CN1111211C - 一种防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管的制备方法，首先将原料均匀混合，混合后的原料在高温下熔化，将钢管装入离心机，预热后使其高速旋转，在匀速旋转的同时将玻璃熔体注入钢管，并在一定温度下保温，停机后取下钢管并退火冷却至室温，即可制得本发明的产品。本发明制备的产品具有钢管和微晶玻璃的两层结构，钢管对微晶玻璃有一定的箍紧力，二者为机械结合，具有良好的耐蚀、耐磨性能产品耐外部冲击性能高且易于连接，适于长距离管道输送。
Description
本发明涉及一种防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管的制备方法，属于无机涂层领域。
石油、化工和冶金等部门的设备需要大量的耐蚀、耐磨的管道，现有的金属管材难以满足上述要求。例如，由于原油的高腐蚀性和其所含泥沙对管道的磨蚀，其管道需要具有较高的耐蚀、耐磨性能。若选用耐蚀性能优越的不锈钢钢管，其耐磨性能较差；若选用SHS陶瓷内衬复合钢管，其耐磨性能优异，但由于裂纹、连通气孔以及陶瓷层中易蚀相的存在，难以满足耐蚀要求。微晶玻璃具有良好的耐蚀、耐磨性，制造微晶玻璃内衬复合钢管是提高有关产品寿命的有效方法。但是，由于熔融的微晶玻璃与钢管的温差较大，直接在钢管内表面离心浇注玻璃容易产生热应力裂纹等缺陷。同时，复合钢管在冷却和析晶的过程中也可能形成裂纹。
本发明的目的是提出一种防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管的制备方法，利用感应加热预热外钢管，以减小熔融玻璃与钢管的温差并使玻璃熔体在钢管内表面容易铺展，在机械离心力的作用下在钢管内壁形成致密的玻璃涂层。通过感应加热控制复合钢管的冷却速度和析晶率，以避免玻璃在冷却过程中开裂。最后，通过一定的晶化热处理，获得耐蚀、耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管。
本发明提出的防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管的制备方法，包括以下步骤：
(1)将下述原料以如下的重量百分比均匀混合：
铁矿尾砂 石英砂 萤石 生石灰 苏打粉 氧化镁 长石 钛白粉
20-65％ 15-40％ 1-5％ 5-10％ 5-8％ 5-10％ 0-20％ 1-3％
(2)将上述混合后的原料在1300-1500℃下熔化；
(3)将钢管装入离心机，打开感应加热器电源，预热钢管至300～600℃，开动离心机并使其以600-2000转/分钟的速度旋转；
(4)切断感应加热电源，保持离心机匀速旋转并将上述第2步的玻璃熔体注入钢管，玻璃熔体加入量与钢管的重量比为0.2-0.4∶1；
(5)待复合钢管冷至700℃后，打开感应加热电源，使复合钢管在600--900℃间保温5--20分钟。
(6)停机后取下钢管并在退火炉中于700～900℃保温25～50分钟，冷却至室温，即可制得本发明的防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管。
本发明的方法具有如下优点：
1.用本发明制备的复合钢管具有钢管+微晶玻璃的两层结构。钢管对微晶玻璃有一定的箍紧力，二者为机械结合。
2.本发明也适用于其它微晶玻璃熔体。
3.微晶玻璃层中无明显裂纹，气孔均为分散的封闭小孔，因而其耐蚀性优良。
4.本发明采用感应加热技术，直接在离心机上预热钢管，工艺简单。
本发明制造的微晶玻璃内衬复合钢管具有良好的耐蚀、耐磨性能。产品耐外部冲击性能高且易于连接，适于长距离管道输送。复合钢管压溃强度为250-290MPa，微晶玻璃层的硬度不低于1000HV，最高可达1500HV，显气孔率低于5％。室温下，在20％H2SO4中的腐蚀失重为0.00041mg/cm2.h~0.00070mg/cm2.h，比不锈钢低约4个数量级。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
