CN102888640A - 一种x70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法 - Google Patents

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一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法，属于材料表面改性处理领域。本发明通过激光热辐射渗铝+阳极氧化+微波水合封孔复合工艺，在X70管线钢表面产生Al2O3保护膜层，消除了激光热辐射渗铝处理产生的裂纹和孔隙，进一步提高了X70管线钢作为埋地管线的耐盐雾腐蚀性能，降低管道运输过程中对氧化膜层的损伤和损耗。

Description

一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法
技术领域
本发明专利涉及利用一种激光热辐射渗铝+阳极氧化+微波水合封孔复合工艺在X70管线钢表面处理，产生致密的氧化铝膜层，提高管线钢防盐雾腐蚀性能，属于材料表面改性处理领域。
背景技术
X70管线钢已经成为高压输气管道的主要材料之一；与其他用途钢相比，由于X70管线钢铺设地区地理条件恶劣，不仅要求其具有较高的强度、塑性和优良的韧性，同时应具有较强的抗盐雾腐蚀能力，为提高X70管线钢的使用寿命，通过激光热辐射在X70管线钢表面产生Fe-Al合金层，此方法赋予了X70管线钢良好的耐候性、耐蚀性和抗高温氧化性等特点，且不破坏基体材料的整体力学性能。激光热辐射渗铝处理虽然提高了X70管线钢使用寿命，但X70管线钢表面渗铝层在运输和使用过程中都出现损伤，长时间使用时，由于空气和腐蚀介质能通过渗铝层孔洞和裂纹浸入至钢基体表面，使其被氧化和腐蚀，造成渗铝层剥落；本发明专利开发用于服役恶劣地理条件下X70管线钢表面防盐雾处理方法，解决了上述渗铝层的缺陷，可以进一步提高X70管线钢防盐雾性能。
发明内容
本发明专利通过激光热辐射渗铝+阳极氧化+微波水合封孔复合工艺，在X70管线钢表面产生Al2O3保护膜层，消除了激光热辐射渗铝处理产生的裂纹和孔隙，进一步提高了X70管线钢作为埋地管线的耐盐雾腐蚀性能，降低管道运输过程中对氧化膜层的损伤和损耗。
本发明方法具体步骤如下：
X70管线钢作为底材，喷砂除油后备用，供铝剂为工业纯铝，其关键在于：首先，在基材表面均匀涂覆粘结剂后，利用静电植砂法的原理进行铝层涂覆，静电作用将铝粉吸附在底材上，则获得厚度均匀的涂覆铝层；其次，利用CO2激光作为热源，涂覆铝层吸收激光的高能量熔化成液体与基体Fe元素相互渗透，形成冶金结合；再次，采用己二酸-硫酸阳极氧化方法，渗铝层外表面与电解溶液相接触并被溶解，使其外表面受到腐蚀，则在渗铝表层生成Al2O3氧化膜层，它是由最表面的多孔层和靠近基体的阻挡层两部分组成；最后、试样水洗后，采用微波水合封孔工艺，微波加热湿的铝合金阳极氧化膜，水膜厚度控制在0.02mm，否则氧化膜会反射微波，达不到水合封孔的目的；该复合工艺可大大较少能耗，获得更加致密，孔隙率更低的保护膜层，可以有效阻止腐蚀介质对氧化膜的腐蚀，提高膜层使用寿命。
附图说明
图1 X70管线钢激光热辐射渗铝层和阳极氧化膜表面-断面形貌；
图2 X70管线钢渗铝层和阳极氧化膜表面XRD分析； 
图3 微波水合封孔示意图；
图4 微波水合封孔后表面与界面形貌；
图5 盐雾腐蚀后表面形貌。
具体实施方式
(1)激光热辐射渗铝过程：采用静电涂覆铝层，极板电压60000V，粘结剂为明胶，铝层厚度为0.4mm-0.5mm；激光热辐射处理工艺：表面除油→除锈→烘干→激光热辐射→扩散退火；激光热辐射处理工艺参数：CO2激光器功率1.5Kw，扫描速度0.5-0.6mm/s，光斑直径3mm；X70管线钢激光热辐射渗铝后表面存在孔洞，渗铝层厚度为400                                                
Figure 2012103805592100002DEST_PATH_IMAGE001
m，断面也存在着孔洞和裂纹，如图1(a)所示，影响了其抗盐雾腐蚀性能。
(2)X70管线钢渗铝层进行阳极氧化处理，阳极氧化工艺参数：硫酸50g/L+己二酸20g/L；温度20℃；氧化电压16-18V；电流密度120-140A/m2，处理后试样生成厚度为20m的多孔型Al2O3氧化膜，其表面-断面形貌如图1(b)所示。
(3)激光热辐射渗铝层形成了
Figure 147242DEST_PATH_IMAGE002
-Al固溶体相，如图2(a)所示，经阳极氧化后形成的氧化膜是由
Figure 346142DEST_PATH_IMAGE002
-Al2O3和
Figure 2012103805592100002DEST_PATH_IMAGE003
-Al2O3组成，如图2(b)所示，由于存在着亚稳相
Figure 546179DEST_PATH_IMAGE003
-Al2O3向稳定相
Figure 539543DEST_PATH_IMAGE002
-Al2O3的转变，因此，阳极氧化形成的氧化膜是以-Al2O3为主。
(4)阳极氧化膜采用微波水合对图1(b)中孔洞进行封孔，其封孔过程如图3所示，设备为MY1500S型微波发生器，微波功率为1500W，连续线性可调，输入电源220V/50Hz；微波频率2400MHz±50MHz，经微波水合封孔后氧化膜表面与断面形貌如图4所示，表面与断面孔洞已消失，同时断面上裂纹也闭合，可以进一步提高氧化膜的抗盐雾腐蚀能力。
(5)经12小时盐雾腐蚀后原始状态的X70管线钢、激光热辐射渗铝、复合工艺渗铝表面形貌如图5所示，原始状态的X70管线钢表面腐蚀最为严重，出现了大而深的腐蚀坑和腐蚀裂纹(图5(a))，激光热辐射渗铝层表面也出现了小的腐蚀坑和剥层现象(图5(b))，但其抗盐雾腐蚀性能优于原始状态的X70管线钢，经复合工艺处理后的氧化膜表面几乎没有发生腐蚀(图5(c))，其抗盐雾腐蚀的性能最好，本发明专利主要解决了由于X70管线钢激光热辐射渗铝和阳极氧化造成的膜层表面孔洞和裂纹缺陷，提高了X70管线钢耐盐雾腐蚀性能。

