CN1244917A - 流管衬里 - Google Patents

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Abstract

一种流管(10)具有一个金属外管(12)并用ETFE氟聚合物加装了衬里(26),该衬里即使在高温下也可耐化学腐蚀和机械损伤。将金属管(12)的内表面(22)用结合金属(28)涂布,该结合金属(28)可牢固地结合在外金属管(12)上并也与ETFE氟聚合物形成强的结合。在涂布结合金属(28)之后,模制一个一定厚度的ETFE氟聚合物层,以形成一个流管(10)的内衬里。

Description

流管衬里
将流管用ETFE氟聚合物加装衬里，以抵抗管中所承载液体的腐蚀作用。在涂布该聚合物涂层之前，管的表面最好先用对ETFE氟聚合物具有比碳钢或不锈钢更高亲和力的金属涂布。
乙烯和四氟乙烯的共聚物(一种ETFE氟聚合物)是由杜邦公司生产的，以名为TEFZEL的商标出售。该聚合物也由其它公司生产并以各种不同的商品名出售。该聚合物甚至在至少300°F的条件下仍具有高的耐化学腐蚀和耐机械磨损性能。这种对化学和机械碰撞的抗性使它成为需要保护金属的各种应用中的良好的衬里材料，以保护金属免遭化学或机械损耗。
TEFZEL，即ETFE氟聚合物在室温下对许多类型的金属显示出良好的结合强度，这些金属包括304不锈钢，耐蚀镍基合金，碳钢和其它金属。这种结合表现出随着温度的升高和对水曝露的增多有逐渐减弱的趋势。高温和暴露于水二者共同作用可使这种ETFE氟聚合物与金属的结合很快破裂。这一结合的减弱是由于水透过ETFE氟聚合物并侵袭ETFE和金属壁之间的结合而引起的。
本发明提供了一种牢固地结合于金属上的ETFE氟聚合物涂层，可用于很多类型的管中，包括流管。这些管子通常用碳钢或不锈钢制成。将这些聚合物直接涂布在这些管子上并不能提供一种令人满意的对使用损耗具有足够抵抗力的结合层。将基体管上涂布一薄的另一种金属层，该金属对由杜邦公司以商标TEFZEL出售的和由其它公司生产和出售的ETFE氟聚合物具有强的结合性，即可在管中形成一种耐用、耐损伤、不会破裂的涂层。具体地说，用于涂布流管内表面的方法包括在不锈管的内表面上加上一薄层沉积的铝，然后在管的内表面上通过旋转模制或用熔化的ETFE氟聚合物模制进行涂布，从而在内表面上形成一薄层，以抵御化学和机械损伤。
在本发明的一种方式中，由同一个电源供电的电容片和在某些情况下与屏蔽片一起作为电极，以适当的方式支撑于ETFE衬里中被用于磁性液流测量，并被连接于一个回路中提供管中液体流速的指示。
具有可保持ETFE氟聚合物处于固定位置的表面结合力是很重要的，在很大的温度差别情况下更是如此。例如，ETFE的热胀系数是大多数金属的10倍，当ETFE被加热并被模制在固定位置而被冷却至室温后，金属与ETFE氟聚合物的结合就会受到应力，并且在用ETFE作衬里的流管被用于高温环境而被冷却时，特别是在有水存在时情况下也是这样。因而需要防止衬里形成裂缝，以防止水渗过ETFE而在加热时在衬里和管壁之间产生蒸汽压力而使衬里破裂。通过涂布一个结合牢固的与ETFE氟聚合物具有亲和性或与其紧密结合的金属涂层，如铝涂层，可使所说的结合层寿命延长，从而使该聚合物的固有性质，如耐磨损和耐化学腐蚀的特性在流体测量器中得到发挥。
附图简要说明：
图1为一典型的具有本发明的内衬里或涂层的流体测量管的侧视图。
图2是图1中沿2-2线的截面图。
图3是图形标示处于按照本发明的给流管加装衬里过程第一个步骤中的流管的端视图。
图4是流管的端视图，并图示了给管子加装ETFE氟聚合物衬里的最后过程。
图中，用一外金属管12构建一个电容偶联的磁流体测量管，标示为10，所说的外金属管最好为不锈钢或一些其它实心的非磁性金属制成的并且具有很强的抗腐蚀性，它可用适当的端凸缘14被定位在流管上，该流管承载从室温水到高温高腐蚀性化学品的液体。该流体测量管是用适当的电容片16制成的，也可使用与电容片16加有相同电压并以适当方式绝缘于和支撑于金属管12和电容片16的屏蔽片30。导线18用于电容片16与感应电路的连接，以及与电容片具有相同电压的屏蔽片与电压源的连接，这是公知的。围绕导线18的导管31被用于屏蔽片与电路33的连接。电容片16位于流管腔或流径20的相互相反的两边，屏蔽片30被安装或埋植于与管的内表面22结合的绝缘材料衬里26中(图3)。
