CN105420722A - 钢结构防腐工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢结构表面防腐，尤其涉及一种钢结构防腐工艺，该工艺为先将钢结构表面的机械或化学处理和预热处理，采用同轴或旁轴送粉装置将合金粉末自动送入激光熔池，采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆，熔覆后，在进行保温处理，即得到均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在500μm-1.3mm。本发明采用多层熔覆技术，底层的合金粉末与基体粘接性能好，避免了激光强化层与基层的开裂现象；中层为过渡层，面层具有更好的耐磨性能、防腐性能且防腐涂层与钢结构基体的结合力强，平均达到15.0-20Mpa，表面硬度达到HV410以上，高于国家标准，改善了结构的外观，使用寿命可达80年以上。

Description

钢结构防腐工艺
技术领域
本发明涉及钢结构表面防腐，尤其涉及一种钢结构防腐工艺。
背景技术
目前，钢结构曝露在野外环境中，其表面极易与周围环境发生化学及电化学作用而锈蚀。因此需要在其表面涂覆一层防腐层以保护钢结构本体不被锈蚀。但当钢结构表面的防腐涂层性能较差而破损时，也会使钢结构本体暴露在外而产生锈蚀。钢结构建筑一般为大型的永久性建筑，服务年限长，维修困难，必须进行有效的长效防腐，以确保建筑物的使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种涂层的防腐效果好、耐高温，使用寿命长的钢结构防腐工艺。
本发明的技术方案是：钢结构防腐工艺，该工艺为先将钢结构表面的机械或化学处理和预热处理，采用同轴或旁轴送粉装置将镍基合金粉末自动送入激光熔池，采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆，熔覆后，在进行保温处理，即得到均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在500μm-1.3mm。
具体步骤如下：
步骤A：表面的机械或化学处理和预热处理，将钢结构表面用机械处理或化学处理的方法，清除表面的铁锈和油污；对钢结构表面预热，预热温度为150～450℃；对钢结构进行表面清洗除锈，打磨至St2级，表面粗糙度Rz60～80um；
步骤B：工作平台为数控激光加工机；采用同轴或旁轴送粉装置将镍基合金粉末自动送入激光熔池，采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
步骤C：熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟，在加工面形成均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在500μm-1.3mm。
进一步，所述步骤B中激光熔覆过程中采用的激光工艺参数包括：
激光功率P，1500W≤P≤10000W；
激光扫描速度V，600mm/min≤V≤3000mm/min；
光斑尺寸，其中，光斑长为L，光斑宽为W，4mm≤L≤12mm，1mm≤W≤8mm；
搭接率为J，50％≤J≤60％。
进一步，所述步骤B中三层涂层分别为底层、中层和面层；底层选用的粉末材料的重量百分比为：Nb：0.04-0.2%、C：0.1-0.2%、Mn：0.05-2%，Si：0.05-1%、Ni：0.1-6%、Cu：0.05-0.8%、Fe:10-12%、Ti：0.15%以下、Cr：0.2%以下、Mo：8-10%及W：0.01-0.5%中的一种或两种，余量为Al和不可避免的杂质，底层厚度为240-480μm；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Co为余量；底层厚度为150-500μm；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Al20-30%,Zn10-15，Fe为余量，底层厚度为110-600μm。
进一步，所述步骤B的熔覆的过程中施加氩气、氮气、氦气、二氧化碳等保护气体对熔池进行保护。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明采用多层熔覆技术，底层的合金粉末与基体粘接性能好，避免了激光强化层与基层的开裂现象；中层为过渡层，面层具有更好的耐磨性能、更好的防腐性能其防腐涂层与钢结构基体的结合力强，平均达到15.0-20Mpa，表面硬度达到HV410以上，大大高于国家标准，能达到长效防腐的目的而且改善了结构的外观，使用寿命可达80年以上。
