CN103276283A - 一种输送矿物的防腐耐磨管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输送矿物的防腐耐磨管道，其通过离心铸造制得耐磨管道本体，并且经过淬火、高温回火、固溶强化热处理以及两次回火弥散硬化热处理工艺，然后在管道外壁涂上经过试验配置的水玻璃纳米复合涂料，并且经过高温固化后冷却，得到抗高温氧化防腐镀膜内层，最后再管道内壁涂上耐磨涂层，所制得的金属管道具有较高的硬度和耐磨性能，其防腐外涂层具有优异的耐水性、防污效果，以及耐高温性能，其耐磨内涂层具有优异的耐磨性能。

Description

一种输送矿物的防腐耐磨管道

技术领域

本发明涉及一种管道，尤其涉及一种输送矿物的防腐耐磨管道。 

 

背景技术

材料破坏有三种主要形式：即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不像另外两种形式，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。据统计资料表明：在失效的机械零件中，大约有75％"--80％是属于金属磨损造成的。供给机器的能量大约有30％-50％消耗于摩擦和磨损过程中。零件磨损失效后，不但影响机器设备使用效能的发挥，而且需要消耗大量人力、物力更换配件和维修设备。由磨损造成的经济损失，美国约1200亿美元/年，德国约500亿马克/年。据2005年统计，国内每年消耗金属耐磨材料约达500万吨以上，价值550亿元以上。由此可见，金属磨损是造成机械零件失效的主要形式之一，金属磨损是关系到国民经济发展的重要问题。在科学技术高速发展的今天，国民经济的各个部门都对机械设备的耐用性、可靠性和精度提出了更高要求。因此，研究金属的摩擦现象和磨损机理，探讨影响磨损的各种因素，提高金属的抗磨能力，研制和开发新型抗磨材料，早已成为科技工作者面临的重要课题。

在工业领域中，磨料磨损是最重要的一种磨损类型，约占50％。磨料磨损现象广泛存在于大多数机械设备中，特别是在矿山机械、农业机械、工程机械及铸造机械等，如交通行业的各种碎石机械、挖掘机、拖拉机、采煤机、运输机，泥浆泵等。每年仅用于碎石设备如鄂式碎石机、锤式碎石机、反击式碎石机、冲击式碎石机(制砂机)、圆锥式碎石机、双辊式碎石机、泥浆泵等所消耗的耐磨材料就超过15万吨，价值20亿元以上。随着交通建设速度的加快，磨损已成为交通行业普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的主要原因。为了提高交通行业碎石设备和混凝土输送泵等设备的使用效率，减少维修次数，降低生产成本。因此，研究和发展新一代耐磨材料，减少金属磨损，对我国交通建设的发展具有重要的意义。

为了获得更高硬度和耐磨性，一般需要提高碳元素和合金元素含量，当碳含量增加时，热处理过程中常因热处理制度不当造成材料出现裂纹，现有热处理制度难以应用到铸造高碳高合金材料热处理中。 

对于高合金钢材料，一般多采用高铬钢，有时也采用高速钢和基体钢，但效果均不太理想。这是因为高铬钢中存在着粗大的M7c3共晶碳化物，即使锻造处理也只能部分打碎，由此引起强韧性低导致耐磨性较差。高速钢虽然耐磨性很高，但是存在粗大的共晶碳化物，韧性较差，使用过程中容易崩刃，并且加工及热处理成本较高。基体钢强韧性较好，但由于淬火时碳化物几乎全部溶解，因此耐磨性不够理想。基体钢淬火奥氏体化时晶粒易长大，用作薄刃尖角工模具易发生准解理断裂，使用性能也不理想。

高合金工模具钢主要使用在对抗回火和耐磨性要求较高的工况，而低合金工模具钢主要使用在对抗回火性要求不高但对韧性要求较高的场合。在实际生产中，为了提高生产效率和使用寿命，虽然对抗回火性要求不是很高的场合，也往往选择高合金工模具钢。但是，随着生产的发展，人们逐渐认识到很多抗回火性要求不高的加工场合，使用高合金钢因没有利用其抗高温回火性，是一种浪费合金元素的使用方法，相反还会由于合金量过大，使碳化物粗化而达不到应有的韧性。但是对于低合金工模具钢，当使用工作温度超过回火温度时，往往达不到应有的抗回火性，导致耐磨性过低。

