CN102021563B - 一种pta生产设备的尾气管防腐方法 - Google Patents
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Abstract
一种PTA生产设备的尾气管防腐方法，其特点是有以下步骤：清理尾气管内径；防腐层激光制造：熔覆前检测并记录，熔覆前将需要熔覆的表面打磨，采用机械加工臂对PTA管内壁进行圆周熔覆，其中熔池直径为1～2mm，熔池深度为0.05～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，激光功率为600～1200w，送粉量为8～30g/min，防腐层厚度为：0.3～1.2mm，激光扫描速度为70～120cm/min；检测：包括熔覆厚度检测、着色探伤检测。本发明具有防腐层与基体结合强度高、适应性强、操作简单、加工误差小、防腐层厚度均匀的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种化工设备部件的防腐方法，特别是涉及一种采用激光熔覆技术的精对苯二甲酸(以下简称PTA)生产设备的尾气管防腐方法，属于IPC国际专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I技术领域。
背景技术：
PTA生产工艺的排放废气中含有苯、二甲苯、溴甲烷、乙酸甲酯一氧化碳等多种组份，其中苯、二甲苯、非甲烷总烃等指标均超过国家排放标准，废气排放量80000Nm3/h以上，PTA尾气管是直径1.8m长度在50m的巨大部件。
目前，PTA尾气管所采用的磷化处理、纳米渗透技术、氟塑料喷涂、电镀、火镀、玻璃钢树脂敷层等防腐技术都存在着各自的弊端：纳米渗透技术，使镍金钢石和纳米通过渗透进入普通金属表层，其表面积不增加、不剥落，表面镍含量达93％，但纳米渗透技术的防腐层很薄，导致使用时间短；喷涂技术可以达到一定厚度的防腐层，但是喷涂技术的结合强度不够，致使防腐层容易脱落；磷化处理的工作强度高费用昂贵，而且对PTA尾气管的防腐效果达不到要求。所以现有的防腐方式很难满足PTA尾气管的防腐要求，导致PTA尾气管管壁的腐蚀十分严重。
因此，选择适当的PTA生产设备的尾气管的防腐方法，使PTA尾气管管壁内的防腐层与基体结合强度高、加工误差小、防腐层的厚度均匀，是当前亟待解决的课题。
激光熔覆技术作为一种先进的再制造技术，近年来得到了迅速推广和广泛应用。
激光熔覆技术利用高能量激光束聚集能量极高的特点，瞬间将在基材表面预置或与激光同步自动送置的、具有特殊物理、化学或力学性能的合金粉末完全熔化，同时基材部分熔化，形成一种新的复合型材料，激光束扫描后快速凝固，获得与基体冶金结合的致密覆层，以达到恢复几何尺寸和表面强化的目的。
目前，关于利用激光熔覆工艺进行设备部件防腐的专利和报道很多：例如，
公开号为CN1202534的中国发明专利申请给出的《金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法》，该方法是先在金属表面用等离子喷涂方法制备陶瓷涂层，然后在激光照射的同时，将陶瓷粉末喷向涂层表面，对陶瓷涂层进行二次熔覆处理。
公开号为CN1786272的中国发明专利申请给出的《激光熔覆镍基纳米WC/Co预涂层的制备方法》，该制备方法包括下列步骤：①按每克重的虫胶与10～20克重的无水乙醇称量虫胶和无水乙醇，然后将所述的虫胶加入无水乙醇中制成粘结剂；②根据需要按每克镍基纳米WC/Co粉末与0.1毫升～0.25毫升的粘结剂的比例，称量镍基纳米WC/Co粉末和所述的粘结剂并混合，充分搅拌均匀制成预涂胶；③将上述预涂胶均匀地涂在待激光熔覆处理的工件表面，制成预涂层；④烘干。采用自制的粘结剂制备镍基纳米WC/Co预涂层，然后再采用激光熔覆工艺，制备出了表面较平整，较细密、基本消除了裂纹与孔隙并与基体呈冶金结合的镍基纳米WC/Co复合涂层。
公开号为CN101338427的中国发明专利申请给出的《液压支架立柱缸筒、活塞杆耐磨抗蚀涂层的激光熔覆工艺》，包括以下工艺过程：首先立柱缸筒、活塞杆表面预处理：室温下对立柱缸筒、活塞杆表面进行除油、除锈，并用酒精清洗干净；然后合金粉末的选择和自动送粉装置的调节：选用具有优良耐磨抗蚀性能且与基体冶金相容性良好的铁基合金粉末，铁基合金粉末的成份中主要含有Fe、C、Cr、Ni、Mo、Si、N、Nb、Ta、B；最后自动送粉装置的调节：调节自动送粉装置，使自动送粉头出来的合金粉末正好落在激光熔池内，调节送粉量，使合金粉末涂层的厚度达到0.6-1.2mm。
公开号为CN101338425的中国发明专利申请给出的《铁路道岔滑床板表面耐磨抗蚀合金涂层激光熔覆工艺》，包括以下工艺过程：首先滑床板表面预处理，即在室温下对滑床板表面进行除油除锈，并用酒精清洗干净；然后是合金粉末的预置，即把待熔覆的铁基、镍基或钴基合金粉末预置于上述处理后的滑床板表面，并用带有导轨的刮尺来调整预制合金粉末，使之均匀分布在滑床板表面并具有适当的厚度，以满足熔覆后涂层厚度的要求；最后是光熔覆强化滑床板，选用气体CO2激光器，工作台为数控机床，在滑床板表面进行激光熔覆强化。
公开号为CN101338428的中国发明专利申请给出的《镐形截齿齿体头部激光熔覆耐磨涂层强化工艺》，包括以下工艺过程：首先是截齿齿体头部表面预处理；然后是合金粉末的选择和自动送粉装置的调整；最后是截齿头部激光熔覆耐磨合金涂层。
