CN110542343B - 一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构 - Google Patents

一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，其特征在于：耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。本发明的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构具有结合能力强、防腐蚀性能好、耐高温性好、防尘性好和清洁度高的特点。

Description

一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体是指一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构。
背景技术
换热器是石化生产中的重要设备，在生产运行中会受到原油中氯化物、硫化物、氮化物、环烷酸等化学物质的腐蚀，容易损坏；另外，工质与介质温度差较大，在热应力腐蚀、水腐蚀及冲刷作用下，换热器管束经常遭到破坏，使用寿命缩短，造成严重的经济损失。
为了避免此类问题，现有技术中换热管一般采用不锈钢材质，虽然可以抗腐蚀，但不锈钢的材料成本太高，换热器的设备投资太大，若需要维修需要整体更换，设备投资和资源浪费较大。
针对于此，中国实用新型专利CN204268952U公开了换热器管束硅醛防腐涂层，包括硅键结构防护底层，所述硅键结构防护底层涂在换热器管束内表面和换热器管束外表面上；所述硅键结构防护底层表面还涂有防腐面层。所述防腐面层包括外防腐面层和内防腐面层，所述外防腐面层涂在换热器管束外表面的硅键结构防护底层上，所述内防腐面层涂在换热器管束内表面的硅键结构防护底层上。本实用新型的硅键结构防护底层与换热器管束内外表面之间通过硅键结构连接，具有极好的附着力和导热、耐热性；该实用新型的内防腐面层和外防腐面层采用不同的技术，根据换热器管束内外表面接触介质的不同来保护换热器管束，能够延长换热设备使用寿命。
但是，必须看到，该实用新型专利主要采用酚醛改性有机硅树脂，尽管能够耐300℃的高温，但是，酚醛树脂的材料本身在应用中存在如下缺陷：如成型时需较高的温度和压力要求高；如固化慢，完全固化时间较长，且固化物硬而脆，耐候性差，日久会变色。以上均直接影响了该硅醛防腐涂层对于换热管的防护效果，影响了其的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，对定妆粉进行组合使用，具有结合能力强、防腐蚀性能好、耐高温性好、防尘性好和清洁度高的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本发明中，聚脲填充层主要起填充和结合作用，充分发挥其渗透性能优异、高附着力、防水性强的特点，既有效填充换热板或换热管的内壁或表面，全面覆盖形成均匀的填充，同时，其高结合力的特点也方便后续其他涂层的覆盖和结合；改性PPSU耐磨层的设置，充分发挥PPSU具有的刚性和韧性好、耐温、耐热氧化、抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀的特点，具有优异的耐高温和耐摩效果；超疏水纳米二氧化硅涂层的设置，具有纳米二氧化硅的致密性从内向外逐渐递减，形成荷叶式结构，既可以对外部摩擦进行效果缓冲，又实现疏水防尘效果，有效提高了耐高温防腐蚀效果。
进一步地，聚脲填充层与改性PPSU耐磨层之间还涂覆有二硫化钼涂层。二硫化钼是重要的固体润滑剂，低温时减摩，高温时增摩，可以有效提高耐高温防腐蚀涂层结构的耐磨性。
进一步地，改性PPSU耐磨层为石墨烯改性PPSU。石墨烯的二维片层结构在PPSU中形成了致密的物理隔绝层，具有优异的防腐性；加之石墨烯的导热系数高，具有很强的导热性，有利于提高涂层结构的耐高温性能。
进一步地，聚脲填充层的厚度为5～25mm，聚脲填充层的设置不易过厚或者过薄，过厚会影响涂层结构的导热性对于耐高温性能存在制约，过薄则无法对换热板或换热管的表面进行有效均匀填充，影响最终的防腐效果。
进一步地，二硫化钼涂层厚度为2～8mm，二硫化钼涂层主要起增摩作用，厚度过低会影响增摩效果的发挥无助于提升耐磨性；过厚则对导热性存在制约。
进一步地，纳米二氧化硅的粒径为15～100nm，有效形成粒度梯度，保证疏水防尘效果。
进一步地，改性PPSU耐磨层还添加有有机硅进行改性，发挥硅键结构连接作用，从而使用涂层结构具有极好的附着力和导热、耐热性。
进一步地，换热板和换热管的材质为钢或铁，既有效降低制造成本，又满足现有大部分换热器材质的使用需求。
本发明一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，具有如下的有益效果：
第一、涂层结合力好，本发明的涂层结构采用多层复合结构，通过设置聚脲填充层对换热板和换热管的表面进行填充覆盖，涂层均匀性高，结合力好，可靠性高；
第二、防腐和耐高温效果好，改性PPSU耐磨层的设置，充分发挥PPSU具有的刚性和韧性好、耐温、耐热氧化、抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀的特点，具有优异的耐高温和耐摩效果；
第三、防尘能力强，超疏水纳米二氧化硅涂层的设置，具有纳米二氧化硅的致密性从内向外逐渐递减，形成荷叶式结构，既可以对外部摩擦进行效果缓冲，又实现疏水防尘效果，有效提高了耐高温防腐蚀效果；
第四、清洁度高，复合涂层结构的层结构结合致密，耐腐蚀耐磨的性能强，摩擦系数小，表面能低，从而有效抑制了换热管或换热板的表面结垢，提高了传热效率，延长了使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。就本发明而言，所采用的聚脲填充层为珠海飞扬化工的双组分聚脲涂料。
进一步地，聚脲填充层与改性PPSU耐磨层之间还涂覆有二硫化钼涂层。