在实际工模具钢的合金设计中，为了提高高碳低合金钢的强度、耐磨性和抗回火性，往往考虑增加其合金含量，使之成为高碳中合金钢。但是，高碳中合金钢可能造成碳化物聚集长大，不易细化，对钢的强韧性、抗疲劳断裂等性能有一定的影响。而且由于提高了淬火温度，造成淬火残余奥氏体量增多，又需提高回火温度以促进残余奥氏体分解，由此反而使硬度下降，影响了中合金钢的使用性能。国内外工模具钢历来缺少高碳中合金钢品种，因此需要研制开发出适合低温淬火，显微组织中具有一定数量，尺寸及分布形态的细小碳化物，同时具有较高的硬度和强韧性，以满足使用性能要求的高碳中合金工模具钢。现有的大多数高碳中、高合金钢通过常规的锻轧加工和热处理工艺很难达到细化的目的，而通过复杂的锻轧加工或热处理工艺又会增加工艺上困难，并消耗较多的能源，往往也很难达到理想的细化程度。由于高碳合金钢通过合金化达到细化的目标相对困难，尽管国内外研究的较多，但还没有明确的解决方法。

腐蚀是引起金属管道破坏和失效的主要原因之一。导致金属材料发生腐蚀的环境主要有两大类：一类是自然环境，如自然大气、海洋、土壤等较弱腐蚀环境；另一类是工业环境，如强腐蚀性工业气体和工业溶液等。在同常自然环境的腐蚀中，其腐蚀类型属于电化学腐蚀及生化腐蚀，效果较弱，腐蚀速度较慢，短期腐蚀破坏较小，但潜在危害较大；而金属若用于强腐蚀性工业气体、溶液环境以及污水排放等用途时，其腐蚀类型属于化学腐蚀，效果强烈，腐蚀反应剧烈，破坏性很强。所以金属管道的腐蚀与其所处的环境以及输送介质有关。所以，为了提高金属管道的使用寿命，

防腐涂层必须具备下列基本特征：

（1）耐腐蚀性能好。指涂层对它所接触的腐蚀介质在物理上和化学上都是稳定的，既不被腐蚀介质溶胀、溶解，也不为腐蚀介质所破坏、分解。

（2）透气性和渗水性要小。涂层下金属的腐蚀，从本质上说是由于水和氧等穿透到涂层和金属的界面上造成的，所以必须选择透气性小的成膜物质和屏蔽作用大的填料，并使涂层达到一定的厚度，临界厚度取决于成膜树脂的性质和金属表面的处理情况等。

（3）要有良好的附着力和一定的机械强度。涂层是否能牢固地附着在金属基体上，是涂层能否发挥防护作用的关键因素之一。

然而现有技术中防腐涂层通常难以兼顾耐水性、防污效果，以及耐高温性能。

另外作为输送矿物的防腐耐磨管道，耐磨层也是所述管道的重要组成部分，提供性能优异的耐磨层也是重要的研究方向。

 

发明内容

本发明目的在于提供一种输送矿物的防腐耐磨管道，其第一目的，是提供一种碳化物组织分布均匀，表面质量好、硬度高的耐磨金属管道本体，第二目的是在耐磨金属管道的基础上提供耐久性能好、硬度高、耐酸碱并且能承受高温的防腐层，第三目的是提供耐磨性能优异的耐磨涂层。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案： 

