CN102829279A - 一种防腐耐磨复合膨胀节及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种防腐耐磨复合膨胀节及制备方法，它包括波纹管和设置在波纹管两端的连接短管、设置波纹管内的导流管，改进后，波纹管为复合层结构，它由波纹管基材和波纹管氟碳涂料层构成，所述波纹管氟碳涂料层涂覆在波纹管基材的内壁，其厚度为50-60μm。本发明在波纹管和导流管表面涂覆氟碳涂料层，利用氟碳涂料层极好的化学惰性、耐酸、碱、盐等介质腐蚀性和较高的表面硬度，为金属基材提供保护屏障，在保持膨胀节吸收管道热补偿能力的同时，可以大大提高膨胀节的抗腐蚀能力、耐磨性、抗冲击性和使用寿命。将本发明用于石油、化工等工业管道中，可降低工业管道运行成本，消除管道安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种管网部件，特别是在金属基材上复合氟碳涂料层的防腐耐磨复合膨胀节及制备方法，属管道技术领域。
背景技术
不锈钢作为抗腐蚀、耐酸碱、耐高温基材在工业领域得到了广泛的应用。特别是300系列奥氏体不锈钢在工业工艺管道配管技术中作为吸收管道热补偿装置的膨胀节，技术成熟、价格合理、市场供应充足，因此，90%以上都采用300系列不锈钢板材设计、制造膨胀节的核心元件---波纹管。其中以304不锈钢为基材的膨胀节占不锈钢膨胀节总量的60~70%。然而304不锈钢在大气、酸、碱、盐等重离子介质长期腐蚀下，常常因环境、介质腐蚀和管道温度作用而产生热应力腐蚀，加之介质对管壁的长期冲击及磨损，大大降低了膨胀节的使用寿命。这种状况不仅加大了管道运行成本，也给工业管道安全运行带来隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种以金属为基材、涂覆氟碳涂料层的防腐耐磨复合膨胀节及制备方法。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种防腐耐磨复合膨胀节，它包括波纹管和设置在波纹管两端的连接短管、设置波纹管内的导流管，特别之处是：所述波纹管为复合层结构，它由波纹管基材和波纹管氟碳涂料层构成，所述波纹管氟碳涂料层涂覆在波纹管基材的内壁，其厚度为50-60μm。
上述防腐耐磨复合膨胀节，所述导流管为复合层结构，它由导流管基材和氟碳涂料层构成，所述导流管基材内壁设有导流管氟碳涂料内壁层，其厚度为100-120μm；导流管基材外壁设有导流管氟碳涂料外壁层，其厚度为50-60μm。
上述防腐耐磨复合膨胀节，所述波纹管的波数N按照下式确定：N=（1.5-2）×M，其中M为按设计要求所确定的常规波纹管的波数。
上述防腐耐磨复合膨胀节制备方法，它包括下述步骤：
a. 选用市售的、以氟碳共聚体C-F键为原料的氟碳涂料及氟碳涂料稀释剂进行稀释处理，氟碳涂料与氟碳涂料稀释剂的质量比为10:2.5，混合搅拌均匀后用200目纱网过滤；
b．将波纹管和导流管的喷涂表面进行净化处理；
c. 将调配好的氟碳涂料喷涂在波纹管基材内表面，喷涂环境温度0-35℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度＞5℃，喷涂两道，每道漆膜厚度25-30μm，两道间隔时间＞4小时；
d．将调配好的氟碳涂料喷涂在导流管基材的内、外表面，喷涂环境温度0-35℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度＞5℃，其中导流管内表面喷涂两道，每道漆膜厚度50-60μm，两道间隔时间＞4小时；导流管外表面喷涂两道，每道漆膜厚度25-30μm，两道间隔时间＞4小时。
上述防腐耐磨复合膨胀节制备方法，所述c步骤、d步骤中，喷涂作业采用W-77喷枪，喷嘴尺寸：1.5-2.0mm，气泵压力：0.3-0.5Mp。
