Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengumpulkan data tentang prosedur pickling dan parameter terutama dalam kondisi di mana terdapat jumlah terbatas daya untuk pemanasan, kemungkinan pengolahan air terbatas dan peralatan untuk mempertahankan proses pickling.

Informasi tentang pickling baja, metode dan proses alternatif sebelum dan sesudah pickling diambil alih. Data kimia yang paling umum untuk pengawetan diperoleh dan dibandingkan. Membersihkan efisiensi, kemudahan penggunaan, keamanan, harga dan ketersediaan asam turut diperhitungkan dibandingkan. Informasi mengenai asam sitrat terutama dikumpulkan sebagai kesesuaian untuk kondisi ini perlu dibenarkan.

Asam sitrat, asam klorida dan asam fosfat yang dipilih untuk menjadi pilihan terbaik. Mereka diuji pada pipa baja karbon di berbagai suhu dan konsentrasi. Efisiensi Pengawetan diukur dengan metode penurunan berat benda. Berat benda - angka suhu diambil untuk setiap bahan kimia yang diuji. Pengukuran efisiensi suhu air bilasan dicoba oleh titrasi asam sisa. Efisiensi inhibitor asam diukur dan dibandingkan antara formalin, Stannine LTP, asam suksinat, dan minyak kayu putih.

Asam sitrat merupakan pilihan yang sangat baik dalam kasus di mana kemudahan penggunaan dan keamanan dinilai lebih tinggi dari waktu pickling singkat. Data pembanding antara klorida, sitrat dan asam fosfat harus membantu ketika memutuskan antara bahan kimia. Penghambatan dan agitasi berpengaruh pada pickling asam sitrat dapat dipelajari lebih lanjut untuk memberikan panduan proses yang lebih dioptimalkan.

1 Pendahuluan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengumpulkan data tentang prosedur pickling dan parameter terutama dalam kondisi di mana terdapat jumlah terbatas daya untuk pemanasan, kemungkinan pengolahan air terbatas dan peralatan yang terbatas untuk mempertahankan proses pickling.

Dalam garis pickling terus menerus, proses dapat sangat optimal dan peralatan yang mahal terbayar dengan cepat. Asam kuat dan suhu yang lebih tinggi dapat digunakan dalam proses pickling untuk memberikan waktu pickling lebih cepat. Sebagian besar literatur hanya membahas pickling pada tanaman pickling dan optimalisasi pickling dalam garis pickling terus menerus. Meskipun berbagai bahan kimia yang disebutkan tentang pickling baja, data yang lebih spesifik yang tersedia hanya untuk asam klorida dan sulfat. Informasi tentang bahan kimia yang kurang umum digunakan tersebar dan sangat khusus aplikasi.

Informasi dikumpulkan untuk membangun gambaran tentang proses pickling baja dan variabel yang mempengaruhi itu. Asam data spesifik dikumpulkan untuk membandingkan lingkungan mereka, efisiensi dan perbedaan harga. Setelah memilih asam terbaik, tes dijalankan untuk mencapai data pembanding antara bahan kimia untuk membantu memahami perbedaan. Selain itu, inhibitor yang berbeda dibandingkan dan diuji untuk memberikan data pembanding.

Tujuannya adalah untuk memberikan dokumen yang akan menjawab sebagian besar pertanyaan tentang proses pickling baja dan asam. Penentuan efisien rentang suhu dan penggunaan penghambatan merupakan objek utama yang menarik.

2 Pickling Baja

Permukaan logam dapat berisi beberapa macam kotoran yang dapat mempengaruhi penggunaan atau pelapisan produk. Biasanya ini adalah oksida, hidroksida, minyak pemotong, minyak pencegahan karat, gemuk, pengecoran pasir, senyawa organik, garam dan pengelasan hujan rintik-rintik. Kotoran dapat dihilangkan dengan metode kimia atau mekanis. Pickling adalah metode yang paling umum untuk membersihkan produk baja. [1, 114; 2, 170].

