CN108821652A - 一种防腐耐磨碳化硅胶及其设备修复方法 - Google Patents

一种防腐耐磨碳化硅胶及其设备修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶及其设备修复方法，该防腐耐磨碳化硅胶包括以下重量份的原料：纳米碳化硅40‑60份；改性陶瓷微粒25‑35份；结合剂10‑25份；焦宝石粉1‑3份；玻璃粉5‑7份；糊精粉1.5‑3份。本发明以纳米碳化硅为基体原料，添加改性陶瓷微粒，利用纳米碳化硅具有强度高、抗氧化、耐腐蚀、导热性好及热膨胀系数低等特性，结合改性陶瓷微粒的强度、耐磨性能、亲水性和分散性，可以有效提高防腐耐磨碳化硅胶孔隙率，降低粉体在与纳米碳化硅结合时形成团聚体，使纳米碳化硅与改性陶瓷微粒结合更加紧密，使得防腐耐磨碳化硅胶具备良好的耐磨效果。

Description

一种防腐耐磨碳化硅胶及其设备修复方法
技术领域
本发明涉及壁面修复技术领域，更具体地，涉及一种防腐耐磨碳化硅胶及其设备修复方法。
背景技术
金属管道或塑料管件是现代工业应用最为广泛的结构件，在使用过程中，管道或管件常常承受介质颗粒的冲蚀磨损和腐蚀作用，如：在火力发电厂、矿山和石油化工企业的用于传输泥浆、粉尘物料、腐蚀性气体、液体的金属管道或管件以及阀门、泵体等附属设备。磨损和腐蚀是降低材料寿命、增加生产成本的两个重要因素，我国每年由于磨损和腐蚀造成的直接损失约占全国国民生产总值的2％～4％左右。
例如，在火力发电厂中，为了降低二氧化硫的排放，需要对煤炭燃烧过程中产生的烟气进行脱硫处理。在脱硫处理过程中，用于传输石灰石料浆的管道或管件存在着严重磨损现象，直管使用寿命大约是一年左右，弯头使用寿命仅仅两个月。以一台800MW的火力发电机组为例，一年需要更换的脱硫管道或管件为500m左右、数十个弯头和三通，大约花费100万元，如果考虑到人员费用和更换过程对生产造成的影响，所需费用会更高。因此，对管道或管件的内壁表面定期维护修复，是降低生产成本避免安全隐患的主要途径。
目前，国内现有的金属耐磨管主要有：陶瓷内衬管、橡胶内衬管、高铬铸钢管(铁)管、铸石钢管等。在实际应用过程中，工况条件较为恶劣，传输介质往往同时存在固态颗粒、液体并呈现一定的酸性或碱性。因此，冲刷、磨损、腐蚀会同时作用于工件表面，使现有的耐磨管道或管件普遍存在磨损快、寿命短的问题，缩短了更换周期，相应地提高了企业运行成本。
在此背景下，研发新的耐磨防腐技术，可促进我国电力、矿山、石油、化工、冶金、建筑等基础产业的技术进步，产生重大的经济和社会效益。
发明内容
本发明提供一种流变性能良好、附着力强、抗磨耐蚀、固化时间较短的防腐耐磨碳化硅胶，以达到解决现有技术中输运管道或管件系统可靠性低、使用寿命短等问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅40-60份；改性陶瓷微粒25-35份；结合剂10-25份；焦宝石粉1-3份；玻璃粉5-7份；糊精粉1.5-3份。
在上述方案的基础上优选，包括以下重量份的原料：纳米碳化硅45-55份；改性陶瓷微粒28-30份；结合剂10-25份；玻璃粉5-7份；纳米增韧剂4-6份；焦宝石粉1-3份；糊精粉1.5-3份。
在上述方案的基础上优选，所述增韧剂为高强度纳米纤维丝。
在上述方案的基础上优选，所述改性陶瓷微粒的制备方法包括以下步骤：
S1.将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
S2.向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
在上述方案的基础上优选，所述陶瓷微粒为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
在上述方案的基础上优选，结合剂为耐高温树脂。
本发明还提供了一种使用如上所述防腐耐磨碳化硅胶的设备修复方法，包括以下步骤：
S1.对待修复设备的表面进行测量，获取待修复设备表面的修复尺寸厚度，并在待修复设备的表面涂覆一层白色识别层；其中更改白色识别层为粘黏加强层；即利用该白色粘黏加强层可以提高本发明的防腐耐磨碳化硅胶与待修复设备之间的增粘结强度，可保证本发明的防腐耐磨碳化硅胶层在一定外力下与待修复设备之间不产生不脱落。
S2.按照如权利要求1所述防腐耐磨碳化硅胶的比例，配置并获取所述防腐耐磨碳化硅胶；
S3.将所述防腐耐磨碳化硅胶涂覆在待修复设备的表面；
S4.对修复表面，采用整体烘干方法，在70-80℃下，进行烘干。
在上述方案的基础上优选，所述步骤S2中，所述防腐耐磨碳化硅胶的比例中，还添加了纳米增韧剂5-7.5份。
在上述方案的基础上优选，所述步骤S2中，所述防腐耐磨碳化硅胶的比例中，还添加了有色涂料。
在上述方案的基础上优选，在所述步骤S1前还设有对所述待修复设备的表面进行打磨去除污渍的步骤。
本发明具有如下优点及有益效果：
本发明以纳米碳化硅为基体原料，添加改性陶瓷微粒，利用纳米碳化硅具有强度高、抗氧化、耐腐蚀、导热性好及热膨胀系数低等特性，结合改性陶瓷微粒的强度、耐磨性能、亲水性和分散性，可以有效提高防腐耐磨碳化硅胶的孔隙率，降低了粉体在与纳米碳化硅结合时形成团聚体，即使纳米碳化硅与改性陶瓷微粒结合时，两者之间的结合更加紧密，使防腐耐磨碳化硅胶具备良好的耐磨效果同时，不会产生渗透的问题。
与此同时，本发明还添加了结合剂，利用结合剂以填充纳米碳化硅与改性陶瓷微粒之间的间隙，提高本发明的防腐耐磨碳化硅胶涂覆在管件或管道内壁上的密封效果。
