化学清洗的分类

化学清洗液对材质的适应性

     设备材质有碳钢、奥氏体不锈钢、铜系金属、铝、钛等。常用的清洗液有硫酸、盐酸（或盐酸与氢氟酸）、硝酸（或硝酸与氢氟酸）、氨基磺酸、柠檬酸或氨化柠檬酸等。他们的适应性见下表

注：○表示好   △表示可用   ×表示不可用

化学清洗剂的选择

在化学清洗过程中，应根据被清洗设备的材质、结构型及污垢的组成来选择清洗剂的组成，见下表。

清洗剂的清洗对象与清洗目的

清洗方案实例

化学清洗助剂

化学清洗的目的是除垢去锈，但由于清洗剂本身含有腐蚀性物质等多种原因，清洗时金属受腐蚀是难以避免的。对于不同的腐蚀因素，应采取不同的预防措施，见下图

因此，在化学清洗主剂中，要适当加入缓蚀剂、铜溶解剂、溶解促进剂、润湿剂等助剂，这样不仅能阻止主剂对金属材料的腐蚀，还能够在清洗效果的其他方面起到促进作用。各种化学清洗助剂将在以后介绍，更多请关注陕西凯利清洗http://www.kailiclean.com

各种酸性清洗剂

    化学清洗常用无机酸和有机酸作清洗剂。无机酸有盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸和氨基磺酸等，溶解力强速度快，效果明显，费用低。但即使有缓蚀剂存在，对金属材料的腐蚀性仍很大，易产生氢脆和应力腐蚀，并在清洗过程中产生大量酸雾，造成环境污染。

     有机酸有柠檬酸、甲酸、草酸、羟基乙酸、酒石酸、EDTA、PMA、PAA、HEDP、EDTMP等。有机酸大多为弱酸，不含有害的氯离子成分，对设备本体腐蚀倾向小。有机酸对垢的溶解速度较慢，清洗温度在80°C以上，清洗时间要常一些，成本高，适用于清洗贵重设备。

一、无机酸清洗剂

1.盐酸清洗液

盐酸是清洗水垢最常用的清洗剂。盐酸与铜铁、铁锈、氧化皮反应速度比硫酸、柠檬酸、甲酸快得，而且清洗后表面从常温至60°C均可。盐酸清洗液对碳酸盐水垢和铁垢有效，清洗速度快，又经济，所以工业上清洗换热器、各种反应设备、锅炉均使用盐酸清洗剂。它适用于碳钢、黄铜、紫铜、铜合金等材质。其缺点为：对硅垢溶解能力差；虽然有一定注意温度不能过高；另外，有刺激性气味，对人体有害；最重要的，盐酸不能清洗不锈钢设备，因为它含有氯离子，会使不锈钢产生应力腐蚀。下表为加入不同缓蚀剂的盐酸清洗液的缓蚀效果。

加入不同缓蚀剂的盐酸清洗液的缓蚀效果

2.硫酸清洗液

硫酸多用于处理钢铁表面的氧化皮、铁锈。在化工设备清洗除垢中，逐渐被盐酸代替，原因有三：

1、用硫酸酸洗易产生氢脆；

2、产生的硫酸盐能使脂肪族有机缓蚀剂凝聚、失效；

3、反应物（如CaSO4）溶解度低，易沉积在设备表壁上，酸洗后表面状态不理想。若垢含量低，也可用硫酸除垢。

工业上常用5%~15%H2SO4做清洗液，既可除去多种腐蚀产物及Ca（PO4）2，又可有效地清除铁垢。但是硫酸不可清除硫酸盐水垢，因为会生成难溶的硫酸钙。在硫酸清洗液中加入非离子表面活化剂，可以大大提高除垢能力。硫酸清洗液的清洗温度为50~80°C。硫酸加硝酸可除焦油、焦炭、海藻类生物等一系列的污垢。硫酸对人体和设备均有危险，使用时要注意。下表列出了加入不同缓蚀剂的硫酸清洗液的缓蚀效果。