本发明包括ETFE氟聚合物衬里26。这一衬里26，如图所示，包埋或围绕着电容片16和屏蔽片30。
为了使形成衬里层26的ETFE氟聚合物材料与金属管12的内表面22高强度长时间地结合，将不锈钢管12的内表面进行处理，使其具有一个可与ETFE氟聚合物牢固结合的成为基体表面的薄膜或薄层28。如本文所述，该结合材料层是铝薄层。
结合材料层28的施工，如图3中的步骤40所示，是用已知的技术进行的，例如用火焰喷涂(flame spraying)42加上一个很薄的薄层，以形成一个不锈钢管12上的高可靠性的结合层。在管子的内表面22上进行铝薄层施工的其它技术包括真空沉积，喷涂，蒸汽沉积，由44所示的爆破线涂布(explosive wire coating)等等。所选用的方法应确保一个薄的、具有一个接受ETFE氟聚合物表面的、牢固结合的金属层28的形成。爆破线涂布44是一公知的技术，并特别适用于这一应用。该铝结合材料层可被氧化，从而出现一个氧化铝薄膜，然后进行随后的ETFE氟聚合物层26的结合。
电容片16和屏蔽片30被安装于管内，并且如图4所示，ETFE氟聚合物在金属管12的内表面上被模制成薄层，以形成ETFE氟聚合物层26。旋转模制(rotational molding)对于ETFE氟聚合物在金属上或其它材料上形成结合层来说是公知的技术。可以使用可使ETFE被模制到管内固定位置上的其它模制方法，如离心模制(spin molding)，或者ETFE可被模制成套筒并滑落至管中。作为一个任选步骤，管和材料可被加热至足够的温度，以激活ETFE树脂和铝结合层之间的结合性能。为了结合至管上，ETFE必需被加热至或非常接近于熔点，并将管子---它为优良的热导体---加热至所需温度。如果使用预先模制的ETFE管，内部压力将被加热的材料推向铝结合层。在这一过程之后，将管子象任一种其它流管那样进行处理并投入使用。
ETFE氟聚合物，如上文所述，与大多数金属相比具有相当大的热胀系数，从而使ETFE氟聚合物与金属的结合在从旋转模制过程的温度冷却之后受到应力，旋转模制过程的温度通常在580°F至590°F之间。冷却至室温对于这一结合层造成很大的应力，易于将ETFE氟聚合物层从金属管12的表面22上拉脱。但是，当具有在薄结合材料层和ETFE氟聚合物之间的结合时，该结合层不被破坏。电容片16和屏蔽片30保持在原来位置，水或其它材料不能渗入聚合物衬里和金属管12之间。
如果衬里26实际上已从金属管12上脱落，校准因素就会由于内经的变化而发生变化，这是不能接受的。这些变化使流体测量器的输出不准确。如果衬里26从金属上分离，在旋转模制过程中埋植于衬里26的电容片16和屏蔽片30将随着衬里26而发生移动，并不再严格地保持在原位。由于压力的波动引起的电极运动而产生信号噪音，这也引起测量不准确。
电容片16和屏蔽片30可由不锈钢、耐蚀镍基合金或其它金属制成，但为改善ETFE氟聚合物与这些片状物之间的粘合，这些片状物最好是由铝涂敷的材料或铝和铝合金制成的。这将防止由于ETFE氟聚合物和这些片状物之间结合的破裂而引起的信号噪音的产生。
也应指出的是，结合金属或结合材料薄层的沉积是通过已知技术进行的，例如火焰喷涂、真空沉积、蒸汽沉积、喷涂和其它已知技术例如爆破线涂布，从而在金属管的内部并另外在电容和屏蔽片上形成一个牢固结合的金属涂层，该金属涂层本身可与ETFE氟聚合物紧密结合。
用作结合涂层的材料最好为铝，它表现出对ETFE氟聚合物具有良好的结合性能。
聚合物层26的厚度通常在小型管(0.5-1英寸直径)的约1/16英寸至大型管(20至36英寸直径)的1/4英寸之间，并且不仅仅是一个非常薄的绝缘层，而且是一个被用作抵抗化学侵蚀和机械磨损的涂层。
可以使用纯铝管，但不是优选的，因为其耐化学腐蚀性差，并且由于其低阻性引起的涡流与磁场发生干扰。可以使用其它形式的沉积铝。本技术可用于具有与液体接触的金属电极的常规的磁流体测量器，阀门，有衬里的管子或承载各种液体的管子，有衬里的容器以及各种类型的流体测量器。粘合在结合材料层上的ETFE氟聚合物涂层可使管子或容器用廉价的、低化学抗蚀性的金属来制作，所述的结合材料层结合在一支撑结构上。
虽然本发明已通过优选的实施方案进行了描述，本领域的普通技术人员将会看到，在不脱离本发明的精神和范围的条件下可以在形式上或细节上进行改变。