Pickling didefinisikan sebagai proses kimia atau elektrokimia di mana permukaan oksida dikeluarkan dari logam. Definisi yang tepat bervariasi; kadang-kadang pickling baja didefinisikan sebagai penghapusan skala pabrik, dan pembersihan asam didefinisikan sebagai proses akhir atau dekat-final. [3, 48; 2, 459]

Proses Pickling biasanya berisi tiga tahap. Selama minyak pra-pembersihan, gemuk dan garam dihapus. Hal ini diikuti dengan pickling mana oksida dihapus menggunakan asam dicampur dengan aditif. Ketika permukaan bersih, mencuci dan kemungkinan netralisasi ikuti untuk menghapus residu asam. Pembilasan tambahan antara langkah-langkah ini dapat digunakan untuk mencegah kontaminasi pencelupan dan mengurangi konsumsi bahan kimia. Gambar 1 menunjukkan efek pembersihan pickling. [1, 114-122; 3, 52]

Gambar 1. Foto Sebelum dan sesudah pickling. [4]

2.1 Pra-Pembersihan

Degreasing harus dilakukan untuk memungkinkan fungsi yang tepat dari pickling. Degreasing biasanya dilakukan dalam pencelupan alkali panas. Surfaktan dan pelarut bisa dalam campuran atau sendirian. Lilin dan gemuk dikeluarkan lebih efektif pada 60-90 ° C. Prosedur pra-pembersihan harus dipilih berdasarkan kasus-per kasus tergantung pada jenis kotoran. [3, 69-70; 5, 24]

2.2 Pickling

2.2.1 Lapisan Oksida

Bentuk lapisan oksida pada baja selama manufaktur dan perlakuan panas ketika permukaan bereaksi dengan oksigen di udara. Komposisi skala oksida yang terbentuk tergantung pada laju pendinginan. Dengan tingkat pendinginan yang cepat mudah wüstite larut (FeO) ditahan di permukaan. Jika waktu pendinginan adalah wüstite panjang berubah menjadi magnetit (Fe3O4) dan besi. Magnetit dan lapisan terluar tipis hematit (Fe2O3) larut perlahan. [3, 67; 1, 116-122]

Komposisi baja memiliki sedikit atau tidak berpengaruh pada struktur lapisan oksida, tetapi baja dengan karbon tinggi atau konsentrasi mangan yang lebih pendek waktu pickling yang dibutuhkan. Konten Silicon memperpanjang waktu pickling yang dibutuhkan. [1, 116]

2.2.2 Mekanisme Pickling

Pickling asam menembus lapisan magnetit dan hematit melalui retakan dan bereaksi dengan lapisan wüstite seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Asam juga bereaksi dengan logam dasar dan gas hidrogen terbentuk. Gelembung gas membantu melepaskan lapisan magnetit dan mempercepat proses. [3, 67-68; 5, 9]

Gambar 2. Mekanisme pickling. [1, 9]

2.2.3 Penghambatan

Reaksi antara logam dasar dan asam tidak diinginkan. Over-pickling dapat menyebabkan kegagalan mekanis dan reaksi meningkatkan konsumsi asam. Gas yang terbentuk juga dapat menyebabkan hidrogen penggetasan pada baja berkekuatan tinggi dengan kekerasan lebih dari 33 HRC. [3, 69; 1, 111-118]

Inhibitor dapat beroperasi dalam tiga cara yang berbeda. Film membentuk inhibitor membentuk lapisan tipis di atas logam dasar dan menghentikan reaksi. Inhibitor katodik memperlambat kinetika reaksi reaksi katodik dan anodik inhibitor reaksi anodik lambat. Inhibitor campuran memperlambat kedua reaksi. Seringkali inhibitor bekerja dalam berbagai cara tergantung pada kondisi. Inhibitor pickling komersial biasanya campuran membasahi agen dan senyawa sintetik organik. Bahkan tambahan kecil pickling inhibitor ke dalam larutan (0.1-2,0%) dapat mengurangi korosi oleh 99%. Efisiensi tergantung

pada bahan, asam dan suhu. Konsentrasi yang lebih tinggi tidak meningkatkan efisiensi setelah tingkat tertentu dan dapat mempengaruhi proses pickling. Untuk asam kuat (HCl dan H2SO4), penghambatan diperlukan, dan untuk asam lainnya, harus dipertimbangkan pada kasus-per kasus. [6, 1; 7, 845; 2, 171]

