均需按照J(rèn)B/T 4711規(guī)定進(jìn)行油漆。

壓力容器涂裝的一般規(guī)定如下。

①涂裝前的表面處理可采用除銹的方法，清除容器外表所有的鐵銹、氧化皮、油污、塵土等物。表面處理的質(zhì)量好壞直接影響油漆涂層的附著力，所以必須認(rèn)真對待。為保證油漆施工質(zhì)量，經(jīng)噴砂除銹的容器，應(yīng)于當(dāng)日將底漆噴完。當(dāng)對涂層質(zhì)量有較高要求時(shí)，噴砂除銹后4h內(nèi)應(yīng)將底漆噴完。

②根據(jù)產(chǎn)品圖樣要求選用底漆、面漆，每層油漆必須使用同一廠家生產(chǎn)的油漆。常用油漆品種推薦按表2-27選用。對油漆有特殊要求時(shí)，可在產(chǎn)品圖樣上注明。

③用于壓力容器涂裝用油漆應(yīng)具有出廠合格證明書及使用說明書，國外的油漆公司通常的做法是在油漆說明書中還詳細(xì)列出油漆施工要領(lǐng)，內(nèi)容包括干料重量比、表面粗糙度要求、噴涂壓力、噴嘴號數(shù)、膠管直徑、每層涂層厚度及漆膜固化條件等工藝參數(shù)，并贈送濕膜測厚樣板。有的油漆公司還負(fù)責(zé)噴砂、除銹及油漆施工全套業(yè)務(wù)，以此來保證該公司所供油漆質(zhì)量可靠的信譽(yù)度。

④油漆施工場地應(yīng)相對固定。對于經(jīng)常承攬海外工程項(xiàng)目的廠家，為適應(yīng)涂裝質(zhì)量的更高要求，應(yīng)建有專用全封閉涂裝車間，并配有與涂裝施工要求相適應(yīng)的照明、通風(fēng)、防爆、防塵、干燥等設(shè)施。涂裝用壓縮空氣應(yīng)經(jīng)脫水、除油處理。

⑤涂裝可采用手工刷涂、輥涂、壓縮空氣噴涂和高壓無氣噴涂等方法。盡量采用高壓無氣噴涂法，它適應(yīng)于大面積噴涂，不但效率高，而且漆膜質(zhì)量均勻致密，附著力強(qiáng)，油漆利用率高，對空氣污染小。

⑥一般加工件表面可涂防銹油脂，精加工件表面（如h6級精度的螺紋及密封件等）應(yīng)涂無酸性工業(yè)凡士林。

⑦分段、分片出廠的容器、球殼板、組裝焊縫坡口及其周邊100mm范圍內(nèi)可不涂油漆，但需涂防銹用可焊性防銹涂料。

如欲對油漆做進(jìn)一步了解，可查閱SH/T 3022—1999《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2.12.3　包裝

壓力容器產(chǎn)品的包裝必須在油漆完工后，在發(fā)運(yùn)之前進(jìn)行。包裝應(yīng)按照J(rèn)B/T 4711《壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝》的規(guī)定。精心而有效地做好包裝工作，使產(chǎn)品安全、完整、可靠地運(yùn)達(dá)目的地。

①容器類產(chǎn)品包裝形式可分為裸裝、框架、包扎、暗箱及空格箱。

a.裸裝適用于容器產(chǎn)品的本體，如整臺的塔器、反應(yīng)器、換熱器、貯罐、攪拌釜等，及長大型分段發(fā)送的塔器分段。裸裝發(fā)運(yùn)必須附設(shè)發(fā)運(yùn)支架、托架，并有防翻滾、竄動設(shè)施。

裸裝發(fā)運(yùn)的容器上所有管口均需用蓋板封閉。

b.框架適用于小型容器本體，大型分片發(fā)運(yùn)的殼體、錐體、瓦片、球殼板等。

c.包扎適用于不易失散和損傷的零部件，如吊柱、彎管等，及件數(shù)較少、不用裝箱的零件如保溫支持圈、平臺、梯子、格柵及管件等。捆裝應(yīng)做牢固包扎，以防止運(yùn)輸半途松散而丟失。選用何種包裝形式還應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸方式、運(yùn)輸條件、路程長短及產(chǎn)品零部件的質(zhì)量要求等因素進(jìn)行選擇，也可按合同約定進(jìn)行包裝。

d.箱裝又可分暗箱（即密封箱）與空格箱兩種，前者適用于精密、易損零件和怕潮、防腐、容易失散的標(biāo)準(zhǔn)件、外購配套件。后者適用于塔內(nèi)件、人孔部件、大型配套件等的包裝。

②所有包裝形式一旦確定，在包裝過程中應(yīng)按照包裝清單進(jìn)行包扎、裝箱和裝架。包裝清單應(yīng)逐一列出所裝零部件數(shù)量。所有包裝全部完成后還應(yīng)填寫發(fā)運(yùn)清單，以明確每一種包裝方式的件數(shù)及總件數(shù)，以便于各環(huán)節(jié)的交接、清點(diǎn)、驗(yàn)收。

③每一種包裝形式應(yīng)逐件標(biāo)明發(fā)運(yùn)標(biāo)志。該發(fā)運(yùn)標(biāo)志可用鏤空模板噴刷在容器本體及包裝箱上，也可直接手寫。而捆扎、架裝件可采用掛牌方式。