值得说明的是，本发明还采用焦宝石粉，通过焦宝石粉，一方面可以促进碳化硅胶的体积稳定性，避免在涂覆在管件或管道内壁上产生裂纹，影响修复效果，另一方面，还可以利用促进碳化硅胶的稳定，即利用焦宝石粉促进改性陶瓷微粒与纳米碳化硅和树脂之间结合稳定性，避免其在修复过程中，碳化硅胶原料产生沉淀，影响其使用。
本发明的还在碳化硅胶内加入玻璃粉，利用已加入硼硅酸盐玻璃粉，有利于胶泥在中高温状态下的烧结以及形成釉状结构而隔离气体的渗透，并在碳化硅胶内加入糊精粉：改善胶泥的可塑料和结合性能，利于胶泥的施工和铺展，减少裂纹。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅40份；改性陶瓷微粒25份；结合剂10份；焦宝石粉1份；玻璃粉5份；糊精粉1.5份。
其中，本实施例中的改性陶瓷微粒是通过以下方法制备而成的：
步骤S1，将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
然后，向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
优选的，步骤S1中的陶瓷微粒是氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
实施例2
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅45份；改性陶瓷微粒28份；结合剂15份；焦宝石粉1.5份；玻璃粉6份；糊精粉2份。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
其中，本实施例中的改性陶瓷微粒是通过以下方法制备而成的：
步骤S1，将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
然后，向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
优选的，步骤S1中的陶瓷微粒是氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
实施例3
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅60份；改性陶瓷微粒35份；结合剂25份；焦宝石粉1.5份；玻璃粉5份；糊精粉3份。
其中，本实施例中的改性陶瓷微粒是通过以下方法制备而成的：
步骤S1，将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
然后，向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
优选的，步骤S1中的陶瓷微粒是氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
实施例4
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅60份；改性陶瓷微粒25份；结合剂0份；焦宝石粉1份；玻璃粉5份；糊精粉1.5份。
其中，本实施例中的改性陶瓷微粒是通过以下方法制备而成的：
步骤S1，将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
然后，向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
优选的，步骤S1中的陶瓷微粒是氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
实施例5
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅40份；改性陶瓷微粒35份；结合剂0份；焦宝石粉1.5份；玻璃粉6份；糊精粉2份。
其中，本实施例中的改性陶瓷微粒是通过以下方法制备而成的：
步骤S1，将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
然后，向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
优选的，步骤S1中的陶瓷微粒是氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
实施例6
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅45份；改性陶瓷微粒0份；结合剂25份；焦宝石粉2份；玻璃粉6份；糊精粉2.5份。
其中，本实施例中的改性陶瓷微粒是通过以下方法制备而成的：
步骤S1，将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
然后，向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
优选的，步骤S1中的陶瓷微粒是氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
对比例1
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅60份；普通陶瓷微粒25份；结合剂10份；焦宝石粉1份；玻璃粉5份；糊精粉1.5份。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
对比例2
本发明提供了一种防腐耐磨碳化硅胶，包括以下重量份的原料：
纳米碳化硅45份；普通陶瓷微粒35份；结合剂10份；焦宝石粉1份；玻璃粉5份；糊精粉1.5份。