Bahan aktif biasanya senyawa organik yang mengandung nitrogen, fosfor, arsen, oksigen, sulfur dan selenium. Senyawa inhibitor yang berisi beberapa obligasi cenderung lebih efektif. Produk awalnya alami seperti tar digunakan, tetapi aldehida, amina dan alkohol asetilena telah menggantikan mereka. Penelitian telah menunjukkan bahwa alternatif yang ramah lingkungan seperti ekstrak tumbuhan dapat digunakan untuk penghambatan asam. [7, 839; 3, 69; 8]

2.2.4 Aditif lain

Agen pembasahan digunakan untuk mengurangi tegangan permukaan dan melarutkan residu pengotor yang dapat mempengaruhi pickling tersebut. Beberapa surfaktan juga membuat busa untuk mengurangi penguapan solusi. Agen antifoaming dapat ditambahkan jika berbusa tidak diinginkan. [1, 119; 3, 48-49]

2.2.5 Faktor yang Mempengaruhi Pickling Efisiensi

Waktu yang cukup adalah hal yang paling penting untuk mencapai hasil pickling yang tepat. Waktu pickling bervariasi sejak pembubaran oksida membutuhkan waktu dan struktur lapisan oksida dapat bervariasi. Waktu yang berlebihan tidak boleh digunakan karena over-pickling dapat terjadi. Over-acar permukaan menjadi rata dan berpori karena serangan asam biji-bijian dan batas butir pada kecepatan yang berbeda. [3, 69; 1, 111-118]

Pemanasan mempercepat reaksi pickling, tetapi juga meningkatkan risiko kesehatan dengan penguapan asam. Selain itu, lebih inhibitor diperlukan untuk melindungi logam dasar yang cukup. Konsumsi energi dan bahaya dalam kondisi kerja biasanya membatasi pemanasan. [1, 117-122; 9, 2-4; 10, 8]

Laju alir dan pencampuran sulit untuk berhubungan langsung dengan hasil pickling. Pencampuran membuat konsentrasi bahkan dan reaksi akan. Aliran turbulen meningkatkan kecepatan pickling secara eksplisit. Keuntungan dari aliran turbulen umumnya digunakan hanya dalam garis pickling terus menerus karena peralatan khusus yang diperlukan. Ultrasonic pickling juga dapat digunakan untuk mengurangi waktu pickling. Gelembung udara agitasi umumnya digunakan. [1, 118; 2, 172; 11, 111-112; 12, 90; 13, 19]

Konsentrasi asam yang lebih tinggi meningkatkan efisiensi pickling terutama dalam suhu dingin. Dalam suhu tinggi perbedaannya kecil. Konsentrasi tinggi mungkin dibatasi oleh konsumsi bahan kimia, asap dan asam terkontaminasi membilas air. [1, 117-122]

2.3 Pembilasan dan Netralisasi

Setelah proses pickling selesai, bagian harus dibilas dengan air untuk menghilangkan residu asam yang dapat menyebabkan korosi di kemudian hari. Permukaan harus dikeringkan dengan cepat

untuk menghindari flash berkarat. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan air panas dan udara terkompresi. Air hangat, membasahi agen dan pencampuran dapat digunakan untuk memberikan efek pembilasan yang lebih baik. Larutan alkali dapat digunakan untuk menetralisir residu asam. [3, 52; 12, 92]

3. Jenis lain dari Pickling

3.1 Stainless Steel Pickling

Kotoran pada permukaan stainless steel dapat dihilangkan dengan pickling. Pengelasan dan perlakuan panas menyebabkan stainless steel untuk mengoksidasi dan di bawah lapisan oksida kromium habis lapisan terbentuk. Lapisan ini harus dihapus untuk mengembalikan ketahanan korosi. Pasif dapat dilakukan setelah pickling untuk memastikan pembentukan film tepat kromium oksida. [14, 5; 15, 9]

Pasta Pickling dapat digunakan untuk acar area yang lebih kecil. pickling stainless steel membutuhkan bahan kimia berbahaya dan dengan demikian mungkin perlu peralatan khusus. Bahan kimia harus terpisah dipilih untuk paduan yang berbeda untuk memberikan efek pembersihan yang tepat. Pickling adalah metode terbaik untuk memulihkan ketahanan korosi pada stainless steel. [3, 48; 16, 2-14; 14, 5]