不同缓蚀剂的硫酸清洗液的缓蚀效果。

3.硝酸盐清洗液

    硝酸是一种强氧化性的无机酸。低浓度的硝酸对大多数金属均由强烈的腐蚀作用，高浓度的硝酸度i一些金属不腐蚀，有钝化作用。硝酸清洗液除垢去锈速度快，时间短，加入适当缓蚀剂后，对碳钢，不锈钢，铜腐蚀速度极低，缓蚀效果高。只要适用于清洗不锈钢、碳钢、黄铜、铜、碳钢—不锈钢、黄铜-碳钢焊接组合体等材质的设备。可除去碳酸盐水垢，并对α-FE2O3和磁性Fe2O3有良好的溶解力。一般的缓蚀剂容易被硝酸分解而失效，目前多用Lan-5作硝酸缓蚀剂。下表为加入不同缓蚀剂的硝酸清洗液的缓蚀效果。

加入不同缓蚀剂的硝酸清洗液的缓蚀效果

注：Lan-5缓蚀剂是由六次甲基四胺、亚铁氰化钾、苯胺组成的。

硝酸加氢氟酸、硝酸加盐酸酸洗液，清洗效果和作用更理想，凯利清洗会在以后跟大家讲到，请继续关注哟

4.氢氟酸清洗液

    氢氟酸和氢氟酸盐一般用于清洗硅酸盐垢及铁垢。在锅炉垢中，硅酸盐垢高达40%~50%，铝和铁的氧化物高达25%~30%，常用氢氟酸清洗液清洗，也可采用氢氟酸加氟化物溶液作清洗液。氢氟酸除硅、铁垢的能力，是目前其他清洗剂无法相比的。

     氢氟酸是一种弱的无机酸，在空气中发烟，蒸气中具有强烈的腐蚀性和毒性，对金属的腐蚀能力低于硫酸和盐酸。氢氟酸清洗液的优点：

1、常温下对氧化铁垢、硅垢溶解力强、快，相同低浓度的氢氟酸比盐酸、硫酸、柠檬酸溶解氧化皮能力强得多；可清洗奥氏体不锈钢，不产生应力腐蚀；

2、对金属腐蚀性小，1%~2%的HF加0.5%SH-416缓蚀剂，在50~60°C温度下，对15CrMo铜腐蚀速率为0.41g/(m²·h)，对20#碳钢腐蚀速率66g/(m²·h)，缓蚀率99.41%；

3、清洗时间短，约1.5~2h ;

4、清洗效率高，表面状态好。

缺点是有污染。通常，氢氟酸不单独使用呢，而与盐酸或硝酸等混合使用。

氢氟酸和氟化氢铵主要用来清洗硅垢，氢氟酸是唯一能溶解硅垢的清洗剂，但通常不单用。可用5%酸性氯化铵+3%H2O2+非离子表面活化剂酸洗，能除去含有3%的硅垢。至于氧化铁垢，采用单一的氢氟酸就比盐酸效果好，也可将氟化氢铵、氢氟酸加入盐酸或硝酸中清洗铁锈，效果也很好。

5.盐酸-氢氟酸清洗液

     盐酸-氢氟酸清洗液主要用来除去含有硅酸盐水垢及氧化铁的碳酸盐水垢。盐酸溶解盐酸盐水垢速度快，但不能溶解硅酸盐水垢，只有氢氟酸能溶解硅酸盐和氧化铁。氢氟酸虽然是弱酸，低浓度的氢氟酸比盐酸、柠檬酸、硫酸溶解氧化铁的能力强得多。盐酸酸洗液中有时加入氟化氢铵，其原因是氟化氢铵与盐酸反应生成氢氟酸，能加速清洗液对碳酸盐、硅酸盐及铁垢的溶解能力。