本发明为提高金属膨胀节抗防腐性及耐磨性能，对金属膨胀节的结构进行了改进，它以金属材料为基材，在不锈钢波纹管内表面涂覆氟碳涂料层，且位于波纹管内的导流管同样由金属基材和氟碳涂料层构成。该结构利用氟碳涂料层极好的化学惰性、耐酸、碱、盐等介质腐蚀性和较高的表面硬度，为金属基材提供保护屏障，在保持膨胀节吸收管道热补偿能力的同时，可以大大提高膨胀节的抗腐蚀能力、耐磨性和抗冲击性。将本发明用于石油、化工等工业管道中，可降低工业管道运行成本，消除管道安全隐患，延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1A处的局部放大视图；
图3是图1B处的局部放大视图。
附图中标号表示如下：1.波纹管；1-1. 波纹管基材；1-2.波纹管氟碳涂料层；2. 导流管；2-1.导流管基材；2-2.导流管氟碳涂料外壁层；2-3. 导流管氟碳涂料内壁层；3.连接短管。
具体实施方式
参看图1，本发明包括波纹管1，在波纹管两端固接连接短管3，在波纹管内设有导流管2，导流管左端与波纹管焊接，导流管右端为自由端。
参看图1、图2，为提高膨胀节的抗腐蚀及耐磨性能，其核心部件波纹管的采用复合层结构，它由不锈钢材质的波纹管基材层1-1和波纹管氟碳涂料层1-2构成，所述波纹管氟碳涂料层涂覆在波纹管基材的内壁，其厚度为50-60μm。
参看图1、图3，导流管2也采用复合层结构，它由金属材质的导流管基材2-1和氟碳涂料层构成，所述导流管基材内壁设有导流管氟碳涂料内壁层2-3，其厚度为100-120μm，导流管基材外壁设有导流管氟碳涂料外壁层2-2，其厚度为50-60μm。
氟碳涂料层具有优良的防腐蚀性能和极佳的物理机械性能，氟碳涂料层的化学惰性强、漆膜坚韧、表面硬度高、耐冲击、抗屈曲、耐磨性好，为波纹管基材和导流管基材提供了保护屏障。氟碳涂料层中含有大量的F--C键，决定了其超强的稳定性，不粉化、不褪色，使用寿命长达20年。导流管2的内壁在工作过程是直接受到介质的冲击、摩擦和腐蚀，因此采用较厚的氟碳涂料层；导流管2的外壁和波纹管1的内壁虽与介质接触，但不会受到介质的直接冲击，因此以提高防腐能力为主，故选择较薄的氟碳涂料层，同时较薄的氟碳涂料层，有利于波纹管保持其吸收管道热补偿的能力。
氟碳涂料层的技术指标如下：
1.耐磨损性： ASTM D 4060
2.耐潮湿性： ASTM D 2247
3.延展性： ASTM D 522B
4.硬度： ASTN D 3363
5.抗冲击强度： ASTM D 2794
6.抗化学物质： ASTM D 1308,24小时
7.使用寿命长达20年。
波纹管的内壁喷涂氟碳涂料层后，对其热补偿能力有一定影响，可以通过适当增大波纹管的波数来解决。试验表明，波纹管内壁按照本发明所确定的氟碳涂料层厚度喷涂后，其波数N与按设计要求选用常规波纹管的波数M之间的关系为：N=（1.5-2）×M。
以下提供几个具体的实施例：
实施例1：选用市售的、以氟碳共聚体C-F键为原料的氟碳涂料及氟碳涂料稀释剂进行稀释处理，氟碳涂料与氟碳涂料稀释剂的质量比为10:2.5，混合搅拌均匀后用200目纱网过滤；将波纹管和导流管的喷涂表面进行净化处理，使其达到 Sa2.5 级表面；将调配好的氟碳涂料喷涂在波纹管基材内表面，喷涂环境温度25℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度10℃，喷涂两道，每道漆膜厚度25μm，两道间隔时间5小时；将调配好的氟碳涂料喷涂在导流管基材的内、外表面，喷涂环境温度25℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度15℃，其中，导流管内表面喷涂两道，每道漆膜厚度50μm，两道间隔时间6小时；导流管外表面喷涂两道，每道漆膜厚度25μm，两道间隔时间4.5小时。根据膨胀节工作条件，按设计要求选用常规波纹管的波数为4，本实施例波纹管的波数为6。
