CN108165921B - 一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法 - Google Patents

一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，包括以下操作步骤：(1)将管道表面清洗干净后，然后在其表面喷洒活性液，采用火焰处理4‑5s；(2)采用等离子体喷涂法在管道的外表面喷涂一道涂层；(3)热喷涂完成后，在涂层表面采用1200#砂纸，打磨平整光亮后，处理完成。采用本发明提供的方法，可以在不锈钢热水供应管道表面制备一层致密的耐高温腐蚀涂层，有效的延长了不锈钢热水供应管道的使用寿命。

Description

一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法
技术领域
本发明属于热水供应管道制备技术领域，具体涉及一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法。
背景技术
金属材料与环境介质在高温下发生不可逆转的化学反应而退化的过程称为高温腐蚀。在高温下，金属材料与环境气氛中的氧、硫、碳、氮等元素发生化学或电化学反应，将导致材料的变质或破坏。在高温受热面烟气侧的高温烟气环境下且管壁温度较高条件下发生高温腐蚀。现有技术中，热水供应管道在某些环境下需要采用不锈钢的材质，但是不锈钢材质的管道在运输热水的过程中，易发生高温腐蚀的情况，严重缩短了热水供应管道的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，以解决现有技术中热水供应管道易发生高温腐蚀的现象。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)将管道表面清洗干净后，然后在其表面喷洒活性液后，采用火焰处理4-5s，其中活性液由以下重量份的组分制成：氯化铝19-23份、甲基丙烯磺酸钠4-8份、水解聚马来酸酐1-3份、水450-500份；
(2)采用等离子体喷涂法在管道的外表面喷涂一道涂层，其中热喷涂粉末由以下重量份的组分制成：铝粉26-29份、铁粉7-10份、铋粉4-9份、羟基化多壁碳纳米管2-6份、导热熔盐4-7份，其中热喷涂工艺为：等离子体功率为34-38Kw，喷涂距离为105-110mm，送粉量为25-30g/min；
(3)热喷涂完成后，在涂层表面采用1200#砂纸，打磨平整光亮后，处理完成。
具体地，所述热水供应管道为马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢中的任意一种。
具体地，上述步骤(1)中，活性液的用量为380-400ml/m2。
具体地，上述步骤(2)中，热喷涂粉末采用以下方法制成：将铝粉、铁粉、铋粉依次加入球磨机中，球磨至混合粉末过400目筛网的过筛率为95％时，停止球磨，向混合粉末中加入羟基化多壁碳纳米管、导热熔盐和混合粉末质量2％的金属粉末压球粘结剂后，混合搅拌均匀，150℃干燥处理，然后放入550℃的高温炉中，烧结处理120min后，取出，研磨至平均粒径大小为50-60μm的热喷涂粉末。
具体地，上述导热熔盐由硝酸钾和亚硝酸钾按照质量比为1∶1的比例混合制成。
具体地，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为40-55mm/s。
优选地，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为48mm/s。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的方法，可以在不锈钢热水供应管道表面制备一层致密的耐高温腐蚀涂层，有效的延长了不锈钢热水供应管道的使用寿命。现有技术中，在热喷涂之前，经常采用喷砂、喷丸的工艺对基体进行处理，这样虽然能加强涂层在基体表面的粘结力，但是会严重导致等离子热喷涂制得的涂层在其表面的致密性较差，涂层颗粒之间的内聚力较差，进而涂层在使用的过程中，受热后依然会出现一些严重的脱落现象，本发明中，通过在基体表面喷洒活性液，再经过高温火焰处理，可将基体表面赋予大量的活性基团，进而有利于热喷涂涂层在其表面的粘结力，并且不会出现涂层颗粒之间粘结力差、孔隙大的现象；本发明提供的热喷涂粉末，在热水供应管道表面形成的涂层，羟基化多壁碳纳米管的添加，可有效的提升涂层的耐高温腐蚀性能，使得涂层不易被氧化性的气体氧化，同时铋粉和导热熔盐的添加，可使得涂层填充性非常好，能提升热喷涂粉末在飞行过程中轨迹的一致性，提升其在基体表面堆垛的规则性，进而提升了涂层的致密性和防护性能。