现有技术给出的上述技术方案虽能利用激光熔覆工艺对部分设备部件进行防腐耐磨涂层处理，并通过配制适当的熔覆材料克服了激光熔层存在的裂纹、气孔和微观结构不均匀性的问题，取得一定的技术效果。但对其他特定的设备部件，例如像PTA生产设备的尾气管这样的特殊结构，现有的激光熔覆工艺已明显不能适应。
经本申请人检索查证：采用激光熔覆工艺完成PTA生产设备的尾气管防腐，国内尚无先例，国外也没有见到相关报道。因此，寻找出适当的采用激光熔覆工艺完成PTA生产设备的尾气管防腐方法，仍需所属领域的技术人员进一步作出创造性的研究工作。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术对PTA生产设备的尾气管防腐处理难的课题，通过反复研究改进，给出了一种新的PTA生产设备的尾气管防腐方法，该防腐方法可使PTA尾气管的防腐层与基体结合强度高、适应性强、操作简单、加工误差小、防腐层的厚度均匀，该防腐方法明显优于现有的防腐技术。
本发明给出的技术方案是：这种PTA生产设备的尾气管防腐方法，其特点是有以下步骤：
1.清理尾气管内径：当需要做防腐处理的尾气管是新管时，防腐层制造前将油污、锈迹等清理干净；或当需要做防腐处理的尾气管是旧管时，防腐层制造前将需要处理的部位打磨，将疲劳层清理干净；
2.防腐层激光制造：
(1)熔覆前检测并记录，
(2)熔覆前将需要熔覆的表面打磨，打磨后要求表面无氧化层，
(3)激光熔覆：
A、采用机械加工臂对PTA管内壁进行圆周熔覆，机械加工臂下方装有自动行进装置，该机械加工臂为现有的通用专业设备；
B、操作过程的参数是：熔池直径为1～2mm，熔池深度为0.05～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，激光功率为600～1200w，送粉量为8～30g/min，防腐层厚度为：0.3～1.2mm，激光扫描速度为70～120cm/min；
C、激光熔覆用镍基合金粉末，所选材料的化学成分(重量百分比)为：Cr：12～18％，Mo：11～17％，W：2～5％，Co：1～3％，Mn：0.3～1％，Fe：0.5～1％，Si：0.1～0.3％，Y2O3：0.1～0.3％，Hf：0.1～0.3％，Ni：余量。
3.检测：包括熔覆厚度检测、着色探伤检测，不容许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷，熔覆厚度检测：在管件俩端分别随机抽取八点用游标卡尺量取总厚度，熔覆厚度＝总厚度-管壁厚度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本防腐工艺的防腐层与基体结合强度高、适应性强、操作简单、加工误差小、防腐层的厚度均匀、在进行大面积防腐作业时可以多台设备同时进行工作而且互不影响大大提高工作效率、本防腐工艺也明显优于现有的防腐技术。
具体实施方式
实施例1某PTA尾气管防腐工艺
工艺步骤如下：
作业前检测并记录。
熔覆前将需要熔覆的面打磨，将表面氧化层清理干净。
激光熔覆：
A、采用机械加工臂对PTA管内壁进行圆周熔覆，机械加工臂下方装有自动行进装置，将机械加工臂置于所需熔覆的管内并展开，为保证熔覆效率采用两台激光器同时熔覆，分别在管的俩侧开始熔覆每熔覆一段距离后机械加工臂自动向管内移动；
B、熔池直径为2mm，深度为0.05mm，加热时间为0.01s，激光功率为900w，
送粉量为15g/min，防腐层厚度为：0.5mm，激光扫描速度为95cm/min；
C、激光熔覆用镍基合金粉末，所选材料的化学成分(重量百分比)为：Cr：12～18％，Mo：11～17％，W：2～5％，Co：1～3％，Mn：0.3～1％，Fe：0.5～1％，Si：0.1～0.3％，Y2O3：0.1～0.3％，Hf：0.1～0.3％，Ni：余量。熔覆后检测并记录，不允许有裂纹、气孔、夹杂等缺陷。
Claims (1)
1.一种PTA生产设备的尾气管防腐方法，其特征在于有以下步骤：
(1)清理尾气管内径：当需要做防腐处理的尾气管是新管时，防腐层制造前将油污、锈迹清理干净；或当需要做防腐处理的尾气管是旧管时，防腐层制造前将需要处理的部位打磨，将疲劳层清理干净；
(2)防腐层激光制造：
A、采用机械加工臂对PTA管内壁进行圆周熔覆，机械加工臂下方装有自动行进装置；
B、操作过程的参数是：熔池直径为1～2mm，熔池深度为0.05～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，激光功率为600～1200W，送粉量为8～30g/min，防腐层厚度为：0.3～1.2mm，激光扫描速度为70～120cm/min；
C、激光熔覆用镍基合金粉末，所选材料的化学成分(重量百分比)为：Cr：12～18％，Mo：11～17％，W：2～5％，Co：1～3％，Mn：0.3～1％，Fe：0.5～1％，Si：0.1～0.3％，Y2O3：0.1～0.3％，Hf：0.1～0.3％，Ni：余量；
(3)检测：包括熔覆厚度检测、着色探伤检测，不容许有裂纹、气孔、夹杂缺陷。
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Non-Patent Citations (1)
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| 娄德元等.激光熔覆镍、钴基涂层性能比较研究.《热加工工艺》.2009,第38卷(第4期),第52-54、57页. * |
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