CN110938815B - 一种无缝钢管加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无缝钢管加工工艺，涉及钝化处理技术领域，其技术方案要点包括如下步骤：S1除油：将热镀锌无缝钢管浸泡在碱性脱脂溶液内，温度55‑60℃，持续30‑60s，取出后用水洗、烘干；S2酸洗：将除油后的钢管浸泡在酸性溶液中，温度50‑60℃，持续60‑100s，取出后水洗、烘干；S3钝化：将酸洗后的钢管浸泡在钝化液中，温度50‑60℃，持续2‑4min，取出后于150‑160℃下烘干40‑60s，最后水洗、干燥；所述钝化液包括如下含量的组分：20‑25g/L钼酸钠、5‑8g/L磷酸、30‑50g/L乙醇、3‑5g/L硫酸氧钛、25‑30g/L高分子树脂乳液。本发明具有钝化膜层耐高温性能和耐蚀性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及钝化处理技术领域，特别涉及一种无缝钢管加工工艺。
背景技术
无缝钢管是指由整块金属制成且表面没有接缝的钢管，按照生产方法，其分为热轧管、冷轧管、冷拔管等。无缝钢管具有高抗拉强度、高弹性、优异抗蠕变性的优点。无缝钢管制造成型后切割成特定长度，还需进行酸洗、除油、镀锌、钝化等工序，以去除其表面疏松的氧化皮，形成致密的防腐层。
公开号为CN110438483A的中国专利公开了一种精密钢管钝化防腐工艺，包括以下步骤：1)制备钝化液；2)脱脂；3)清洗；4)酸洗；5)清洗；6)钝化；7)清洗；8)干燥，步骤一中所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：钒酸盐13-16份、氟锆酸盐7-11份、植酸5-7份、三氯化镧2-4份、硫酸铝2-5份、草酸钠3-4份、水性高分子乳液6-8份、交联剂0.2-0.4份和去离子水。
传统的钝化液主要成分是铬酸、硝酸、硫酸，对人体和环境会造成污染，且单一的无机钝化效果差，进而导致耐蚀性不高、拉伸性差等问题。而单一使用有机物钝化，存在附着力差、耐热和耐黄变性差的问题。
上述钝化防腐工艺中采用无机-有机结合的方式，以钒酸盐和氟锆酸盐作为无机钝化剂，以植酸、水性高分子乳液作为有机钝化剂， 形成复合钝化膜层，两者相互协同作用，性能互补。但是无缝钢管应用于输送高温介质时，普通的丙烯酸酯或聚氨酯乳液形成的有机膜层仍然容易受到破坏，使用寿命短，有待改进。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种无缝钢管加工工艺，钢管表面形成的钝化膜层耐高温性能优良。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种无缝钢管加工工艺，包括如下步骤：
S1除油：将热镀锌无缝钢管浸泡在碱性脱脂溶液内，温度55-60℃，持续30-60s，取出后用水洗、烘干；
S2酸洗：将除油后的钢管浸泡在酸性溶液中，温度50-60℃，持续60-100s，取出后水洗、烘干；
S3钝化：将酸洗后的钢管浸泡在钝化液中，温度50-60℃，持续2-4min，取出后于150-160℃下烘干40-60s，最后水洗、干燥；
所述钝化液包括如下含量的组分：20-25g/L钼酸钠、5-8g/L磷酸、30-50g/L乙醇、3-5g/L硫酸氧钛、25-30g/L高分子树脂乳液；
所述高分子树脂乳液的制备过程如下：
第一步，按重量份计，将20-26份八甲基环四硅氧烷、20-26份含氟有机硅、6-8份OP-10、4-6份脂肪醇醚硫酸钠、140-180份水混合并搅拌均匀，通氮气保护，加热至50-60℃，反应20-30min，再加入1.5-2.5份十二烷基苯磺酸，保温反应60-80min，接着升温至80-85℃，加入2-3份甲基丙烯酸羟乙酯，保温反应2-3h后冷却至室温，得到有机氟硅；
第二步，将30-36份甲基丙烯酸甲酯、20-24份丙烯酸丁酯、1.2-2份AEO-9、1-2份碳酸氢钠、160-200份水混合并加热至45-50℃，持续搅拌20-25min，接着升温至80-85℃，加入0.1-0.15份过硫酸钾，反应3-4h，降温至45-50℃后加入20-24份有机氟硅、0.1-0.15份过硫酸钾，继续升温至80-85℃，反应1-2h，最后降温出料，得到高分子树脂乳液。