3.2 Alkaline Pickling

Pickling juga dapat dilakukan dalam larutan alkali panas yang kuat untuk menghindari hilangnya logam dasar dan hidrogen penggetasan. Metode ini lebih lambat dari acar asam dan tidak umum digunakan untuk baja. Hidrogen penggetasan dan residu asam dapat dihindari dengan menggunakan pickling basa. Menggunakan pickling basa pada suhu yang lebih tinggi dapat menyebabkan penggetasan kaustik. [1, 125; 17, 572; 18]

3.3 Elektrolit Pickling

pickling elektrolit lebih cepat dari pickling normal dalam membersihkan oksida. Dengan metode ini, permukaan bersih dapat dicapai. Peralatan khusus yang diperlukan, dan metode ini terutama digunakan dalam garis pickling terus menerus. [1, 125-126; 3, 50]

3.4 Nonferrous Logam Pickling

Seng, tembaga, aluminium dan logam lainnya juga dapat acar. Bahan kimia yang berbeda mungkin perlu dipilih untuk setiap aplikasi karena logam ini biasanya digunakan sebagai paduan. [1, 128-134]

4 Pickling Asam

4.1 Asam klorida (HCl)

Asam klorida adalah asam pickling yang paling digunakan di Eropa. Konsentrasi asam klorida kelas teknis adalah 33% dan sedikit berwarna kuning. Asam murni tidak berwarna. Asam klorida juga

dikenal sebagai asam muriatic. Efisiensi pickling yang baik dapat dicapai bahkan pada suhu rendah. Pada suhu operasi normal, konsentrasi yang berbeda tidak memiliki perbedaan yang nyata, tetapi pada suhu di bawah 15 ° C, konsentrasi yang lebih tinggi memiliki efisiensi yang lebih baik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Pada suhu lebih dari 30 ° C jumlah berlebihan gas hidrogen klorida menguap dan bekerja tanpa khusus peralatan tidak mungkin. Dalam sistem tertutup suhu setinggi 80 ° C dapat digunakan. Setiap kenaikan 10 ° C sekitar dua kali lipat efisiensi. [1, 115-118; 2, 169-170]

Gambar 3. Pengaruh konsentrasi HCl pada temperatur yang berbeda. [1, 118]

Konsentrasi yang direkomendasikan untuk pickling adalah 5-15%. Inhibitor harus selalu digunakan saat pickling dengan asam klorida untuk melindungi logam dasar. Asam klorida tidak boleh digunakan dengan bagian-bagian zinced atau stainless steel. Reaksi dengan seng lebih agresif dibandingkan dengan baja. Dengan stainless steel, ion klorida menyebabkan korosi pit. [1, 115-118; 2, 169-170]

Besi ii klorida (CuCl2) konsentrasi dalam larutan asam klorida pickling memiliki dampak yang signifikan terhadap efisiensi pickling. Besi ii klorida dapat ditambahkan ke dalam larutan pickling untuk mempercepat reaksi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Jika titik jenuh besi ii klorida mencapai reaksi berhenti dan kristal hijau kecil terbentuk. Jika ini terjadi, tidak ada lebih banyak asam harus ditambahkan karena lebih banyak kristal akan terbentuk. Menambahkan air hangat melarutkan kristal. [1, 118]

Gambar efek konsentrasi diklorida 4. Besi pada waktu pickling pada 20 ° C. [1, 118]

Dalam peraturan Uni Eropa 1272/2008 klasifikasi, label dan kemasan bahan dan campuran, asam klorida diklasifikasikan sebagai berikut: [19]

Concentrations ≥ 25%

O Hazard kelas dan kategori kode

Skin korosi 1B

O Kode pernyataan Hazard

H314 - yang Menyebabkan luka bakar pada kulit dan kerusakan mata

Concentration antara 10-25%

O Skin iritasi 2

O H315 - Menyebabkan gangguan pada kulit

O Eye iritasi 2

O H319 - Menyebabkan gangguan mata berat

Concentration ≥ 10%

O Specific Toksisitas sistemik organ target - paparan tunggal (3)