6、硝酸-氢氟酸清洗液

     硝酸-氢氟酸清洗液对碳酸盐水垢、α-FE2O3、磁性Fe2O3和硅酸盐水垢有良好的溶解力。它去除氧化皮、铁锈及水垢的速度快、时间短，腐蚀速率小，且不产生渗氢，材料来源方便；主要适用于碳钢、不锈钢、合金钢、铜、铜合金、碳钢-不锈钢、碳钢-铜等材质，是目前国内清洗换热器、铜炉及各种化工设备中的碳酸盐、硅酸盐及铁垢的最佳酸洗液。下表是HF、HCL-HF、HNO3-HF酸洗液加入不容缓蚀剂的缓蚀效果。

HF、HCL-HF、HNO3-HF酸洗液加入不容缓蚀剂的缓蚀效果

7.其他含氢氟酸的清洗剂

     目前有一种氢氟酸、聚磷酸盐、氟化物加缓蚀剂、渗透剂等组成的清洗液，清洗硅垢效果什么理想。有资料介绍，日本清洗地热发电厂含高硅的垢就是这种清洗剂清洗的；中国山西化肥厂清洗汽轮车含硅垢（硅垢含量＞80%）时也采用了这种含氢氟酸的清洗剂，其组成如下：

HF                          5%~12%              Lan-826               0.25%

Na2P2O7·10H2O                  2%              渗透剂                0.5

清洗温度为65°C，清洗时间4h，除垢率达80%~99%，腐蚀速率为0.5g/(m²·h)（对20#碳钢）。 

8、HNO3-HCL-FeCL3系清洗剂

HNO3-HCL-FeCL3系清洗剂是专门用来清洗18-8不锈钢制品的，能防止不锈钢发生应力腐蚀开裂，代替了过去使用的HF-HNO3-HCL系清洗剂。HNO3-HCL-FeCL3系溶液中，18-8不锈钢一直保持低电位，从而避免了晶间腐蚀。

加入了FeCL3的目的是保持酸洗液长期有效，控制钢件的电位，使其离开晶界腐蚀范围，以避免产生应力腐蚀开裂。 

9、氨基磺酸清洗液

氨基磺酸清洗液

    氨基磺酸（NH2SO3H）是中等酸性无机酸。氨基磺酸的水溶液具有与盐酸、硫酸等同等的强酸性, 故别名
又叫固体硫酸氨基磺酸及其盐类与多种金属化合物都能生成可溶性盐类, 具有在水中溶解高度。

    氨基磺酸及其盐类与多种金属化合物都能生成可溶性盐类, 具有在水中溶解高度不析出沉淀而对金属的腐蚀小的特点。作为清洗剂, 氨基磺酸水溶液可去除铁、钢、铜、不锈钢等材料制造的设备表面的铁锈、水垢和腐蚀产物。氨基磺酸清洗剂使用范围很广, 可用于清洗锅炉、冷凝器、换热器、夹套及化工管道。氨基磺酸水溶液对铁的腐蚀产物作用较慢, 可适当地添加一些助剂, 从而有效地溶解铁垢。 

特点

1、不挥发，避免因酸挥发而造成的一系列问题，又因是固体物料，所以便于运输，而且只要维持干燥，则比较稳定；

2、水中溶解性能好，清洗时生成的盐易于溶解，不生成盐类沉淀；

3、不含卤素离子，对金属腐蚀性小；

4、只适用于清洗钙、镁碳酸盐、氢氧化物垢，清除铁垢的能力差。

   目前仅用于材质为碳钢、不锈钢、铜及其合金等的热交换器、管道等设备的清洗。

   氨基磺酸可与氯化钠 混合，这样可以慢慢地产生盐酸，从而有效地溶解铁垢。

在氨基磺酸化学清洗工艺中, 采用了柠檬酸低温漂洗方法, 取得了良好的漂洗效果, 低温漂洗在现场实施中利于设备的安全运行。在钝化工艺中, 采用了绿色环保钝化剂双氧水钝化, 针对双氧水不稳定易分解的特性, 通过添加双氧水稳定剂,既减少了双氧水用量又保证了钝化效果。