通过采用上述技术方案，钼与铬同属于同族元素，两者在缓蚀方面具有相似性，而钼酸盐所含的毒性远小于铬酸盐。而单一钼酸盐配制成的钝化膜耐蚀性不理想，无法替代铬酸盐钝化液。本发明使用自制高分子树脂乳液与钼酸盐复配钝化的方式，形成有机-无机钝化膜层，以显著提高钝化层的耐蚀性。
高分子树脂乳液为氟硅改性的丙烯酸酯乳液，引入Si-O、C-F，一方面形成的钝化层耐高温性、耐候性、稳定性均大大提高，另一方面钝化层表面疏水性提高，不易沾附水溶性腐蚀介质，进而有助于提高钝化层的使用寿命。同时，本高分子树脂乳液与钼钝化层的结合性能好，形成的复合钝化膜层附着力高。
本发明进一步设置为：所述含氟有机硅为3, 3, 3-三氟丙基三甲氧基硅烷。
通过采用上述技术方案，引入的氟原子数量多，乳液的作用效果好。
本发明进一步设置为：所述钝化液还包括3-5g/L纳米硅溶胶。
通过采用上述技术方案，粒径极小的纳米硅溶胶可填充在复合钝化膜骨架中，提高钝化膜致密性，进而提高钝化膜的耐蚀性、疏水性和耐高温性。
本发明进一步设置为：所述钝化液还包括6-10g/L没食子酸。
通过采用上述技术方案，没食子酸为天然多酚类化合物，其具有大量的酚羟基，可与金属离子络合，进而有助于提高钝化膜的附着力及耐蚀性。
本发明进一步设置为：所述钝化液还包括3-5份扩散剂NNF。
通过采用上述技术方案，扩散剂NNF是一种天然聚合高分子聚合物，具有超强的分散乳化性，可帮助纳米硅溶胶分散，且其可进行金属离子络合交换，进而有助于帮助纳米硅溶胶充分填充在钝化膜骨架内。
本发明进一步设置为：所述钝化液还包括1-3g/L硝酸铈。
通过采用上述技术方案，阴极区内氧化铈或氢氧化铈沉淀的生成而产生缓蚀效应，有助于提高钝化膜耐蚀性能。
本发明进一步设置为：所述碱性脱脂溶液包括如下含量的组分：2.5-3g/L氢氧化钠、2-3g/L硫酸钠、6-10g/L三聚磷酸钠、8-10g/L AEO-9。
通过采用上述技术方案， 除油效果好。
本发明进一步设置为：所述酸性溶液包括如下含量的组分：150-200g/L硫酸、20-30g/L硝酸。
通过采用上述技术方案，酸洗效果好。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1．钝化液为无机钼酸盐-有机树脂乳液复配形成，可形成具有耐高温性能、高耐蚀性能的钝化膜层；
2.纳米硅溶胶、没食子酸、扩散剂NNF、硝酸铈的加入，有助于提高钝化膜层的疏水性、耐蚀性、耐高温性能及附着力。
附图说明
图1是实施例一至三的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
以下各实施例中的纳米硅溶胶为酸性硅溶胶，粒径19-21nm，固含量25%。
实施例一：
一种无缝钢管加工工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1除油：将热镀锌无缝钢管浸泡在碱性脱脂溶液内，温度55℃，持续30s，取出后用水洗、烘干；
S2酸洗：将除油后的钢管浸泡在酸性溶液中，温度50℃，持续60s，取出后水洗、烘干；
S3钝化：将酸洗后的钢管浸泡在钝化液中，温度50℃，持续2min，取出后于150℃下烘干40s，最后水洗、干燥。
碱性脱脂溶液包括如下含量的组分：2.5g/L氢氧化钠、2g/L硫酸钠、6g/L三聚磷酸钠、8g/L AEO-9、余量为水。
酸性溶液包括如下含量的组分：150g/L硫酸、20g/L硝酸、余量为水。
钝化液包括如下含量的组分：20g/L钼酸钠、5g/L磷酸、30g/L乙醇、3g/L硫酸氧钛、25g/L高分子树脂乳液、3g/L纳米硅溶胶、6g/L没食子酸、3份扩散剂NNF、1g/L硝酸铈、余量为水。
钝化液按上述配比称取对应质量的组分，然后搅拌混合均匀即可。
高分子树脂乳液的制备过程如下：
第一步，按重量份计，将20份八甲基环四硅氧烷、20份3, 3, 3-三氟丙基三甲氧基硅烷、6份OP-10、4份脂肪醇醚硫酸钠、140份水混合并搅拌均匀，通氮气保护，加热至50℃，反应20min，再加入1.5份十二烷基苯磺酸，保温反应60min，接着升温至80℃，加入2份甲基丙烯酸羟乙酯，保温反应2h后冷却至室温，得到有机氟硅；