将上述材料按照比例搅拌混合均匀制成混合粉，加水在45℃-65℃的温度小搅拌混合均匀制成防腐耐磨碳化硅胶泥。
上述八种实施方式配料表如下
为了进一步提高碳化硅胶的黏结强度，本发明还提供了一种防腐耐磨碳化硅胶的配方，包括以下重量份的原料，纳米碳化硅45-55份；改性陶瓷微粒28-30份；结合剂10-25份；玻璃粉5-7份；纳米增韧剂4-6份；焦宝石粉1-3份；糊精粉1.5-3份。
其中，需要说明的是，增韧剂为高强度纳米纤维丝，而结合剂为耐高温树脂。
本发明还提供了一种使用防腐耐磨碳化硅胶的设备修复方法，包括以下步骤：
S1.对待修复设备的表面进行测量，获取待修复设备表面的修复尺寸厚度，并在待修复设备的表面涂覆一层白色识别层；
S2.按照如上所述防腐耐磨碳化硅胶的比例，配置并获取所述防腐耐磨碳化硅胶；
S3.将所述防腐耐磨碳化硅胶涂覆在待修复设备的表面；
S4.对修复表面，采用整体烘干方法，在70-80℃下，进行烘干。
为了检测上述实施例的使用效果，本发明还将安装上述实施例1-6的比例分别配置了防腐耐磨碳化硅胶，并按照对比例1-2配置了对比硅胶，按照上述步骤对设备进行维修，在待维修设备上涂覆相同厚度的修复涂层，并检测上述实施例和对比例的莫式硬度、140°持续48h不同实施例表面的涂层变化、250°持续48h不同实施例表面的涂层变化不同实施方式性能测定结果如表2。
表2不同实施方式性能测定结果
为了保证修复效果，本发明还在步骤S2中，通过向防腐耐磨碳化硅胶的比例中添加了有色涂料，利用有色涂料可进一步有效识别涂层是否脱裂。
进一步的，本发明还在步骤S1前还设有对待修复设备的表面进行打磨去除污渍，以确保防腐耐磨碳化硅胶层与设备之间的结合强度，并将步骤S2中白色识别层设计成白色粘黏加强层；即利用该白色粘黏加强层可以提高本发明的防腐耐磨碳化硅胶与待修复设备之间的增粘结强度，可保证本发明的防腐耐磨碳化硅胶层在一定外力下与待修复设备之间不产生脱落现象。
由于本发明的防腐耐磨碳化硅胶，经常使用在大型烟道的内壁修复中，而烟道在长时间使用过程中，通常会沉积一层厚重的烟尘，需要人工定期清理，以避免烟尘与空气中水分作用对管道的管材产生化学反应。因此，为了避免烟尘附着在本发明的防腐耐磨碳化硅层表面。本发明在步骤S4后，可以对修复完成后的表面进行二次表面处理，即在表面上涂覆一层自洁层，使得表面光洁度增高，具有自洁作用，不粘污垢，管道内或容器内的流体介质、粉尘不会附着在内壁上。
值得说明的是，本发明的自洁层采用的是在本发明的一种防腐耐磨碳化硅胶的配方中，添加了高效荷叶疏水剂3.5-4.2份。
在修复过程中，保证防腐耐磨碳化硅胶的厚度与自洁层之间厚度比为8：0.5-1，从而，不仅可以保证防腐耐磨碳化硅胶与待修复表面的黏结强度，同时可以有效防止自洁层脱落保证清洁效果。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防腐耐磨碳化硅胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：纳米碳化硅40-60份；改性陶瓷微粒25-35份；结合剂10-25份；焦宝石粉1-3份；玻璃粉5-7份；糊精粉1.5-3份。
2.如权利要求1所述的防腐耐磨碳化硅胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：纳米碳化硅45-55份；改性陶瓷微粒28-30份；结合剂10-25份；玻璃粉5-7份；纳米增韧剂4-6份；焦宝石粉1-3份；糊精粉1.5-3份。
3.如权利要求2所述的防腐耐磨碳化硅胶，其特征在于，所述增韧剂为高强度纳米纤维丝。
4.如权利要求1所述的防腐耐磨碳化硅胶，其特征在于，所述改性陶瓷微粒的制备方法包括以下步骤：
S1.将粒度≤0.344mm的陶瓷微粒在650-780℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至80-130目，得到陶瓷微粉；
S2.向陶瓷微粉中加入异氰酸酯浸泡1-2.5h，在85-105℃下，搅拌均匀，得到改性陶瓷微粒。
5.如权利要求4所述的防腐耐磨碳化硅胶，其特征在于，所述陶瓷微粒为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种或多种混合物。
6.如权利要求1所述的防腐耐磨碳化硅胶，其特征在于，结合剂为耐高温树脂。
7.一种使用如权利要求1所述防腐耐磨碳化硅胶的设备修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.对待修复设备的表面进行测量，获取待修复设备表面的修复尺寸厚度，并在待修复设备的表面涂覆一层白色识别层；
S2.按照如权利要求1所述防腐耐磨碳化硅胶的比例，配置并获取所述防腐耐磨碳化硅胶；
S3.将所述防腐耐磨碳化硅胶涂覆在待修复设备的表面；
S4.对修复表面，采用整体烘干方法，在70-80℃下，进行烘干。
8.如权利要求7所述的一种设备修复方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述防腐耐磨碳化硅胶的比例中，还添加了纳米增韧剂5-7.5份。
9.如权利要求7或8所述的一种设备修复方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述防腐耐磨碳化硅胶的比例中，还添加了有色涂料。
10.如权利要求7所述的一种设备修复方法，其特征在于，在所述步骤S1前还设有对所述待修复设备的表面进行打磨去除污渍的步骤。
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