O H335 - Dapat menyebabkan iritasi pernafasan

Kelas transportasi asam klorida bersifat korosif (8) dan kelompok kemasan II. Pertimbangan khusus diperlukan ketika mengangkut dan menyimpan asam dan alkali. [20; 21]

Asam sitrat tidak dianggap baik berbahaya dalam transportasi. Menurut asam Uni Eropa Peraturan 1272/2008 sitrat menyebabkan iritasi mata kategori kode 2 dan memiliki bahaya pernyataan H319 (Menyebabkan gangguan mata berat). Dengan demikian, itu adalah pilihan yang aman, tetapi karena dengan semua asam panas dilepaskan ketika diencerkan. [19; 22]

4.3 Asam fosfat (H3PO4)

Asam fosfat adalah remover oksida efektif pada konsentrasi antara 15-70%. Ini tidak menyerang logam dasar seagresif asam klorida dan sulfat. Konsentrasi rendah 1-2% dapat digunakan untuk menghasilkan lapisan besi fosfat. Melindungi logam dari korosi dan menyediakan permukaan yang baik untuk cat. [1, 124-125; 2, 170]

Kelas transportasi asam fosfat bersifat korosif (8) dan kelompok kemasan III. Dalam peraturan Uni Eropa 1272/2008, asam fosfat diklasifikasikan sebagai berikut: [19; 23]

Konsentrasi ≥ 25%

o 1B Korosi kulit

o H314 - Menyebabkan luka bakar pada kulit dan kerusakan mata yang

Konsentrasi antara 10-25%

o Iritasi kulit 2

o H315 - Menyebabkan gangguan pada kulit

o Iritasi mata 2

o H319 - Menyebabkan gangguan mata berat

4.4 Asam Sulfat (H2SO4)

Asam sulfat merupakan asam pickling yang paling digunakan di Amerika Serikat. Efisiensi sangat tergantung suhu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. jumlah berlebihan uap tidak menguap bahkan pada suhu tinggi. Penghambatan untuk melindungi logam dasar dianjurkan. Asam sulfat biasanya dijual dengan konsentrasi lebih dari 90%. Konsentrasi yang direkomendasikan untuk pickling adalah antara 5-10%. [1, 121-124]

Figure 5. Sulfuric acid efficiency. [3, 122]

Kelas transportasi asam sulfat bersifat korosif (8) dan kelompok kemasan II. Dalam peraturan Uni Eropa 1272/2008, asam sulfat diklasifikasikan sebagai berikut: [19; 24]

Concentration ≥ 15%

oSkin 1A korosi

oH314 - Menyebabkan luka bakar pada kulit dan kerusakan mata yang

Concentration antara 5-15%

oSkin iritasi 2

oH315 - Menyebabkan gangguan pada kulit

oEye iritasi 2

oH319 - Menyebabkan gangguan mata berat

Sangat hati-hati harus digunakan ketika menipiskan asam sulfat karena jumlah ekstrim dari panas yang dihasilkan dalam reaksi. Asam sulfat pekat juga menyerap air dari udara, dan wadah terbuka dapat meluap jika disimpan untuk waktu yang lama. [1, 121-124]

4,5 Asam dan Campuran lainnya

Asam fluorida (HF) dapat digunakan untuk menghilangkan kerak pabrik, tetapi sangat berbahaya jika tumpah. Asam nitrat (HNO3) menyerang baja agresif, dan aditif yang normal tidak bekerja dengan itu. Penanganan dan proses manajemen asam nitrat membutuhkan perawatan khusus. Campuran asam fluorida dan asam nitrat umumnya digunakan untuk membersihkan stainless steel. Nitrogen oksida berbahaya terbentuk ketika acar dengan asam nitrogen. [2, 170; 1, 127; 10, 3]

Format (HCOOH) dan asam asetat (CH3COOH) dan asam organik lainnya yang digunakan dalam campuran dengan asam sitrat atau asam klorida. Sebagai asam tunggal, asam sitrat lebih efektif, lebih murah dan lebih aman daripada asam format dan asetat. [2, 170; 3, 53]

Asam sulfat (H3NSO3) dapat digunakan untuk menghilangkan sisik karbonat dan oksida besi, tetapi kurang efektif dibandingkan asam klorida. Perklorat Asam (HClO4) banyak digunakan untuk membersihkan stainless steel. [2, 170]