Claims (20)

1、一种用于承载腐蚀性材料的封装物，其包括一个金属外壳，一个在其上涂布一薄的结合金属涂层的外壳内表面，从而提供一个结合层界面，和一个结合于暴露表面的ETFE氟聚合物内衬里，从而提供一个金属外壳的衬里。
2、按照权利要求1所述的封装物，其中该结合金属包括一个薄的铝涂层。
3、按照权利要求1所述的封装物，其中该结合金属是沉积在该封装物的内表面上的。
4、按照权利要求1所述的封装物，其中该外壳是用于承载流经一管子的液体的管子并包括埋植于内涂层中的电容片在需要的情况下的屏蔽片，所说的电容片位于外壳的径向上相反的两边，并具有连接于一回路的终端来测量通过管子的流体。
5、按照权利要求4所述的封装物，其中所说的ETFE氟聚合物材料所形成的衬里层的厚度为至少1/6英寸。
6、按照权利要求1所述的封装物，其中所述的外壳是用于承载液流的流管，该流管具有一个形成结合金属层的铝层。
7、按照权利要求1所述的封装物，其中所述的薄的结合材料层包括一个火焰喷涂的铝层，该铝层具有一个其上粘合ETFE氟聚合物的氧化的外表面。
8、一种用于承载腐蚀性液体的流管，包括一个金属管，一个具有另一个结合金属层的管内表面，该结合金属由铝组成并涂布在所说的管内表面上，和一个具有所需厚度的结合于暴露表面的ETFE氟聚合物内衬里。
9、按照权利要求8所述的流管，其中，所述结合金属是沉积在管内表面上的。
10、按照权利要求8所述的流管，其中，该流管包括一对埋植于并结合于内衬里的电容片。
11、按照权利要求10所述的流管，其中，该流管包括一对位于电容片和金属管内表面之间的屏蔽片，并且一电压源连接于该屏蔽片上，以保持屏蔽片具有基本上与电容片相同的电压。
12、按照权利要求11所述的流管，其中，所说的电容片和屏蔽片是由铝制成的。
13、按照权利要求11所述的流管，其中，所说的电容片和屏蔽片是由金属制成的并涂有铝。
14、一种制作具有聚合物衬里的管子的方法，包括以下步骤：选择具有适当尺寸和一个内表面的管子；在管子的内表面上涂布一结合金属层；和在结合金属上形成一个所需厚度的聚合物材料层。
15、按照权利要求14所述的方法，其中，所说的聚合物材料包括一种ETFE氟聚合物，它在结合金属被涂布在管子的内表面之后被旋转模制在管子的内表面上。
16、按照权利要求14所述的方法，其中，所说的聚合物材料包括一种ETFE氟聚合物，并且其中所说的形成步骤包括在管子中沉积一个ETFE聚合物层，且加热处理管子、结合金属和沉积的ETFE氟聚合物层，其温度足以使ETFE氟聚合物层与结合金属结合。
17、按照权利要求14所述的方法，其中，涂布结合金属层的步骤包括形成一个铝层。
18、按照权利要求14所述的方法，其中，在管子的内表面涂布结合金属层的步骤包括涂布一个铝层，并且在该结合金属层上形成聚合物材料层之前允许该铝层的外表面进行氧化。
19、按照权利要求17所述的方法，其中，该涂布步骤包括在管子的内表面上火焰喷涂铝层的步骤。
20、按照权利要求17所述的方法，其中，该涂布步骤包括在管子的内表面上进行爆破线沉积铝层的步骤。
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