第二步，将30份甲基丙烯酸甲酯、20份丙烯酸丁酯、1.2份AEO-9、1份碳酸氢钠、160份水混合并加热至45℃，持续搅拌20min，接着升温至80℃，加入0.1份过硫酸钾，反应3h，降温至45℃后加入20份有机氟硅、0.1份过硫酸钾，继续升温至80℃，反应1h，最后降温出料，得到高分子树脂乳液，该步骤下全程保持搅拌速率500r/min。
实施例二：
一种无缝钢管加工工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1除油：将热镀锌无缝钢管浸泡在碱性脱脂溶液内，温度60℃，持续60s，取出后用水洗、烘干；
S2酸洗：将除油后的钢管浸泡在酸性溶液中，温度60℃，持续100s，取出后水洗、烘干；
S3钝化：将酸洗后的钢管浸泡在钝化液中，温度60℃，持续4min，取出后于160℃下烘干60s，最后水洗、干燥。
碱性脱脂溶液包括如下含量的组分：3g/L氢氧化钠、3g/L硫酸钠、10g/L三聚磷酸钠、10g/L AEO-9、余量为水。
酸性溶液包括如下含量的组分：200g/L硫酸、30g/L硝酸、余量为水。
钝化液包括如下含量的组分：25g/L钼酸钠、8g/L磷酸、50g/L乙醇、5g/L硫酸氧钛、30g/L高分子树脂乳液、5g/L纳米硅溶胶、10g/L没食子酸、5份扩散剂NNF、3g/L硝酸铈、余量为水。
钝化液按上述配比称取对应质量的组分，然后搅拌混合均匀即可。
高分子树脂乳液的制备过程如下：
第一步，按重量份计，将26份八甲基环四硅氧烷、26份3, 3, 3-三氟丙基三甲氧基硅烷、8份OP-10、6份脂肪醇醚硫酸钠、180份水混合并搅拌均匀，通氮气保护，加热至60℃，反应30min，再加入2.5份十二烷基苯磺酸，保温反应80min，接着升温至85℃，加入3份甲基丙烯酸羟乙酯，保温反应3h后冷却至室温，得到有机氟硅；
第二步，将36份甲基丙烯酸甲酯、24份丙烯酸丁酯、2份AEO-9、2份碳酸氢钠、200份水混合并加热至50℃，持续搅拌25min，接着升温至85℃，加入0.15份过硫酸钾，反应4h，降温至50℃后加入24份有机氟硅、0.15份过硫酸钾，继续升温至85℃，反应2h，最后降温出料，得到高分子树脂乳液，该步骤下全程保持搅拌速率500r/min。
实施例三：
一种无缝钢管加工工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1除油：将热镀锌无缝钢管浸泡在碱性脱脂溶液内，温度58℃，持续40s，取出后用水洗、烘干；
S2酸洗：将除油后的钢管浸泡在酸性溶液中，温度55℃，持续80s，取出后水洗、烘干；
S3钝化：将酸洗后的钢管浸泡在钝化液中，温度55℃，持续3min，取出后于155℃下烘干50s，最后水洗、干燥。
碱性脱脂溶液包括如下含量的组分：2.8g/L氢氧化钠、2.5g/L硫酸钠、8g/L三聚磷酸钠、9g/L AEO-9、余量为水。
酸性溶液包括如下含量的组分：180g/L硫酸、25g/L硝酸、余量为水。
钝化液包括如下含量的组分：22g/L钼酸钠、6g/L磷酸、40g/L乙醇、4g/L硫酸氧钛、28g/L高分子树脂乳液、4g/L纳米硅溶胶、8g/L没食子酸、4份扩散剂NNF、2g/L硝酸铈、余量为水。
钝化液按上述配比称取对应质量的组分，然后搅拌混合均匀即可。
高分子树脂乳液的制备过程如下：
第一步，按重量份计，将23份八甲基环四硅氧烷、23份3, 3, 3-三氟丙基三甲氧基硅烷、7份OP-10、5份脂肪醇醚硫酸钠、160份水混合并搅拌均匀，通氮气保护，加热至55℃，反应25min，再加入2份十二烷基苯磺酸，保温反应70min，接着升温至82℃，加入2.5份甲基丙烯酸羟乙酯，保温反应2.5h后冷却至室温，得到有机氟硅；
第二步，将33份甲基丙烯酸甲酯、22份丙烯酸丁酯、1.5份AEO-9、1.5份碳酸氢钠、180份水混合并加热至48℃，持续搅拌22min，接着升温至82℃，加入0.12份过硫酸钾，反应3.5h，降温至48℃后加入22份有机氟硅、0.12份过硫酸钾，继续升温至82℃，反应1.5h，最后降温出料，得到高分子树脂乳液，该步骤下全程保持搅拌速率500r/min。