Campuran dapat digunakan untuk menghapus lebih beragam berbagai kotoran dan meningkatkan efisiensi dengan paduan yang berbeda. Berbagai macam bahan kimia mungkin diperlukan untuk menghilangkan kotoran yang kompleks. [2, 168-170]

4.6 Perbandingan Asam

Klorida, sitrat dan perbandingan asam fosfat dapat dilihat pada Tabel 1. Asam sulfat tidak dibawa ke perbandingan karena menurut literatur itu hanya cocok bila dipanaskan. Harga adalah nilai-nilai perkiraan dihitung untuk membuat 3000 liter solusi pickling dan menetralkan natrium hidroksida dengan. Efek Harga aditif atau transportasi diperhitungkan. Harga yang diminta dari tiga perusahaan Finlandia. Angka-angka yang digunakan untuk menghitung harga yang ditunjukkan pada Lampiran 3.

Asam sitrat adalah yang termurah dan pilihan paling aman untuk pickling. Asam klorida hanya sedikit lebih mahal tetapi membutuhkan perhatian khusus ketika diangkut dan digunakan. Keuntungan

dengan asam fosfat adalah bahwa inhibitor tidak selalu diperlukan karena lapisan besi fosfat terbentuk dalam proses. [1, 125]

Kesimpulan

8 Kesimpulan dan Rekomendasi

Berdasarkan informasi yang dikumpulkan dan pengujian yang dilakukan, asam sitrat tampaknya menjadi pilihan yang baik untuk pengawetan baja dalam kondisi di mana peralatan terbatas. Jika larutan asam sitrat dapat dipanaskan di atas 60 ° C, efisiensi sama dengan yang asam klorida. Pada suhu yang lebih rendah asam sitrat membutuhkan lebih banyak waktu dibandingkan dengan asam klorida atau fosfat, tapi itu adalah pilihan terbaik dari perspektif harga, transportasi dan keamanan. Hal ini juga mudah tersedia seperti yang digunakan dalam industri makanan dan sektor industri lainnya.

Sastra dan tes menunjukkan bahwa konsumsi asam dan kehilangan logam dasar sangat berkurang bahkan dengan jumlah minimal hambatan dan bisa direkomendasikan untuk semua asam. Karena produk inhibitor komersial biasanya mengandung juga agen pembasah, oksida besi dihapus lebih cepat, atau sebagai alternatif, suhu yang lebih rendah dapat digunakan untuk mencapai efisiensi yang sama. Keuntungan menggunakan penghambatan selama pengawetan jelas, tetapi bahan kimia harus dipilih berdasarkan kasus-per kasus untuk memberikan tindakan yang tepat.

Pengawetan biasanya merupakan pilihan terbaik jika bagian kompleks seperti tabung dan bagian-bagian mesin harus dibersihkan. Misalnya, nozel khusus yang diperlukan dengan peledakan dan pembersihan air tekanan tinggi yang mahal dan mungkin tidak cukup untuk memberikan hasil sebaik yang diberikan oleh acar. Selain itu, pengawetan menghasilkan bahkan kualitas permukaan, dan tidak ada risiko kontaminasi dari media ledakan. Tergantung pada aplikasi, kualitas permukaan yang diperlukan juga tidak mungkin untuk mencapai dengan peledakan abrasive, kawat menyikat dan membersihkan air. Metode alternatif dapat lebih hemat biaya bila digunakan untuk membersihkan produk yang sederhana seperti lembaran dan kabel di jalur pembersihan terus menerus.

Tes Berat badan bekerja seperti yang diharapkan dan memberikan data yang baik pada asam. Tes inhibitor berhasil dan menunjukkan pentingnya inhibitor yang dipilih benar. Data tentang pengaruh suhu air bilasan pada residu asam akan membantu untuk menghindari pemanasan yang tidak perlu. Penelitian lebih lanjut harus difokuskan pada hambatan dan asam residu untuk memberikan proses pembersihan lebih optimal. Juga lebih asam, kisaran suhu yang lebih luas dan efek aditif pada efisiensi dapat diuji untuk memberikan rekomendasi untuk kondisi yang berbeda.