一种防腐耐磨管道，其特征在于，其包括耐磨管道本体、管道外壁的防腐涂层和管道内壁的耐磨涂层；

所述耐磨管道本体具有以下化学成分重量百分比的原料：

C：1.6~3.7%，                              V：4.5~8.5%， 

W：3.2~9.1%，                             Mo：2.4~7.6%，

Cr：3.8~8.9%，                             RE：0.15~0.4%，

Mn：0.3~0.7%，                           Si：0.05~1.0%，

B：0.01-0.02%，                           Al：0.2~0.8%，

Nb：0.08~2.4%，                          Ni：0.1~0.3%，

余量为Fe和微量不可避免杂质；

所述管道外壁的防腐涂层具有以下化学成分重量比的原料：

23~25重量份的甲基三乙氧基硅烷；

7~8重量份的二甲基二乙氧基硅烷；

0.8~0.9重量份的NaOH；

2~3重量份的Al₂O₃；

0.3~0.4重量份的TiO₂；

9~11重量份的甲基乙二醇；

4~5重量份的水；

所述管道内壁的耐磨涂层具有以下重量比组分原料：

TiO₂                                     25~55wt.%

NiCrBSiFe                 9~27wt.%

Cr₂O₃                          20~38wt.%

C-Ni                           10~15wt.%，其中Ni重量含量为60~75%

并且，所述防腐耐磨管道由以下步骤制备而成：

A）制备耐磨管道本体

1）根据上述管道本体的组分取材；

2）将普通废钢、微碳铬铁、铌铁、镍铁、钨铁、钼铁、铬铁、铌铁、镍铁和锰铁混合加热熔化，用生铁或石墨增碳，混合加热熔化成钢水，钢水熔清后加入硅铁进行预脱氧；

3）按照原料成分配比，炉前调整成分合格后升温至1580-1630℃，再加入铝块进行最终脱氧，而后出炉；

4）将稀土硅铁合金、硼铁、钒铁置于浇包底部，用包内冲入法对钢水复合变质处理，高碳高合金钢钢水预制完成；

5）在离心机上放置经型筒并将预制好的钢水浇入型筒内，离心浇铸成厚度为30~35mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到200℃以下时停车脱模，将铸管与型筒分离并且取出； 

7）先对铸管进行淬火，在温度为910~950℃下保温180~220min，然后以大约55~70℃/S的冷却速度油冷至室温，再进行高温回火，将铸管加热至720~740℃并且保温150~180min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）将经过上述处理的铸管再加热至温度930~980℃并且保温110~130min，然后以大约70~85℃/S的冷却速度油冷至室温，从而使合金元素固溶于基体金属中，完成固溶强化热处理；

9）最后再进行两次回火弥散硬化热处理工艺：一次回火温度为350~400℃，保温时间为70~90min，空冷至室温；二次回火温度为520~550℃，保温时间70~90min，空冷至室温，完成对于铸管的热处理；

10）对经过热处理的铸管管道进行内镗外扒、内外圆磨削的机加工，得到耐磨管道本体；

B）制备外壁防腐涂层

1）根据上述外壁防腐涂层的原料取材；

2）将上述原料中的甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷混合，磁力搅拌均匀后加入原料中相应配比的NaOH，在室温下搅拌反应16小时；

3）在上述步骤所制得的溶液中缓慢加入原料中相应配比的水，加毕后，在室温下继续反应2小时，得到水玻璃胶体溶液；

4） 将上述原料中的Al₂O₃和TiO₂加入到甲基乙二醇中，采用超声波分散，得到分散均匀的Al₂O₃、TiO₂分散液，然后加入到上述步骤制得的水玻璃胶体溶液中，室温下搅拌均匀得到水玻璃纳米复合涂料；

5）将步骤A）制得的耐磨管道本体外壁进行喷砂除锈或化学酸洗除锈、清洗、磷化处理，将上述步骤合成得到的水玻璃纳米复合涂料采用旋涂法涂布到管道本体外壁上，待膜层在室温中干燥后，固化得到稳定的膜层，再采用氮气作为保护气体，将管道温度升高到400℃并保持30分钟，然后始终在保护气体的环境中冷却，在管道外壁获得抗高温氧化防腐镀膜层；

