CN103540862A - 一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道，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，最后在管道内壁通过空气喷涂上防腐涂层；其金属管道具有较高的硬度和耐磨性能，其防腐涂层具有优异的耐水性、防污效果，以及耐高温性能。

Description

一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道

技术领域

本发明涉及一种管道，尤其涉及一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道。

背景技术

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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有较高的硬度和耐磨性能，其内防腐涂层具有优异的耐水性、防污效果，以及耐高温性能的金属耐磨管道。

为解决上述技术方案，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道，包括包括耐磨管道本体和管道内壁的防腐涂层；

所述耐磨管道本体具有以下化学成分重量百分比的原料：

W ：3.2~9.1%， Mo ：2.4~7.6%，

Cr ：3.8~8.9%， RE ：0.15~0.5%，

Mn ：0.3~0.5%， Si ：0.05~1.0%，

B ：0.01-0.02%， Al ：0.2~0.8%，

Nb ：0.08~2.4%， Ni ：0.1~0.5%；

所述防腐涂层具有以下化学成分重量比的原料：

15 重量份数的对数比浓粘度为0.31 的热塑性聚醚砜树脂，

8 重量份数的四氟乙烯- 全氟基乙烯醚共聚微粉，

4 重量份数的聚全氟乙丙烯微粉，

25 重量份数的N- 甲基吡咯烷酮，

6 重量份数的丁酮，

15 重量份数的甲苯。

所述该具有内防腐涂层的金属耐磨管道的制备工艺，其步骤如下：

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、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1500-1600℃，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25~35mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到180℃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900~950℃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700~750℃并且保温150~180min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）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）制备防腐涂层

1）根据上述防腐涂层的化学成分取材；

2）将上述原料混合后以线速度15m/s 搅拌15 分钟后砂磨3小时，得到防腐涂料；

3）采用气动式普通喷涂机，在温度为20~25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其加压至7.5~30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高速喷涂到步骤A）制得的耐磨管道本体的内壁，最终制得具有防腐层的耐磨管道。

本发明具有内防腐涂层的金属耐磨管道的有益效果是：

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70-75HRC，具有良好的耐磨性能；对于本发明的防腐涂层，其耐水、耐酸、碱、耐有机溶剂能力强，具有较好的疏油疏水性能和较强的防沾污能力；且该涂层的摩擦系数低，可以有效地实现管道降阻；并且该涂层形成均匀，且可以耐受250℃的温度；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

本发明的一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道，包括包括耐磨管道本体和管道内壁的防腐涂层；

所述耐磨管道本体具有以下化学成分重量百分比的原料：

W ：3.2~9.1%， Mo ：2.4~7.6%，

Cr ：3.8~8.9%， RE ：0.15~0.5%，

Mn ：0.3~0.5%， Si ：0.05~1.0%，

B ：0.01-0.02%， Al ：0.2~0.8%，

Nb ：0.08~2.4%， Ni ：0.1~0.5%；

所述防腐涂层具有以下化学成分重量比的原料：

15 重量份数的对数比浓粘度为0.31 的热塑性聚醚砜树脂，

8 重量份数的四氟乙烯- 全氟基乙烯醚共聚微粉，

4 重量份数的聚全氟乙丙烯微粉，

25 重量份数的N- 甲基吡咯烷酮，

6 重量份数的丁酮，

15 重量份数的甲苯。

所述该具有内防腐涂层的金属耐磨管道的制备工艺，其步骤如下：

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、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1500-1600℃，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25~35mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到180℃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900~950℃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700~750℃并且保温150~180min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）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）制备防腐涂层

1）根据上述防腐涂层的化学成分取材；

2）将上述原料混合后以线速度15m/s 搅拌15 分钟后砂磨3小时，得到防腐涂料；

3）采用气动式普通喷涂机，在温度为20~25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其加压至7.5~30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高速喷涂到步骤A）制得的耐磨管道本体的内壁，最终制得具有防腐层的耐磨管道。

本发明具有内防腐涂层的金属耐磨管道的有益效果是：

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70-75HRC，具有良好的耐磨性能；对于本发明的防腐涂层，其耐水、耐酸、碱、耐有机溶剂能力强，具有较好的疏油疏水性能和较强的防沾污能力；且该涂层的摩擦系数低，可以有效地实现管道降阻；并且该涂层形成均匀，且可以耐受250℃的温度；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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道，其特征在于：包括包括耐磨管道本体和管道内壁的防腐涂层；

所述耐磨管道本体具有以下化学成分重量百分比的原料：

W ：3.2~9.1%， Mo ：2.4~7.6%，

Cr ：3.8~8.9%， RE ：0.15~0.5%，

Mn ：0.3~0.5%， Si ：0.05~1.0%，

B ：0.01-0.02%， Al ：0.2~0.8%，

Nb ：0.08~2.4%， Ni ：0.1~0.5%；

所述防腐涂层具有以下化学成分重量比的原料：

15 重量份数的对数比浓粘度为0.31 的热塑性聚醚砜树脂，

8 重量份数的四氟乙烯- 全氟基乙烯醚共聚微粉，

4 重量份数的聚全氟乙丙烯微粉，

25 重量份数的N- 甲基吡咯烷酮，

6 重量份数的丁酮，

15 重量份数的甲苯。

2.一种如根据权利要求1所述的具有内防腐涂层的金属耐磨管道的制备工艺，其步骤如下：

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、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1500-1600℃，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25~35mm的钢管；

6）离心浇铸完成后，当铸管内壁温度降到180℃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900~950℃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700~750℃并且保温150~180min，炉冷至室温，从而完成调质热处理；

8）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）制备防腐涂层

1）根据上述防腐涂层的化学成分取材；

2）将上述原料混合后以线速度15m/s 搅拌15 分钟后砂磨3小时，得到防腐涂料；

3）采用气动式普通喷涂机，在温度为20~25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其加压至7.5~30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高速喷涂到步骤A）制得的耐磨管道本体的内壁，最终制得具有防腐层的耐磨管道。