Claims (5)

1.一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法，其特征在于包括激光热辐射渗铝的步骤、对X70管线钢渗铝层进行阳极氧化处理的步骤和采用微波水合对阳极氧化膜上的孔洞进行封孔的步骤。
2.如权利要求1所述的一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法，其特征在于：所述激光热辐射渗铝的步骤为：以X70管线钢作为底材，喷砂除油后备用，供铝剂为工业纯铝，在基材表面均匀涂覆粘结剂后，利用静电涂覆铝层，静电作用将铝粉吸附在底材上，则获得厚度均匀的涂覆铝层，激光热辐射处理工艺参数：CO2激光器功率1.5Kw，扫描速度0.5-0.6mm/s，光斑直径3mm，激光热辐射处理处理后进行扩散退火。
3.如权利要求2所述的一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法，其特征在于：所述静电涂覆铝层的极板电压60000V，粘结剂为明胶，铝层厚度为0.4mm-0.5mm；所述扩散退火指经900℃高温扩散处理2h。
4.如权利要求1所述的一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法，其特征在于：所述对X70管线钢渗铝层进行阳极氧化处理的工艺参数为：硫酸50g/L+己二酸20g/L；温度20℃；氧化电压16-18V；电流密度120-140A/m2。
5.如权利要求1所述的一种X70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法，其特征在于：采用微波水合对阳极氧化膜上的孔洞进行封孔的步骤为：采用MY1500S型微波发生器，微波功率为1500W，连续线性可调，输入电源220V/50Hz；微波频率2400MHz±50MHz，水膜厚度控制在0.02mm。
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