C）制备内壁耐磨涂层

1）根据内壁耐磨涂层的上述配比称取各原料组分；

2）将上述组分粉末进行机械混合，机械混粉时间不低于30分钟；

3）对管道本体内壁进行喷砂处理；

4）将上述机械混合后的粉末作为喂料进行喷涂，通过等离子喷枪形成高温高速等离子射流，反复喷涂最终获得150~250μm左右的涂层；

最终制得防腐耐磨管道。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果： 

1）本发明的耐磨管道本体通过大量优化实验选择了适当组分，得到高碳高合金钢；然后在对铸管的热处理工艺中，首先采用淬火加高温回火的调质热处理，以代替一般离心铸造高碳高合金钢热处理过程中常用的等温退火热处理工艺，大大缩短了热处理周期，提高工作效率；其次在固溶强化热处理后再进行两次回火弥散硬化热处理工艺，使得铸管中碳化物组织分布均匀，大大减小了偏析现象，表面质量好，并且出现二次硬化，最后制得的耐磨管道铸管中以马氏体为基体，含大量碳化物硬质相，硬度高，产品硬度达66-69HRC，具有良好的耐磨性能。 

2）对于本发明的防腐外涂层，同样经过试验优选了适当组分，使得水玻璃与纳米氧化物颗粒发生反应，形成交错结构，该涂层耐水、耐酸、碱、耐有机溶剂能力强，硬度高，尤其能承受600℃以上的高温，具有优异的抗高温氧化功能和耐摩擦功能；

3）对于本发明的耐磨内涂层，包含了陶瓷基体TiO₂，颗粒较小且具有极高硬度、耐磨性的Cr₂O₃作为增强颗粒，能提高复合材料之间结 合强度、韧性的自熔合金NiCrBSiFe，具有良好固态润滑效果的润滑材料C-Ni，可以显著提高涂层的耐磨性、内聚强度、抗裂性，并有效地降低涂层的摩擦系数；

4）本发明采用常见离心铸造设备、电路及普通喷涂设备，生产成本低，易于推广。

 

具体实施方式

下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

A）制备耐磨管道本体

1）取材，选择以下化学成分重量百分比的原料：

C：1.6%，                              V：4.5%， 

W：9.1%，                             Mo：7.6%，

Cr：3.8%，                             RE：0.15%，

Mn：0.7%，                           Si：0.05%，

B： 0.02%，                          Al：0.2%，

Nb：0.08%，                          Ni：0.1%，

余量为Fe和微量不可避免杂质；

2）将普通废钢、微碳铬铁、铌铁、镍铁、钨铁、钼铁、铬铁、铌铁、镍铁和锰铁混合加热熔化，用生铁或石墨增碳，混合加热熔化成钢水，钢水熔清后加入硅铁进行预脱氧；

3）按照原料成分配比，炉前调整成分合格后升温至1580℃，再加入铝块进行最终脱氧，而后出炉；

4）将稀土硅铁合金、硼铁、钒铁置于浇包底部，用包内冲入法对钢水复合变质处理，高碳高合金钢钢水预制完成；

5）在离心机上放置经型筒并将预制好的钢水浇入型筒内，离心浇铸成厚度为30mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到200℃以下时停车脱模，将铸管与型筒分离并且取出； 

7）先对铸管进行淬火，在温度为910℃下保温180min，然后以大约55℃/S的冷却速度油冷至室温，再进行高温回火，将铸管加热至720℃并且保温150min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）将经过上述处理的铸管再加热至温度930℃并且保温110min，然后以大约70℃/S的冷却速度油冷至室温，从而使合金元素固溶于基体金属中，完成固溶强化热处理；

9）最后再进行两次回火弥散硬化热处理工艺：一次回火温度为350℃，保温时间为70min，空冷至室温；二次回火温度为520℃，保温时间70min，空冷至室温，完成对于铸管的热处理；

10）对经过热处理的铸管管道进行内镗外扒、内外圆磨削的机加工，得到耐磨管道本体；

B）制备外壁抗高温氧化防腐涂层

1）选择以下化学成分重量比的原料：

23重量份的甲基三乙氧基硅烷；

8重量份的二甲基二乙氧基硅烷；

0.8重量份的NaOH；

2重量份的Al₂O₃；

0.3重量份的TiO₂；

9重量份的甲基乙二醇；

4重量份的水；

2）将上述原料中的甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷混合，磁力搅拌均匀后加入原料中相应配比的NaOH，在室温下搅拌反应16小时；