二、有机酸清洗剂

     化学清洗常用无机酸和有机酸作清洗剂。有机酸有柠檬酸、甲酸、草酸、羟基乙酸、酒石酸、EDTA、PMA、PAA、HEDP、EDTMP等。有机酸大多为弱酸，不含有害的氯离子成分，对设备本体腐蚀倾向小。有机酸对垢的溶解速度较慢，清洗温度在80°C以上，清洗时间要常一些，成本高，适用于清洗贵重设备。

    有机酸化学清洗主要利用有机酸的氧化性、酸性和活性基团的螯合能力，加上缓蚀剂、表面活性剂、渗透剂等作用，将垢层剥离、浸润、分散、溶解、螯合至清洗液中，以达到清洗的目的。

   有机酸螯合能力的大小根据其离解度来决定。常用的有机酸25°C下pK值：草酸pK1=1.19，pK2=4.21；柠檬酸pK1=3.1，pK2=4.7，pK3=6.4；EDTApK1=0.9，pK2=1.6。pK代表有机酸离解常数的负对数值。此值越小，则酸的离解度越大，酸性越大，络合能力越强。由此可见EDTA络合能力最强，草酸其次，柠檬酸最弱。

1、醋酸清洗液

醋酸（CH3COOH）可以清洗铝设备中碳酸盐水垢，但对清除铁垢无效。常用配方为10%醋酸加0.25%Lan-826，清洗温度90°C。 

2、柠檬酸清洗液

     柠檬酸是酸洗中应用最多、最早的一种有机酸，它可以溶解氧化铁和氧化铜等垢；其原理是：柠檬酸溶解的酸性增加了氧化铁的溶解，而柠檬酸络合铁克把氧化铁除去，直到表面没有氧化铁为止，但是生成的络合物-亚铁柠檬酸难溶解；如果采用含氨的柠檬酸溶液，就能生成溶解度很大的柠檬酸和柠檬酸高铁络合物。

     用柠檬酸清洗锅炉，早在1956年法国和美国电厂就已应用过了。柠檬酸清洗液不仅对氧化铁垢清洗效果好，还可清除锅炉中的铜垢。常用配方为3%柠檬酸（用氨水调pH值3~4）加0.15%Lan-826缓蚀剂，清洗温度为90°C；该清洗液对碳钢腐蚀速率为0.31mm/a，缓蚀率达99.6%。现在，常用柠檬酸-氨基磺酸、柠檬酸-羟基乙酸等混合酸来清洗锅炉。

     柠檬酸是弱有机酸，对铜铁腐蚀性小（同样为5%浓度60°C时HCL与90°C的柠檬酸比，其对钢铁的腐蚀比是1:2），无危险，使用方便；可清除氧化物、碱性沉淀物，但对清除钙镁垢、硅垢无效。目前多用于清洗奥氏体钢大型锅炉。 

3、EDTA清洗液

EDTA清洗液为乙二胺四乙酸的简称，分子式为：

（HOOCCH2）2NCH2CH2N(CH2COOH)2,

常用H4Y表示，其清洗机理如下。

发生电离反应：

H4Y→H⁺+H3Y^-

H3Y→H⁺+H3Y^2-

H3Y^2-→H⁺+HY^3-

HY^3-→H⁺+Y^4-

发生溶解反应：

          Fe2O3+2H⁺→2Fe³⁺+H2O

发生络合反应：Fe³⁺+Y^4-→[FeY]^-

EDTA与1~4价的金属离子一般都是按1:1比例络合。

EDTA二钠盐在pH值5~8时除垢能力较强，pH值超过7，溶液使金属表面逐渐进入钝化状态。EDTA二钠盐既有清洗垢的作用又起钝化作用，清洗和钝化一步完成。由于EDTA在室温下在水中的溶解度很小么，每100g水中仅能溶解0.03g，所以在清洗时要加热升温到140~160°C，以提高溶解度和清洗效果。