附图说明
图1为本发明等离子喷涂装置的基本组成及喷枪原理图。
其中，1-直流电源，2-冷却水循环水泵及热交换器，3-高频发生器，4-控制装置，5-粉末供给装置，6-喷枪，7-基材，8-等离子弧。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
实施例1
一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)将管道表面清洗干净后，然后在其表面喷洒活性液后，采用火焰处理4s，其中活性液由以下重量份的组分制成：氯化铝19份、甲基丙烯磺酸钠4份、水解聚马来酸酐1份、水450份；
(2)采用等离子体喷涂法在管道的外表面喷涂一道涂层，其中热喷涂粉末由以下重量份的组分制成：铝粉26份、铁粉7份、铋粉4份、羟基化多壁碳纳米管2份、导热熔盐4份，其中热喷涂工艺为：等离子体功率为34Kw，喷涂距离为105mm，送粉量为25g/min；
(3)热喷涂完成后，在涂层表面采用1200#砂纸，打磨平整光亮后，处理完成。
具体地，上述步骤(1)中，活性液的用量为380ml/m2。
具体地，上述步骤(2)中，热喷涂粉末采用以下方法制成：将铝粉、铁粉、铋粉依次加入球磨机中，球磨至混合粉末过400目筛网的过筛率为95％时，停止球磨，向混合粉末中加入羟基化多壁碳纳米管、导热熔盐和混合粉末质量2％的金属粉末压球粘结剂后，混合搅拌均匀，150℃干燥处理，然后放入550℃的高温炉中，烧结处理120min后，取出，研磨至平均粒径大小为50μm的热喷涂粉末。
具体地，上述导热熔盐由硝酸钾和亚硝酸钾按照质量比为1∶1的比例混合制成。
具体地，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为40mm/s。
实施例2
一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)将管道表面清洗干净后，然后在其表面喷洒活性液后，采用火焰处理4s，其中活性液由以下重量份的组分制成：氯化铝21份、甲基丙烯磺酸钠6份、水解聚马来酸酐2份、水480份；
(2)采用等离子体喷涂法在管道的外表面喷涂一道涂层，其中热喷涂粉末由以下重量份的组分制成：铝粉28份、铁粉9份、铋粉7份、羟基化多壁碳纳米管4份、导热熔盐5份，其中热喷涂工艺为：等离子体功率为36Kw，喷涂距离为108mm，送粉量为28g/min；
(3)热喷涂完成后，在涂层表面采用1200#砂纸，打磨平整光亮后，处理完成。
具体地，上述步骤(1)中，活性液的用量为390ml/m2。
具体地，上述步骤(2)中，热喷涂粉末采用以下方法制成：将铝粉、铁粉、铋粉依次加入球磨机中，球磨至混合粉末过400目筛网的过筛率为95％时，停止球磨，向混合粉末中加入羟基化多壁碳纳米管、导热熔盐和混合粉末质量2％的金属粉末压球粘结剂后，混合搅拌均匀，150℃干燥处理，然后放入550℃的高温炉中，烧结处理120min后，取出，研磨至平均粒径大小为55μm的热喷涂粉末。
具体地，上述导热熔盐由硝酸钾和亚硝酸钾按照质量比为1∶1的比例混合制成。
具体地，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为55mm/s。
实施例3
一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)将管道表面清洗干净后，然后在其表面喷洒活性液后，采用火焰处理5s，其中活性液由以下重量份的组分制成：氯化铝23份、甲基丙烯磺酸钠8份、水解聚马来酸酐3份、水500份；