3）在上述步骤所制得的溶液中缓慢加入原料中相应配比的水，加毕后，在室温下继续反应2小时，得到水玻璃胶体溶液；

4） 将上述原料中的Al₂O₃和TiO₂加入到甲基乙二醇中，采用超声波分散，得到分散均匀的Al₂O₃、TiO₂分散液，然后加入到上述步骤制得的水玻璃胶体溶液中，室温下搅拌均匀得到水玻璃纳米复合涂料；

5）将步骤A）制得的耐磨管道本体外壁进行喷砂除锈或化学酸洗除锈、清洗、磷化处理，将上述步骤合成得到的水玻璃纳米复合涂料采用旋涂法涂布到管道本体外壁上，待膜层在室温中干燥后，固化得到稳定的膜层，再采用氮气作为保护气体，将管道温度升高到400℃并保持30分钟，然后始终在保护气体的环境中冷却，在管道外壁获得抗高温氧化防腐镀膜层；

C）制备内壁耐磨涂层

1）根据内壁耐磨涂层的上述配比称取各原料组分；

2）将上述组分粉末进行机械混合，机械混粉时间不低于30分钟；

3）对管道本体内壁进行喷砂处理；

4）将上述机械混合后的粉末作为喂料进行喷涂，通过等离子喷枪形成高温高速等离子射流，选择Ar气流量39L/min，H₂气流量9L/min，电流600A，喷涂功率约为42Kw，喷涂距离100mm，送粉率40g/min送粉气流推动混合粉体进入等离子射流后，混合粉体被迅速加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，形成飞向基体表面的喷涂粒子束，粒子束撞击到经过基体表面；每次喷涂间隔时间至少10min，每次喷涂厚度不高于50μm，待基体表面温度低于200℃再进行下一次喷涂；反复喷涂最终获得200μm左右的涂层，

最终制得防腐耐磨管道。

对上述实施例制得的耐磨管道进行硬度和抗弯强度测试，测得硬度为67HRC，抗弯强度为1442Mp。再对防腐涂层进行测试，涂层漆膜硬度为7H，浸泡在10%硫酸中4天涂层没有起泡或脱落现象，在输送630℃的烟气混合物1.5小时后进行测定，管道外层未被氧化。最后对耐磨涂层进行测试，显微硬度达到650Mpa以上。

 

实施例2

A）制备耐磨管道本体

1）取材，选择以下化学成分重量百分比的原料：

C：2.7%，                              V：6.0%， 

W：6.9%，                             Mo：5.3%，

Cr：5.4%，                             RE：0.23%，

Mn：0.6%，                           Si：0.08%，

B：0.01%，                            Al：0.5%，

Nb：1.1%，                            Ni：0.2%，

余量为Fe和微量不可避免杂质；

2）将普通废钢、微碳铬铁、铌铁、镍铁、钨铁、钼铁、铬铁、铌铁、镍铁和锰铁混合加热熔化，用生铁或石墨增碳，混合加热熔化成钢水，钢水熔清后加入硅铁进行预脱氧；

3）按照原料成分配比，炉前调整成分合格后升温至1600℃，再加入铝块进行最终脱氧，而后出炉；

4）将稀土硅铁合金、硼铁、钒铁置于浇包底部，用包内冲入法对钢水复合变质处理，高碳高合金钢钢水预制完成；

5）在离心机上放置经型筒并将预制好的钢水浇入型筒内，离心浇铸成厚度为30~35mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到200℃以下时停车脱模，将铸管与型筒分离并且取出； 

7）先对铸管进行淬火，在温度为930℃下保温200min，然后以大约65℃/S的冷却速度油冷至室温，再进行高温回火，将铸管加热至730℃并且保温160min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）将经过上述处理的铸管再加热至温度950℃并且保温120min，然后以大约75℃/S的冷却速度油冷至室温，从而使合金元素固溶于基体金属中，完成固溶强化热处理；

9）最后再进行两次回火弥散硬化热处理工艺：一次回火温度为380℃，保温时间为80min，空冷至室温；二次回火温度为540℃，保温时间80min，空冷至室温，完成对于铸管的热处理；

