CN112662248A - 一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了螺栓技术领域的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓及其制造方法，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液70‑80份，聚苯胺乳液10‑20份，片状填料10‑15份，粉状填料20‑30份，二丙二醇丁醚5‑8份，消泡剂1‑2份；本发明通过加入聚苯胺乳液和片状填料，云母氧化铁和不锈钢片重叠排列在涂料中，形成较为致密的片状填料层，有效降低了外界介质的渗入量，对管片螺栓本体起到防腐蚀作用；聚苯胺乳液可以钝化金属，形成致密的金属氧化膜，有效降低了金属的腐蚀量，提高对管片螺栓本体的保护作用；通过在涂料中添加石墨烯，有利于电流的连通，阻碍了腐蚀性介质向管片螺栓本体的渗透，提高了对管片螺栓的防腐蚀效果。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓技术领域，具体为一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓及其制造方法。
背景技术
管片螺栓分为环向、纵向。有的设计中环向和纵向规格一致。有的设计中环向和纵向采用两种规格，甚至两种强度等级。一般而言，环向管片螺栓的长度长于纵向管片螺栓。在隧道建设中，有一种设备从事始发和掘进的机器叫盾构机，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌等功能；但盾构机在隧道衬砌时，是以几块管片进行拼装的，有一种螺丝起连接紧固作用，组装形成园柱形的管道，管片就是圆柱形的墙体；开挖时可有效控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，将各管片组合在一起，形成管道，这种设计成一种直线形或者有一定弧形的紧固连接件，就是管片螺栓。管片螺栓分为环向、纵向。有的设计中环向和纵向规格一致。有的设计中环向和纵向采用两种规格，甚至两种强度等级。一般而言，环向管片螺栓的长度长于纵向管片螺栓。
管片螺栓表面处理的好坏至关重要。因为管片螺栓安装在地下，起到连接管片的作用。它所处的环境潮湿，容易引起螺栓的腐蚀造成生锈。所以，如果螺栓的表面处理未能达到设计要求，造成螺栓在使用过程中生锈等现象，腐蚀到螺栓内部后将影响到螺栓的机械性能及其抗拉强度；
现有技术中的常用富锌涂料对管片螺栓表面予以涂覆以达到防腐蚀的目的，但该类涂料中锌含量往往大于80％，但涂层中锌粉含量过高时，易导致涂层多孔、附着力下降，导致该类涂料的防腐蚀性能较为一般。
因此提出一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓及其制造方法，以解决上述背景技术中提出问题。
为实现上述目的，本发明提供如下方案予以实现：包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液70-80份，聚苯胺乳液10-20份，片状填料10-15份，粉状填料20-30份，二丙二醇丁醚5-8份，消泡剂1-2份。
优选的，丙烯酸乳液75份，聚苯胺乳液15份，片状填料12份，粉状填料25份，二丙二醇丁醚6份，消泡剂1.5份。
优选的，所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合。
优选的，所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm。
优选的，所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合。
优选的，所述消泡剂为BYK-022、BYK-011、BYK-093中的至少一种。
本发明还提供了一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，具体包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理30-40min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1000-1500r/min的转速搅拌20-30min，并静置1-2h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1200-1800r/min的转速搅拌30-45min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，得到目标产物。
优选的，所述步骤(5)中，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min。
本发明的有益效果是：
本发明通过将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理，可充分去除管片螺栓本体表面的油污，通过加入石英砂的，在超声处理过程中，石英砂与管片螺栓本体不断摩擦，有利于快速去除其表面的杂质，便于后续涂料附着在管片螺栓本体上；
本发明通过加入聚苯胺乳液和片状填料，云母氧化铁和不锈钢片均匀在分散在聚苯胺乳液中，并通过丙烯酸乳液粘附在聚苯胺乳液中，此时，云母氧化铁和不锈钢片重叠排列在涂料中，形成较为致密的片状填料层，有效降低了外界介质的渗入量，对管片螺栓本体起到防腐蚀作用；同时，聚苯胺乳液可以钝化金属，在聚苯胺和金属的界面处形成致密的金属氧化膜，对云母氧化铁、不锈钢片和管片螺栓本体均起到钝化作用，有效降低了金属的腐蚀量，提高对管片螺栓本体的保护作用；
传统的富锌涂层随着腐蚀反应的进行，锌粉被氧化成锌盐，使得涂层的导电性下降，降低了锌的利用率，很难达到牺牲阳极去保护阴极的效果，即对管片螺栓本体的防腐蚀效果减弱，本发明通过在涂料中添加石墨烯，石墨烯具有较好的导电性，均匀分布的石墨烯具有很好的连通效果，有利于电流的连通，阻碍了腐蚀性介质向管片螺栓本体的渗透，提高了对管片螺栓的防腐蚀效果；
综上所述，依照本发明中的制造方法所得到的管片螺栓，其防腐蚀性能优良。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液70份，聚苯胺乳液10份，片状填料10份，粉状填料20份，二丙二醇丁醚5份，消泡剂1-2份。
所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合；所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm；所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合；所述消泡剂为BYK-022。
上述长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，具体包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理30min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1000r/min的转速搅拌20min，并静置1h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1200r/min的转速搅拌30min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min，得到目标产物。
实施例2
一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液72份，聚苯胺乳液12份，片状填料12份，粉状填料22份，二丙二醇丁醚6份，消泡剂1份。
所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合；所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm；所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合；所述消泡剂为BYK-022。