(2)采用等离子体喷涂法在管道的外表面喷涂一道涂层，其中热喷涂粉末由以下重量份的组分制成：铝粉29份、铁粉10份、铋粉9份、羟基化多壁碳纳米管6份、导热熔盐7份，其中热喷涂工艺为：等离子体功率为38Kw，喷涂距离为110mm，送粉量为30g/min；
(3)热喷涂完成后，在涂层表面采用1200#砂纸，打磨平整光亮后，处理完成。
具体地，上述步骤(1)中，活性液的用量为400ml/m2。
具体地，上述步骤(2)中，热喷涂粉末采用以下方法制成：将铝粉、铁粉、铋粉依次加入球磨机中，球磨至混合粉末过400目筛网的过筛率为95％时，停止球磨，向混合粉末中加入羟基化多壁碳纳米管、导热熔盐和混合粉末质量2％的金属粉末压球粘结剂后，混合搅拌均匀，150℃干燥处理，然后放入550℃的高温炉中，烧结处理120min后，取出，研磨至平均粒径大小为60μm的热喷涂粉末。
具体地，上述导热熔盐由硝酸钾和亚硝酸钾按照质量比为1∶1的比例混合制成。
优选地，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为48mm/s。
分别用各实施例的方法对铁素体钢材质的热水供应管道进行热喷涂试验，其中对照组中的铁素体钢材质的热水供应管道采用现有技术对其进行等离子热喷涂，空白组中的铁素体钢材质的热水供应管道不进行热喷涂试验，测试各组制得的铁素体钢材质的热水供应管道的耐高温腐蚀性能，测试方法如下：将K2SO4和Na2SO4按7∶3比例配制成饱和硫酸盐溶液刷涂于试样表面，其涂盐量为5mg/cm2，吹干后将涂盐试样在空气中加热至650℃，20h后取出试样，冷却后在分析天平上称量，得到热腐蚀增重，之后重复这一过程至腐蚀时间达到100h以上，测试结果如表1所示：
表1铁素体钢材质的热水供应管道的耐高温腐蚀性能测试结果
由表1可知，本发明提供的方法，可有效的提升热水供应管道的耐高温腐蚀性能，有效的延长了热水供应管道的使用寿命。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)将管道表面清洗干净后，然后在其表面喷洒活性液后，采用火焰处理4-5s，其中活性液由以下重量份的组分制成：氯化铝19-23份、甲基丙烯磺酸钠4-8份、水解聚马来酸酐1-3份、水450-500份；
(2)采用等离子体喷涂法在管道的外表面喷涂一道涂层，其中热喷涂粉末由以下重量份的组分制成：铝粉26-29份、铁粉7-10份、铋粉4-9份、羟基化多壁碳纳米管2-6份、导热熔盐4-7份，其中热喷涂工艺为：等离子体功率为34-38Kw，喷涂距离为105-110mm，送粉量为25-30g/min；
(3)热喷涂完成后，在涂层表面采用1200#砂纸，打磨平整光亮后，处理完成。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，所述热水供应管道为马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中，活性液的用量为380-400ml/m2。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中，热喷涂粉末采用以下方法制成：将铝粉、铁粉、铋粉依次加入球磨机中，球磨至混合粉末过400目筛网的过筛率为95％时，停止球磨，向混合粉末中加入羟基化多壁碳纳米管、导热熔盐和混合粉末质量2％的金属粉末压球粘结剂后，混合搅拌均匀，150℃干燥处理，然后放入550℃的高温炉中，烧结处理120min后，取出，研磨至平均粒径大小为50-60μm的热喷涂粉末。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，上述导热熔盐由硝酸钾和亚硝酸钾按照质量比为1∶1的比例混合制成。
6.根据权利要求1-5任意所述的一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为40-55mm/s。
7.根据权利要求1-5任意所述的一种耐高温腐蚀的热水供应管道的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中，等离子喷涂时，喷枪移动的速度为48mm/s。
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