10）对经过热处理的铸管管道进行内镗外扒、内外圆磨削的机加工，得到耐磨管道本体；

B）制备外壁抗高温氧化防腐涂层

1）选择以下化学成分重量比的原料：

24重量份的甲基三乙氧基硅烷；

8重量份的二甲基二乙氧基硅烷；

0.9重量份的NaOH；

2.5重量份的Al₂O₃；

0.36重量份的TiO₂；

10重量份的甲基乙二醇；

4.8重量份的水；

2）将上述原料中的甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷混合，磁力搅拌均匀后加入原料中相应配比的NaOH，在室温下搅拌反应16小时；

3）在上述步骤所制得的溶液中缓慢加入原料中相应配比的水，加毕后，在室温下继续反应2小时，得到水玻璃胶体溶液；

4） 将上述原料中的Al₂O₃和TiO₂加入到甲基乙二醇中，采用超声波分散，得到分散均匀的Al₂O₃、TiO₂分散液，然后加入到上述步骤制得的水玻璃胶体溶液中，室温下搅拌均匀得到水玻璃纳米复合涂料；

5）将步骤A）制得的耐磨管道本体外壁进行喷砂除锈或化学酸洗除锈、清洗、磷化处理，将上述步骤合成得到的水玻璃纳米复合涂料采用旋涂法涂布到管道本体外壁上，待膜层在室温中干燥后，固化得到稳定的膜层，再采用氮气作为保护气体，将管道温度升高到400℃并保持30分钟，然后始终在保护气体的环境中冷却，在管道外壁获得抗高温氧化防腐镀膜层；

C）制备内壁耐磨涂层

1）根据内壁耐磨涂层的上述配比称取各原料组分；

2）将上述组分粉末进行机械混合，机械混粉时间不低于30分钟；

3）对管道本体内壁进行喷砂处理；

4）将上述机械混合后的粉末作为喂料进行喷涂，通过等离子喷枪形成高温高速等离子射流，选择Ar气流量39L/min，H₂气流量9L/min，电流600A，喷涂功率约为42Kw，喷涂距离100mm，送粉率40g/min送粉气流推动混合粉体进入等离子射流后，混合粉体被迅速加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，形成飞向基体表面的喷涂粒子束，粒子束撞击到经过基体表面；每次喷涂间隔时间至少10min，每次喷涂厚度不高于50μm，待基体表面温度低于200℃再进行下一次喷涂；反复喷涂最终获得200μm左右的涂层，

最终制得防腐耐磨管道。

对上述实施例制得的耐磨管道进行硬度和抗弯强度测试，测得硬度为68HRC，抗弯强度为1432Mp。再对防腐涂层进行测试，涂层漆膜硬度为7H，浸泡在10%水中4天涂层没有起泡或脱落现象，在输送680℃的烟气混合物2小时后进行测定，管道外层未被氧化。最后对耐磨涂层进行测试，显微硬度达到650Mpa以上。

 

实施例3

A）制备耐磨管道本体

1）取材，选择以下化学成分重量百分比的原料：

C： 3.7%，                                   V： 8.5%， 

W： 3.2%，                                  Mo： 2.4%，

Cr： 8.9%，                                  RE： 0.4%，

Mn：0.3%，                                  Si： 1.0%，

B：0.01%，                                   Al： 0.8%，

Nb： 2.4%，                                 Ni： 0.3%，

余量为Fe和微量不可避免杂质；

2）将普通废钢、微碳铬铁、铌铁、镍铁、钨铁、钼铁、铬铁、铌铁、镍铁和锰铁混合加热熔化，用生铁或石墨增碳，混合加热熔化成钢水，钢水熔清后加入硅铁进行预脱氧；

3）按照原料成分配比，炉前调整成分合格后升温至1630℃，再加入铝块进行最终脱氧，而后出炉；

4）将稀土硅铁合金、硼铁、钒铁置于浇包底部，用包内冲入法对钢水复合变质处理，高碳高合金钢钢水预制完成；

5）将预制好的钢水浇入到卧式离心浇铸机内离心浇铸成厚度为35mm的高碳高合金钢管；离心浇注铸型采用双层金属型；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到200℃以下时停车脱模，将铸管与型筒分离并且取出； 