具体方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
钢结构防腐工艺，该工艺包括：
步骤A：表面的机械或化学处理和预热处理，将钢结构表面用机械处理或化学处理的方法，清除表面的铁锈和油污；对钢结构表面预热，预热温度为150～450℃；对钢结构进行表面清洗除锈，打磨至St2级，表面粗糙度Rz60～80um；
步骤B：工作平台为数控激光加工机；采用同轴或旁轴送粉装置将底层冶金粉末送入激光熔池，进行扫描熔覆的方式进行熔覆，然后再分别扫描熔覆中层和面层；
步骤C：熔覆完成后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟，在加工面形成均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在500微米-1.3毫米。
所述步骤B中激光熔覆过程中采用的激光工艺参数包括：
激光功率P，1500W≤P≤10000W；
激光扫描速度V，600mm/min≤V≤3000mm/min；
光斑尺寸，其中，光斑长为L，光斑宽为W，4mm≤L≤12mm，1mm≤W≤8mm；
搭接率为J，50％≤J≤60％。
所述步骤B中三层涂层分别为底层、中层和面层；底层选用的粉末材料的重量百分比为：Nb：0.04-0.2%、C：0.1-0.2%、Mn：0.05-2%，Si：0.05-1%、Ni：0.1-6%、Cu：0.05-0.8%、Fe:10-12%、Ti：0.15%以下、Cr：0.2%以下、Mo：8-10%及W：0.01-0.5%中的一种或两种，余量为Al和不可避免的杂质，底层厚度为240μm；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Co为余量；底层厚度为150μm；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Al20-30%,Zn10-15，Fe为余量，底层厚度为110μm。
所述步骤B的熔覆的过程中施加氩气、氮气、氦气、二氧化碳等保护气体对熔池进行保护。
最终得到的防腐涂层结合力强达到15.0Mpa，表面硬度达到HV415。
实施例2：
钢结构防腐工艺，该工艺包括：
步骤A：表面的机械或化学处理和预热处理，将钢结构表面用机械处理或化学处理的方法，清除表面的铁锈和油污；对钢结构表面预热，预热温度为150～450℃；对钢结构进行表面清洗除锈，打磨至St2级，表面粗糙度Rz60～80um；
步骤B：工作平台为数控激光加工机；采用同轴或旁轴送粉装置将底层冶金粉末送入激光熔池，进行扫描熔覆的方式进行熔覆，然后再分别扫描熔覆中层和面层；
步骤C：熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟，在加工面形成均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在650μm。
所述步骤B中激光熔覆过程中采用的激光工艺参数包括：
激光功率P，5000W；
激光扫描速度V，800mm/min；
光斑尺寸，其中，光斑长为L，光斑宽为W，L=12mm，W=6mm；
搭接率为J，55％％。
所述步骤B中三层涂层分别为底层、中层和面层；底层选用的粉末材料的重量百分比为：Nb：0.1%、C：0.15%、Mn：1%，Si：0.5%、Ni：2%、Cu：0.2%、Fe:12%、Ti：0.15%以下、Cr：0.2%以下、Mo：8%，余量为Al和不可避免的杂质，其厚度为300μm；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Co为余量，其厚度为200μm；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Al为20-30%,Zn为10-15%，Fe为余量，其厚度为150μm。
所述步骤B的熔覆的过程中施加氩气、氮气、氦气、二氧化碳等保护气体对熔池进行保护。
最终得到的防腐涂层结合力强达到15.0Mpa，表面硬度达到HV420。
实施例3：
钢结构防腐工艺，该工艺包括：
步骤A：表面的机械或化学处理和预热处理，将钢结构表面用机械处理或化学处理的方法，清除表面的铁锈和油污；对钢结构表面预热，预热温度为150～450℃；对钢结构进行表面清洗除锈，打磨至St2级，表面粗糙度Rz60～80um；
步骤B：工作平台为数控激光加工机；采用同轴或旁轴送粉装置将底层冶金粉末送入激光熔池，进行扫描熔覆的方式进行熔覆，然后再分别扫描熔覆中层和面层；