进一步地，改性PPSU耐磨层为石墨烯改性PPSU，就本发明而言，PPSU耐磨层的制备方法参考CN104303346A进行制备，差异在于此处加入2-3wt%的石墨烯进行改性，沉积的载体并非锂离子电池的阴极而是二硫化钼涂层或聚脲填充层的表面上。
进一步地，聚脲填充层的厚度为5～25mm。
进一步地，二硫化钼涂层厚度为2～8mm。
进一步地，纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。
进一步地，改性PPSU耐磨层还添加有有机硅进行改性，就本发明而言，PPSU耐磨层的制备方法参考CN104303346A进行制备，差异在于此处加入3-6wt%的硅氧烷进行改性，沉积的载体并非锂离子电池的阴极而是二硫化钼涂层或聚脲填充层的表面上。
进一步地，换热板和换热管的材质为钢或铁。
实施例1
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为25mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢。
实施例2
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为15mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为铁。
实施例3
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为5mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢或铁。
实施例4
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为10mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢。
在本实施例中，聚脲填充层与改性PPSU耐磨层之间还涂覆有二硫化钼涂层；二硫化钼涂层厚度为8mm。
实施例5
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为20mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢8。
在本实施例中，聚脲填充层与改性PPSU耐磨层之间还涂覆有二硫化钼涂层；二硫化钼涂层厚度为5mm。
实施例6
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为12mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为8铁。
在本实施例中，聚脲填充层与改性PPSU耐磨层之间还涂覆有二硫化钼涂层；二硫化钼涂层厚度为2mm。
实施例7
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为8mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢8；改性PPSU耐磨层为石墨烯改性PPSU。
实施例8
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为16mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢；改性PPSU耐磨层还添加有有机硅进行改性。
实施例9
本发明公开了一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
在本实施例中，聚脲填充层的厚度为15mm。纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。换热板和换热管的材质为钢；改性PPSU耐磨层为石墨烯改性PPSU，改性PPSU耐磨层还添加有有机硅进行改性。
为了验证本发明技术方案的技术效果，对实施例1～9所得的产品进行性能测试，具体测试结果如表1所示：
表1 性能测试结果
Figure 770348DEST_PATH_IMAGE002
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面上，其特征在于：所述耐高温防腐蚀涂层结构为复合涂层结构，该复合涂层结构包括涂覆在换热板的内壁和换热管或换热板的表面的聚脲填充层，所述聚脲填充层上涂覆有改性PPSU耐磨层，所述改性PPSU耐磨层上涂覆有超疏水纳米二氧化硅涂层，所述超疏水纳米二氧化硅涂层为梯度复合层结构，所述超疏水纳米二氧化硅涂层内不同复合层二氧化硅粒径从内向外呈梯度递增。
2.根据权利要求1所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述聚脲填充层与所述改性PPSU耐磨层之间还涂覆有二硫化钼涂层。
3.根据权利要求2所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述改性PPSU耐磨层为石墨烯改性PPSU。
4.根据权利要求3所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述聚脲填充层的厚度为5～25mm。
5.根据权利要求4所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述二硫化钼涂层厚度为2～8mm。
6.根据权利要求5所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径为15～100nm。
7.根据权利要求6所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述改性PPSU耐磨层还添加有有机硅进行改性。
8.根据权利要求7所述的换热器用耐高温防腐蚀涂层结构，其特征在于：所述换热板和换热管的材质为钢或铁。
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