7）先对铸管进行淬火，在温度为910~950℃下保温220min，然后以大约70℃/S的冷却速度油冷至室温，再进行高温回火，将铸管加热至740℃并且保温180min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）将经过上述处理的铸管再加热至温度980℃并且保温130min，然后以大约85℃/S的冷却速度油冷至室温，从而使合金元素固溶于基体金属中，完成固溶强化热处理；

9）最后再进行两次回火弥散硬化热处理工艺：一次回火温度为400℃，保温时间为90min，空冷至室温；二次回火温度为550℃，保温时间90min，空冷至室温，完成对于铸管的热处理；

10）对经过热处理的铸管管道进行内镗外扒、内外圆磨削的机加工，得到耐磨管道本体；

B）制备外壁防锈涂层

1）将聚乙烯粉末涂料使用静电喷涂方式涂敷在步骤A）制得的耐磨管道本体的外壁上；

C）制备外壁抗高温氧化防腐涂层

1）选择以下化学成分重量比的原料：

25重量份的甲基三乙氧基硅烷；

7重量份的二甲基二乙氧基硅烷；

0.9重量份的NaOH；

3重量份的Al₂O₃；

0.4重量份的TiO₂；

11重量份的甲基乙二醇；

5重量份的水；

2）将上述原料中的甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷混合，磁力搅拌均匀后加入原料中相应配比的NaOH，在室温下搅拌反应16小时；

3）在上述步骤所制得的溶液中缓慢加入原料中相应配比的水，加毕后，在室温下继续反应2小时，得到水玻璃胶体溶液；

4） 将上述原料中的Al₂O₃和TiO₂加入到甲基乙二醇中，采用超声波分散，得到分散均匀的Al₂O₃、TiO₂分散液，然后加入到上述步骤制得的水玻璃胶体溶液中，室温下搅拌均匀得到水玻璃纳米复合涂料；

5）将步骤A）制得的耐磨管道本体外壁进行喷砂除锈或化学酸洗除锈、清洗、磷化处理，将上述步骤合成得到的水玻璃纳米复合涂料采用旋涂法涂布到管道本体外壁上，待膜层在室温中干燥后，固化得到稳定的膜层，再采用氮气作为保护气体，将管道温度升高到400℃并保持30分钟，然后始终在保护气体的环境中冷却，在管道外壁获得抗高温氧化防腐镀膜层；

C）制备内壁耐磨涂层

1）根据内壁耐磨涂层的上述配比称取各原料组分；

2）将上述组分粉末进行机械混合，机械混粉时间不低于30分钟；

3）对管道本体内壁进行喷砂处理；

4）将上述机械混合后的粉末作为喂料进行喷涂，通过等离子喷枪形成高温高速等离子射流，选择Ar气流量39L/min，H₂气流量9L/min，电流600A，喷涂功率约为42Kw，喷涂距离100mm，送粉率40g/min送粉气流推动混合粉体进入等离子射流后，混合粉体被迅速加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，形成飞向基体表面的喷涂粒子束，粒子束撞击到经过基体表面；每次喷涂间隔时间至少10min，每次喷涂厚度不高于50μm，待基体表面温度低于200℃再进行下一次喷涂；反复喷涂最终获得200μm左右的涂层，

最终制得防腐耐磨管道。

对上述实施例制得的耐磨管道进行硬度和抗弯强度测试，测得硬度为69HRC，抗弯强度为1421Mp。再对防腐涂层进行测试，涂层漆膜硬度为7H，浸泡在10%NaOH中4天涂层没有起泡或脱落现象，在输送600℃的烟气混合物2小时后进行测定，管道外层未被氧化。最后对耐磨涂层进行测试，显微硬度达到650Mpa以上。

上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。 

本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (1)

