CN100357484C - 镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料加工工程中的表面工程领域，主要应用于石油化工设备及零件的表面防护。目前耐蚀涂层大多用于解决高温冲蚀和高温腐蚀条件下设备表面防护问题，而在石油化工行业中很多设备和零件受到含有氯离子溶液的侵蚀，易发生点腐蚀，导致穿孔，引起泄漏、爆炸等事故。本发明的镍基电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的药芯成分质量百分比：金属镍：56～74%；金属铬：21～40%；金属钼：5～9%；硼：2～6%；铝：2～4%。所发明的镍基电弧喷涂粉芯丝材，既解决高温冲蚀和高温腐蚀条件下的石油化工设备的表面防护问题，同时又解决设备和管道盐溶液离子点腐蚀的问题，其耐高温氧化性能、耐氯离子性能均好于高镍铬合金实心丝材PS45和Q235低碳钢。
Description
技术领域
一种金属材料表面用耐蚀防腐电弧喷涂粉芯丝材，属于材料加工工程中的表面工程领域，该发明主要应用于石油化工设备及零件的表面防护。
背景技术
石油及化工设备零件的腐蚀破坏现象日益严重，各种化工设备和管道经常与酸、碱、盐溶液接触，受到强烈的腐蚀作用，轻则一年半载，重则数月、几天内就会穿孔，甚至引起燃烧，爆炸等严重事故。如何防止腐蚀，减少灾难性事故的发生，是世界各国都在研究的课题。采用热喷涂技术，在设备和管道表面涂覆一层耐蚀的金属或金属陶瓷涂层，可有效的解决腐蚀问题。而且热喷涂技术制备涂层工艺稳定、操作简单，便于大面积施工。热喷涂技术中又以电弧喷涂技术成本低、涂层质量高、灵活性好、设备简单、原位喷涂等优点，在越来越多地石化设备防护中被采用。
目前国内外所研究的耐蚀涂层大多用于解决高温冲蚀和高温腐蚀条件下设备表面防护问题，而在石油化工行业中很多设备和零件受到含有氯离子溶液的侵蚀，易发生点腐蚀，导致穿孔，引起泄漏、爆炸等事故。因此，石油化工行业中设备和零件的耐氯离子腐蚀表面防护以及提高其使用寿命已成为急待解决的问题之一。
本发明所要解决的问题是：所研发的镍基电弧喷涂粉芯丝材，既解决高温冲蚀和高温腐蚀条件下的石油化工设备的表面防护问题，同时又解决设备和管道盐溶液离子点腐蚀的问题。
本发明所研制的镍基电弧喷涂粉芯丝材在国内、外尚未见相关的专利及文献报道
发明内容
本发明所提供的镍基电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：
金属镍：56～74％；金属铬：21～40％；金属钼：5～9％；硼：2～6％；铝：2～4％。其中各组分作用如下：
金属镍：是中等程度的活泼金属，能耐氟、碱、盐和许多有机物质的腐蚀。在镍基高温合金中，镍基体能容纳大量合金元素，而易形成稳定相。
金属铬：在镍基合金中起到固溶强化作用，改善镍基合金耐蚀性。
金属钼：提高合金的钝化能力及抗还原性介质能力。
硼：在合金中起到强化、脱氧作用。
铝：提高涂层的致密性，降低涂层孔隙率。
本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：
1、将镍铬带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的25-40％的本发明粉芯粉末；
2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到1.6mm-2.4mm，得到最终产品。
附图说明
图1：粉芯焊丝成形工艺示意图。
具体实施方式
所有实施例喷涂丝都是由昆明重机厂制造的“FCWM50被动拉拔式粉芯焊丝机”制出：
1.选用10×0.4(宽度为10mm，厚度为0.4mm)的镍铬带(Ni80+Cr20)。先将其轧成U形。取金属镍粉末0.025千克、金属铬粉末0.14千克、铬硼粉末0.335千克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的镍铬带槽中，填充率为25％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.0mm、2.8mm、2.6mm、2.5mm、2.4mm、2.3mm、2.2mm、2.1mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到1.6mm。在设备和管道表面喷涂金属涂层，电弧电压28～30V，工作电流180～200A，压缩空气压力0.4～0.6MPa，喷涂距离150～200mm。涂层、常用基体Q235低碳钢和国内市售高镍铬合金实心丝材PS45(成分为Cr：40～45％，Ti≤4，Ni余量)的耐高温氧化性能对比曲线见附图说明图2；涂层、Q235低碳钢和实心丝材PS45的耐氯离子性能对比曲线见附图说明图3。