将480g铁矿尾砂，408g石英砂，36g萤石，96g生石灰，72g苏打粉，96g氧化镁，24g钛白粉，混合均匀后，在玻璃熔炼炉中熔化至1450℃；将内径为φ148mm、壁厚5mm、长200mm的钢管穿过感应线圈置于托轮上，转动紧固螺栓利用上压轮将钢管压紧；打开感应线圈电源，将钢管预热至600℃。启动离心机至1100转/分钟，在匀速旋转的钢管中用导管加入熔融的玻璃熔体。在离心力作用下熔融的玻璃迅速在钢管内壁形成一约5mm厚的均匀致密的玻璃层。保持高速旋转，待钢管冷至700℃，打开感应电源保温15分钟。关闭感应电源，将离心机逐渐减速。停机后取下钢管并在850℃保温30分钟，冷至室温即可获得微晶玻璃复合钢管。在钢管内壁形成的微晶玻璃层表面光洁无裂纹，硬度为1250HV。微晶玻璃内衬钢管的压溃强度为290MPa，室温下在20％H2SO4中的腐蚀失重为0.00046mg/cm2.h。
实施例2：
将240g铁矿尾砂，480g石英砂，12g萤石，120g生石灰，60g苏打粉，60g氧化镁，240g长石，12g钛白粉，混合均匀后，在玻璃熔炼炉中熔化至1400℃；将内径为φ148mm、壁厚5mm、长200mm的钢管穿过感应线圈置于托轮上，转动紧固螺栓利用上压轮将钢管压紧；打开感应线圈电源，将钢管预热至600℃。启动离心机至900转/分钟，在匀速旋转的钢管中用导管加入熔融的玻璃熔体，。在离心力作用下熔融的玻璃迅速在钢管内壁形成约5mm厚的均匀致密的玻璃层。保持高速旋转，待钢管冷至700℃，打开感应电源保温15分钟。关闭感应电源，将离心机逐渐减速。停机后取下钢管并在850℃保温45分钟，冷至室温即可获得微晶玻璃复合钢管。在钢管内壁形成的微晶玻璃层表面光洁无裂纹，硬度为1100HV。微晶玻璃内衬钢管的压溃强度为270MPa，室温下在20％H2SO4中的腐蚀失重为0.00041mg/cm2.h。
实施例3：
将380g铁矿尾砂，285g石英砂，28.5g萤石，95g生石灰，57g苏打粉，47.5g氧化镁，57g长石，12g钛白粉，混合均匀后，在玻璃熔炼炉中熔化至1450℃；将内径为φ78mm、壁厚4mm、长400mm的钢管穿过感应线圈置于托轮上，转动紧固螺栓利用上压轮将钢管压紧；打开感应线圈电源，将钢管预热至600℃。启动离心机至1100转/分钟，在匀速旋转的钢管中用导管加入熔融的玻璃熔体。在离心力作用下熔融的玻璃迅速在钢管内壁形成约4mm厚的均匀致密的玻璃层。保持高速旋转，待钢管冷至700℃，打开感应电源保温15分钟。关闭感应电源，将离心机逐渐减速。停机后取下钢管并在850℃保温30分钟，冷至室温即可获得微晶玻璃复合钢管。在钢管内壁形成的微晶玻璃层表面光洁无裂纹，硬度为1150HV。微晶玻璃内衬钢管的压溃强度为290MPa，室温下在20％H2SO4中的腐蚀失重为0.00056mg/cm2.h。
实施例4：
将585g铁矿尾砂，45g萤石，45g生石灰，30g苏打粉，45g氧化镁，135g长石，18g钛白粉，混合均匀后，在玻璃熔炼炉中熔化至1450℃；将内径为φ78mm、壁厚4mm、长400mm的钢管穿过感应线圈置于托轮上，转动紧固螺栓利用上压轮将钢管压紧；打开感应线圈电源，将钢管预热至600℃。启动离心机至1100转/分钟，在匀速旋转的钢管中用导管加入熔融的玻璃熔体。在离心力作用下熔融的玻璃迅速在钢管内壁形成约4mm厚的均匀致密的玻璃层。保持高速旋转，待钢管冷至700℃，打开感应电源保温15分钟。关闭感应电源，将离心机逐渐减速。停机后取下钢管并在850℃保温30分钟，冷至室温即可获得微晶玻璃复合钢管。在钢管内壁形成的微晶玻璃层表面光洁无裂纹，硬度为14250HV。微晶玻璃内衬钢管的压溃强度为250MPa，室温下在20％H2SO4中的失重为0.00067mg/cm2.h。
Claims (1)
1、一种防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将下述原料以如下的重量百分比均匀混合：
铁矿尾砂 石英砂 萤石 生石灰 苏打粉 氧化镁 长石 钛白粉
20-65％ 15-40％ 1-5％ 5-10％ 5-8％ 5-10％ 0-20％ 1-3％
(2)将上述混合后的原料在1300--1500℃下熔化；
(3)将钢管装入离心机，打开感应加热器电源，预热钢管至300～600℃，开动离心机并使其以600--2000转/分钟的速度旋转；
(4)切断感应加热电源，保持离心机匀速旋转并将上述第(2)步的玻璃熔体注入钢管，玻璃熔体加入量与钢管的重量比为0.2-0.4∶1；
(5)待复合钢管冷至700℃后，打开感应加热电源，使复合钢管在600-900℃保温5-20分钟；
(6)停机后取下钢管并在退火炉中于700～900℃保温25～50分钟，冷却至室温，制得防腐耐磨的微晶玻璃内衬复合钢管。
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