实施例2：选用市售的、以氟碳共聚体C-F键为原料的氟碳涂料及氟碳涂料稀释剂进行稀释处理，氟碳涂料与氟碳涂料稀释剂的质量比为10:2.5，混合搅拌均匀后用200目纱网过滤；将波纹管和导流管的喷涂表面进行净化处理，使其达到 Sa2.5 级表面；将调配好的氟碳涂料喷涂在波纹管基材内表面，喷涂环境温度15℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度20℃，喷涂两道，每道漆膜厚度30μm，两道间隔时间4.5小时；将调配好的氟碳涂料喷涂在导流管基材的内、外表面，喷涂环境温度15℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度20℃，其中，导流管内表面喷涂两道，每道漆膜厚度60μm，两道间隔时间8小时；导流管外表面喷涂两道，每道漆膜厚度30μm，两道间隔时间5小时。根据膨胀节工作条件，按设计要求选用常规波纹管的波数为3，本实施例波纹管的波数为6。
实施例3：选用市售的、以氟碳共聚体C-F键为原料的氟碳涂料及氟碳涂料稀释剂进行稀释处理，氟碳涂料与氟碳涂料稀释剂的质量比为10:2.5，混合搅拌均匀后用200目纱网过滤；将波纹管和导流管的喷涂表面进行净化处理，使其达到 Sa2.5 级表面；将调配好的氟碳涂料喷涂在波纹管基材内表面，喷涂环境温度10℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度10℃，喷涂两道，每道漆膜厚度27μm，两道间隔时间5小时；将调配好的氟碳涂料喷涂在导流管基材的内、外表面，喷涂环境温度10℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度10℃，其中，导流管内表面喷涂两道，每道漆膜厚度55μm，两道间隔时间7小时；导流管外表面喷涂两道，每道漆膜厚度28μm，两道间隔时间5小时。根据膨胀节工作条件，按设计要求选用常规波纹管的波数为6，本实施例波纹管的波数为9。
Claims (5)
1.一种防腐耐磨复合膨胀节，它包括波纹管（1）和设置在波纹管两端的连接短管（3）、设置波纹管内的导流管（2），其特征在于：所述波纹管（1）为复合层结构，它由波纹管基材（1-1）和波纹管氟碳涂料层（1-2）构成，所述波纹管氟碳涂料层涂覆在波纹管基材的内壁，其厚度为50-60μm。
2.根据权利要求1所述的防腐耐磨复合膨胀节，其特征在于：所述导流管（2）为复合层结构，它由导流管基材（2-1）和氟碳涂料层构成，所述导流管基材内壁设有导流管氟碳涂料内壁层（2-3），其厚度为100-120μm；导流管基材外壁设有导流管氟碳涂料外壁层（2-2），其厚度为50-60μm。
3.根据权利要求2所述的防腐耐磨复合膨胀节，其特征在于：所述波纹管的波数N按照下式确定：N=（1.5-2）×M，其中M为按设计要求所确定的常规波纹管的波数。
4.根据权利要求1或2或3所述的防腐耐磨复合膨胀节制备方法，其特征在于，它包括下述步骤：
a. 选用市售的、以氟碳共聚体C-F键为原料的氟碳涂料及氟碳涂料稀释剂进行稀释处理，氟碳涂料与氟碳涂料稀释剂的质量比为10:2.5，混合搅拌均匀后用200目纱网过滤；
b．将波纹管和导流管的喷涂表面进行净化处理；
c. 将调配好的氟碳涂料喷涂在波纹管基材内表面，喷涂环境温度0-35℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度＞5℃，喷涂两道，每道漆膜厚度25-30μm，两道间隔时间＞4小时；
d．将调配好的氟碳涂料喷涂在导流管基材的内、外表面，喷涂环境温度0-35℃，环境湿度85%以上，波纹管基材表面温度＞5℃，其中导流管内表面喷涂两道，每道漆膜厚度50-60μm，两道间隔时间＞4小时；导流管外表面喷涂两道，每道漆膜厚度25-30μm，两道间隔时间＞4小时。
5.根据权利要求4所述的防腐耐磨复合膨胀节制备方法，其特征在于：上述c步骤、d步骤中，喷涂作业采用W-77喷枪，喷嘴尺寸：1.5-2.0mm，气泵压力：0.3-0.5Mp。
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