4、羟基亚乙基二磷酸清洗液

    羟基亚乙基二磷酸清洗液简称HEDP。HEDP在水溶液中能电离成H⁺和酸根离子，酸根离子能和铁等许多金属离子形成稳定的络合物。HEDP具有优异的络合能力及一定的缓蚀能力。它不但对Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺等金属离子有很好的螯合功能，甚至对这些金属的无机盐类加 CaSO4 、MgSiO3等也有较好的清洗作用，当HEDP的浓度为1%~5%时，其除锈效果可以与盐酸相媲美。

5、羟基乙酸清洗剂

    羟基乙酸清洗剂的分子式HOOCCH2COOH，其分子式76.05,。羟基乙酸易溶于水、甲醇、乙酸和乙酸乙酯，但几乎不溶于碳氢化合物溶剂，熔点78~79°C，沸点分解。羟基乙酸具有腐蚀性低、不易燃、无臭、毒性低、生物分解性强、水溶性好、不挥发等特点，因此使用方便，用途广泛。

羟基乙酸对碱土金属类的垢物有较好的溶解能力，与钙、镁等化合物作用较为剧烈。

羟基乙酸钙、镁盐在水中的溶解度较大。所以羟基乙酸适用于清洗钙、镁盐垢。

在试验过程中发现，若锈垢占比重比较大，单纯的羟基乙酸溶解效果不显著，改用2%（质量分数）的羟基乙酸+1%（质量分数）甲酸的混合酸，其清洗效果良好，甲酸具有强刺激性，在应用上受到限制。

    羟基乙酸在与EDTA清洗锅炉除垢能力的比较：每1000mL2%的羟基乙酸+1%甲酸溶液能够去除13.4g的氧化铁垢，而1000mL12%EDTA二价钠盐则能去除6.23g的垢，000mL3%和6%EDTA的铵盐溶液，则分别能去除3.0b和6.0g的垢。

用羟基乙酸清洗的优点：

1、用羟基乙酸清洗的优点：羟基乙酸能与设备中的锈垢、钙、镁盐等充分反应而达到除垢目的。因为是有机酸，所以对材质的腐蚀性很低，且清洗时不会产生有机酸铁的沉淀；由于无氯离子，还适合于奥氏体钢材质的清洗。更因为其分解形成物具有挥发性，若残留少量于设备中也没有害处。所以用羟基乙酸进行化学清洗危险性更小，操作方便。

6、固体清洗剂

     固体清洗剂主要由有机酸组成。一些有机酸可在常温下以固态存在，固态有机酸易于贮运，使用方便。清洗时，将固态有机酸配制成10%左右的清洗液，使用方便。清洗时，将固态有机酸配制成10%左右的清洗液，加入其它缓蚀剂等成分。有时，在固态清洗液中，已经加入了有效地添加剂。这些有机酸对金属的腐蚀性小，无味，无毒且污染性小，无三废排放，清洗也很安全。因此，贵重工业设备，如船舶锅炉、铁路机车锅炉及一些工业锅炉，都采用固体清洗剂进行清洗。清洗效果良好，但是价格比无机酸系清洗剂高。

     固体清洗剂适用于清洗碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及铁锈等水垢。适用的材质为碳钢、不锈钢、黄铜、紫铜、铝等，有较强的缓蚀作用。

     固体有机清洗剂一般是复合清洗剂，由有机酸、缓蚀剂、助剂等组成。最常用的有机酸是柠檬酸、草酸、乙二胺乙酸、聚马来酸、聚丙烯酸、羟基乙叉二膦酸等。

     固体有机酸清洗剂作用机理：利用有机酸本身的氧化性、酸性和所有带有的活性基团优异的螯合能力，加上便面活性剂、缓蚀剂、渗透剂等的作用，将附着在金属表面的氧化层剥离、浸润、分散、螯合，并溶解至洗液中，以达到清洗的目的。

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