2.选用10×0.3(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的镍铬带(Ni80+Cr20)。先将其轧成U形。取金属镍粉末0.213千克、金属铬粉末0.115千克、金属钼粉末0.094千克、金属铝粉末0.078千克。(所取粉末的粒度为能通过60目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的镍铬带槽中，填充率为32％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.0mm、2.8mm、2.6mm、2.5mm、2.4mm、2.3mm、2.2mm、2.1mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到1.8mm。在设备和管道表面喷涂金属涂层，电弧电压28～30V，工作电流180～200A，压缩空气压力0.4～0.6MPa，喷涂距离150～200mm。涂层、Q235和实心丝材PS45的耐高温氧化性能对比曲线见附图说明图2；涂层、Q235和实心丝材PS45的耐氯离子性能对比曲线见附图说明图3。
3.选用14×0.3(宽度为14mm，厚度为0.3mm)的镍铬带(Ni80+Cr20)。先将其轧成U形。取金属镍粉末0.244千克、金属铬粉末0.115千克、金属钼粉末0.141千克。(所取粉末的粒度为能通过80目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的镍铬带槽中，填充率为35％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.0mm、2.8mm、2.6mm、2.5mm、2.4mm、2.3mm、2.2mm、2.1mm、2.0mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm。在设备和管道表面喷涂金属涂层，电弧电压28～30V，工作电流180～200A，压缩空气压力0.4～0.6MPa，喷涂距离150～200mm。涂层、Q235和实心丝材PS45的耐高温氧化性能对比曲线见附图说明图2；涂层、Q235和实心丝材PS45的耐氯离子性能对比曲线见附图说明图3。
4.选用14×0.4(宽度为14mm，厚度为0.4mm)的镍铬带(Ni80+Cr20)。先将其轧成U形。取金属镍粉末0.306千克、金属铬粉末0.115千克、金属钼粉末0.079千克。(所取粉末的粒度为能通过60目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的镍铬带槽中，填充率为40％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.0mm、2.8mm、2.6mm、2.5mm、2.4mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.4mm。在设备和管道表面喷涂金属涂层，电弧电压28～30V，工作电流180～200A，压缩空气压力0.4～0.6MPa，喷涂距离150～200mm。涂层、Q235和实心丝材PS45的耐高温氧化性能对比曲线见附图说明图2；涂层、Q235和实心丝材PS45的耐氯离子性能对比曲线见附图说明图3。
图2中高温氧化试验，根据国标GB/T 13303-91，实验所使用的加热设备是上海电炉厂生产的SX2-5-17箱式电阻炉，试验温度为700℃。采用增重法来定量地反映试样的氧化速率。质量测量采用的是北京塞多利斯仪器公司的BS2202S电子天平，精确到0.0001g。总氧化时间为288h，每隔24h取出试样进行一次称重。最后得到图2中所示的高温氧化增重曲线图。
图3中的盐雾腐蚀试验，按照国标GB/T 10125-88，在上海仪器设备有限公司出产的FQY015盐雾试验箱内进行人造气氛中的腐蚀试验-盐雾试验。试验条件：盐水浓度NaCl(50±5)g·L-1，盐雾箱内温度为(35±2)℃，盐雾沉降率0.01625～0.0212ml·h-1·cm-2，喷雾方式为每10h为一周期的连续喷雾，停喷14小时，24h取出称量。质量测量采用的是北京塞多利斯仪器公司的BS2202S电子天平，精确到0.0001g。最后得到图3中的盐雾腐蚀增重曲线图。
如图2所示，所研制的镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材在高温氧化性能试验中，其氧化增重量远远低于高镍铬合金实心丝材PS45和Q235低碳钢，说明镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材的耐高温氧化性能好于高镍铬合金实心丝材PS45和Q235低碳钢。图3所示，所研制的镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材在盐雾试验中的增重量远远低于高镍铬合金实心丝材PS45和Q235，说明镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材的耐氯离子性能要好于高镍铬合金实心丝材PS45和Q235。
Claims (1)
1、一种镍基耐蚀电弧喷涂粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：金属镍：56～74％；金属铬：21～40％；金属钼：5～9％；硼：2～6％；铝：2～4％。
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