实施例四：
与实施例三的区别在于，钝化液不包括硝酸铈。
实施例五：
与实施例三的区别在于，钝化液不包括扩散剂NNF。
实施例六：
与实施例三的区别在于，扩散剂NNF换为扩散剂NNO。
实施例七：
与实施例三的区别在于，钝化液不包括没食子酸。
实施例八：
与实施例三的区别在于，钝化液不包括纳米硅溶胶。
实施例九：
与实施例三的区别在于，钝化液不包括扩散剂NNF、纳米硅溶胶、没食子酸。
对比例一：
与实施例三的区别在于，钝化液不包括高分子树脂乳液。
对比例二：
与实施例三的区别在于，高分子树脂乳液为水性丙烯酸酯树脂乳液。
疏水性测试：
采用JC2000DM接触角测量仪，对各实施例及对比例的钢管表面进行水接触角测试，液滴体积为2μL，测量5次取均值，所得结果见表1。
按照GB/T 25150-2010《工业设备化学清洗中奥氏体不锈钢钝化膜质量的测试方法 蓝点法》中记载的方法，测得蓝点显示时间，所得结果见表1。钢管置于400℃下加热处理12h，再进行蓝点法测试，所得结果见表1。
表1 钝化层性能测试结果记录表
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种无缝钢管加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1除油：将热镀锌无缝钢管浸泡在碱性脱脂溶液内，温度55-60℃，持续30-60s，取出后用水洗、烘干；
S2酸洗：将除油后的钢管浸泡在酸性溶液中，温度50-60℃，持续60-100s，取出后水洗、烘干；
S3钝化：将酸洗后的钢管浸泡在钝化液中，温度50-60℃，持续2-4min，取出后于150-160℃下烘干40-60s，最后水洗、干燥；
所述钝化液包括如下含量的组分：20-25g/L钼酸钠、5-8g/L磷酸、30-50g/L乙醇、3-5g/L硫酸氧钛、25-30g/L高分子树脂乳液、3-5g/L纳米硅溶胶、6-10g/L没食子酸；
所述高分子树脂乳液的制备过程如下：
第一步，按重量份计，将20-26份八甲基环四硅氧烷、20-26份含氟有机硅、6-8份OP-10、4-6份脂肪醇醚硫酸钠、140-180份水混合并搅拌均匀，通氮气保护，加热至50-60℃，反应20-30min，再加入1.5-2.5份十二烷基苯磺酸，保温反应60-80min，接着升温至80-85℃，加入2-3份甲基丙烯酸羟乙酯，保温反应2-3h后冷却至室温，得到有机氟硅；
第二步，将30-36份甲基丙烯酸甲酯、20-24份丙烯酸丁酯、1.2-2份AEO-9、1-2份碳酸氢钠、160-200份水混合并加热至45-50℃，持续搅拌20-25min，接着升温至80-85℃，加入0.1-0.15份过硫酸钾，反应3-4h，降温至45-50℃后加入20-24份有机氟硅、0.1-0.15份过硫酸钾，继续升温至80-85℃，反应1-2h，最后降温出料，得到高分子树脂乳液；
所述含氟有机硅为3, 3, 3-三氟丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管加工工艺，其特征在于：所述钝化液还包括3-5份扩散剂NNF。
3.根据权利要求1所述的一种无缝钢管加工工艺，其特征在于：所述钝化液还包括1-3g/L硝酸铈。
4.根据权利要求1所述的一种无缝钢管加工工艺，其特征在于：所述碱性脱脂溶液包括如下含量的组分：2.5-3g/L氢氧化钠、2-3g/L硫酸钠、6-10g/L三聚磷酸钠、8-10g/L AEO-9。
5.根据权利要求1所述的一种无缝钢管加工工艺，其特征在于：所述酸性溶液包括如下含量的组分：150-200g/L硫酸、20-30g/L硝酸。
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2019
- 2019-12-03 CN CN201911223120.7A patent/CN110938815B/zh active Active
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