上述长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，具体包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理30min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1200r/min的转速搅拌20min，并静置1h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1400r/min的转速搅拌30min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min，得到目标产物。
实施例3
一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液75份，聚苯胺乳液15份，片状填料12份，粉状填料25份，二丙二醇丁醚6份，消泡剂1.5份。
所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合；所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm；所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合；所述消泡剂为BYK-011。
上述长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，具体包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理35min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1200r/min的转速搅拌25min，并静置1.5h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1500r/min的转速搅拌40min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min，得到目标产物。
实施例4
一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液78份，聚苯胺乳液18份，片状填料13份，粉状填料27份，二丙二醇丁醚7份，消泡剂2份。
所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合；所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm；所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合；所述消泡剂为BYK-093。
上述长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，具体包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理35min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1500r/min的转速搅拌30min，并静置1.5h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1500r/min的转速搅拌40min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min，得到目标产物。
实施例5
一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液80份，聚苯胺乳液20份，片状填料15份，粉状填料30份，二丙二醇丁醚8份，消泡剂2份。
所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合；所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm；所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合；所述消泡剂为BYK-093。
上述长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，具体包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理40min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1500r/min的转速搅拌30min，并静置2h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1800r/min的转速搅拌45min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min，得到目标产物。
结果检测
试验方法：将依照本发明实施例1至实施例5中的制造方法制得的五组管片螺栓，每组管片螺栓分为两份，其中一份浸泡于5％的氯化钠溶液，另一份浸泡于5％的硫酸溶液中，测试60天，将市面上售卖的管片螺栓也分为两组，按照上述方式检测，观察管片螺栓的腐蚀情况。具体数据如下表所示。
表1腐蚀结果
| 组别 | 5％的氯化钠溶液 | 5％的硫酸溶液 |
| 实施例1 | 涂层完好，无腐蚀 | 涂层完好，无腐蚀 |
| 实施例2 | 涂层完好，无腐蚀 | 涂层完好，无腐蚀 |
| 实施例3 | 涂层完好，无腐蚀 | 涂层完好，无腐蚀 |
| 实施例4 | 涂层完好，无腐蚀 | 涂层完好，无腐蚀 |
| 实施例5 | 涂层完好，无腐蚀 | 涂层完好，无腐蚀 |
| 对照组 | 涂层少量脱落，轻微腐蚀 | 涂层大量脱落，中度腐蚀 |
由表1可以看出，通过本发明中的制造方法制得的管片螺栓，其防腐蚀性能明显优于市面上售卖的管片螺栓。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该一种高强度制动钳密封件的制造方法仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，其特征在于，包括管片螺栓本体和涂料，涂料包括以下重量份原料：丙烯酸乳液70-80份，聚苯胺乳液10-20份，片状填料10-15份，粉状填料20-30份，二丙二醇丁醚5-8份，消泡剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，其特征在于，丙烯酸乳液75份，聚苯胺乳液15份，片状填料12份，粉状填料25份，二丙二醇丁醚6份，消泡剂1.5份。
3.根据权利要求2所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，其特征在于，所述片状填料包括云母氧化铁和不锈钢片，且云母氧化铁和不锈钢片按质量比1:1混合。
4.根据权利要求3所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，其特征在于，所述云母氧化铁和不锈钢片的厚度均小于2μm。
5.根据权利要求1所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，其特征在于，所述粉状填料包括锌粉、铝粉和石墨烯，且锌粉、铝粉和石墨烯按质量比10:3:1混合。
6.根据权利要求1所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓，其特征在于，所述消泡剂为BYK-022、BYK-011、BYK-093中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，其特征在于，制造方法包括以下步骤：
(1)将管片螺栓本体、石英砂放入乙醇中超声处理30-40min，取出管片螺栓本体并烘干；
(2)将聚苯胺乳液、片状填料和10％的丙烯酸乳液放入搅拌机中以1000-1500r/min的转速搅拌20-30min，并静置1-2h，得到混合液A；
(3)将余下的90％的丙烯酸乳液、粉状填料放入搅拌机中以1200-1800r/min的转速搅拌30-45min，得到混合液B；
(4)将混合液A放入混合液B中，并加入消泡剂和二丙二醇丁醚，均匀搅拌得到涂料；
(5)将步骤(4)中的涂料均匀涂敷在步骤(1)中的管片螺栓本体的表面，得到目标产物。
8.根据权利要求7所述的一种长效抗应力腐蚀断裂管片螺栓的制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，用涂料反复涂覆三次管片螺栓本体，每次间隔20min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210416 |
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