步骤C：熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟，在加工面形成均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在0.57mm。
所述步骤B中激光熔覆过程中采用的激光工艺参数包括：
激光功率P，1500W；
激光扫描速度V，600mm/min；
光斑尺寸，其中，光斑长为L，光斑宽为W，L=10mm，W≤8mm；
搭接率为J，50％。
所述步骤B中三层涂层分别为底层、中层和面层；底层选用的粉末材料的重量百分比为：Nb：0.04%、C：0.1%、Mn：0.05%，Si：0.05%、Ni：6%、Cu：0.8%、Fe:12%、Ti：0.15%以下、Cr：0.2%以下、Mo：10%、W：0.5%，余量为Al和不可避免的杂质，其厚度为210μm；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为1.65％，Cr为30％，Si为1.2％，Ni为4％，Mn为0.5％，Mo为0.6％，Cu为0.8％，W为6％，Co为余量，其厚度为180μm；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为1.65％，Cr为11％，Si为0.5％％，Ni为2％％，Mn为0.5％％，Mo为2.8％，Cu为0.8％，W为6％，Al为20%,Zn为10%，Fe为余量，其厚度为180μm。
所述步骤B的熔覆的过程中施加氩气、氮气、氦气、二氧化碳等保护气体对熔池进行保护。
最终得到的防腐涂层结合力强达到18.0Mpa，表面硬度达到HV430。

Claims (5)

1.钢结构防腐工艺，其特征在于，该工艺为先将钢结构表面的机械或化学处理和预热处理，采用同轴或旁轴送粉装置将镍基合金粉末自动送入激光熔池，采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆，熔覆后，在进行保温处理，即得到均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在500μm-1.3mm。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，该工艺的具体步骤如下：
步骤A：表面的机械或化学处理和预热处理，将钢结构表面用机械处理或化学处理的方法，清除表面的铁锈和油污；对钢结构表面预热，预热温度为150～450℃；对钢结构进行表面清洗除锈，打磨至St2级，表面粗糙度Rz60～80um；
步骤B：工作平台为数控激光加工机；采用同轴或旁轴送粉装置将冶金粉末送入激光熔池，采用分三层分别进行扫描熔覆的方式进行熔覆；
步骤C：熔覆后，在100-200℃进行保温，保温时间为30分钟，在加工面形成均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在500μm-1.3mm。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述步骤B中激光熔覆过程中采用的激光工艺参数包括：
激光功率P，1500W≤P≤10000W；
激光扫描速度V，600mm/min≤V≤3000mm/min；
光斑尺寸，其中，光斑长为L，光斑宽为W，4mm≤L≤12mm，1mm≤W≤8mm；
搭接率为J，50％≤J≤60％。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述步骤B中三层涂层分别为底层、中层和面层；底层选用的粉末材料的重量百分比为：Nb：0.04-0.2%、C：0.1-0.2%、Mn：0.05-2%，Si：0.05-1%、Ni：0.1-6%、Cu：0.05-0.8%、Fe:10-12%、Ti：0.15%以下、Cr：0.2%以下、Mo：8-10%及W：0.01-0.5%中的一种或两种，余量为Al和不可避免的杂质，底层厚度为240-480μm；
中层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Co为余量；底层厚度为150-500μm；
面层选用的冶金粉末材料的重量百分比为：C为0.2％～1.65％，Cr为11％～30％，Si为0.5％～1.2％，Ni为2％～4％，Mn为0.5％～1.7％，Mo为0.6％～2.8％，Cu为0.3％～0.8％，W为0.5％～6％，Al20-30%,Zn10-15，Fe为余量，底层厚度为110-600μm。
5.根据权利要求2所述工艺，其特征在于，所述步骤B的熔覆的过程中施加氩气、氮气、氦气或二氧化碳保护气体对熔池进行保护。
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