1.一种输送矿物的防腐耐磨管道，其特征在于，其包括耐磨管道本体、管道外壁的防腐涂层和管道内壁的耐磨涂层；

所述耐磨管道本体具有以下化学成分重量百分比的原料：

C：1.6~3.7%，               V：4.5~8.5%， 

W：3.2~9.1%，               Mo：2.4~7.6%，

Cr：3.8~8.9%，                  RE：0.15~0.4%，

Mn：0.3~0.7%，              Si：0.05~1.0%，

B：0.01-0.02%，             Al：0.2~0.8%，

Nb：0.08~2.4%，             Ni：0.1~0.3%，

余量为Fe和微量不可避免杂质；

所述管道外壁的防腐涂层具有以下化学成分重量比的原料：

23~25重量份的甲基三乙氧基硅烷；

7~8重量份的二甲基二乙氧基硅烷；

0.8~0.9重量份的NaOH；

2~3重量份的Al₂O₃；

0.3~0.4重量份的TiO₂；

9~11重量份的甲基乙二醇；

4~5重量份的水；

所述管道内壁的耐磨涂层具有以下重量比组分原料：

TiO₂                            25~55wt.%

NiCrBSiFe         9~27wt.%

Cr₂O₃              20~38wt.%

C-Ni              10~15wt.%，其中Ni重量含量为60~75%

并且，所述防腐耐磨管道由以下步骤制备而成：

A）制备耐磨管道本体

1）根据上述管道本体的组分取材；

2）将普通废钢、微碳铬铁、铌铁、镍铁、钨铁、钼铁、铬铁、铌铁、镍铁和锰铁混合加热熔化，用生铁或石墨增碳，混合加热熔化成钢水，钢水熔清后加入硅铁进行预脱氧；

3）按照原料成分配比，炉前调整成分合格后升温至1580-1630℃，再加入铝块进行最终脱氧，而后出炉；

4）将稀土硅铁合金、硼铁、钒铁置于浇包底部，用包内冲入法对钢水复合变质处理，高碳高合金钢钢水预制完成；

5）在离心机上放置经型筒并将预制好的钢水浇入型筒内，离心浇铸成厚度为30~35mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到200℃以下时停车脱模，将铸管与型筒分离并且取出； 

7）先对铸管进行淬火，在温度为910~950℃下保温180~220min，然后以大约55~70℃/S的冷却速度油冷至室温，再进行高温回火，将铸管加热至720~740℃并且保温150~180min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）将经过上述处理的铸管再加热至温度930~980℃并且保温110~130min，然后以大约70~85℃/S的冷却速度油冷至室温，从而使合金元素固溶于基体金属中，完成固溶强化热处理；

9）最后再进行两次回火弥散硬化热处理工艺：一次回火温度为350~400℃，保温时间为70~90min，空冷至室温；二次回火温度为520~550℃，保温时间70~90min，空冷至室温，完成对于铸管的热处理；

10）对经过热处理的铸管管道进行内镗外扒、内外圆磨削的机加工，得到耐磨管道本体；

B）制备外壁防腐涂层

1）根据上述外壁防腐涂层的原料取材；

2）将上述原料中的甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷混合，磁力搅拌均匀后加入原料中相应配比的NaOH，在室温下搅拌反应16小时；

3）在上述步骤所制得的溶液中缓慢加入原料中相应配比的水，加毕后，在室温下继续反应2小时，得到水玻璃胶体溶液；

4） 将上述原料中的Al₂O₃和TiO₂加入到甲基乙二醇中，采用超声波分散，得到分散均匀的Al₂O₃、TiO₂分散液，然后加入到上述步骤制得的水玻璃胶体溶液中，室温下搅拌均匀得到水玻璃纳米复合涂料；

5）将步骤A）制得的耐磨管道本体外壁进行喷砂除锈或化学酸洗除锈、清洗、磷化处理，将上述步骤合成得到的水玻璃纳米复合涂料采用旋涂法涂布到管道本体外壁上，待膜层在室温中干燥后，固化得到稳定的膜层，再采用氮气作为保护气体，将管道温度升高到400℃并保持30分钟，然后始终在保护气体的环境中冷却，在管道外壁获得抗高温氧化防腐镀膜层；

C）制备内壁耐磨涂层

1）根据内壁耐磨涂层的上述配比称取各原料组分；

2）将上述组分粉末进行机械混合，机械混粉时间不低于30分钟；

3）对管道本体内壁进行喷砂处理；

4）将上述机械混合后的粉末作为喂料进行喷涂，通过等离子喷枪形成高温高速等离子射流，反复喷涂最终获得150~250μm左右的涂层；

最终制得防腐耐磨管道。