RU2062816C1

RU2062816C1 - Method for production of diffuse zinc coating on steel tubes

Info

Publication number: RU2062816C1
Application number: RU93054259A
Authority: RU
Inventors: Илья Ефимович Митников; Александр Сергеевич Вавилин; Евгений Васильевич Проскуркин; Виктор Владимирович Сергеев; Геннадий Лаврентьевич Канов; Аскольд Михайлович Меньщиков; Василий Макарович Гладуш; Валерий Ибрагимович Королев; Леонид Андреевич Мироненко; Сергей Васильевич Зехов; Николай Павлович Солошенко
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: production of diffuse zinc coating. SUBSTANCE: method involves zinc plating in melt, cooling and diffuse roasting. Before diffuse roasting takes place tubes are treated in solution which contains (g/l): phosphoric acid 50-120, liquid glass 2-5, zinc oxide 0.1-1, fireproof silicates 0.2-0.8. Said diffuse roasting is carried out within 1-9 min at 610-650 C. During said roasting tubes are rotated at rate 4-8 r.p.m. EFFECT: improves efficiency of the method. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области обработки металлов немеханическими способами и может быть использовано при диффузионных способах обработки поверхности металлических изделий, в частности при нанесении цинкового покрытия на наружную и внутреннюю поверхности труб, используемых в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленностях для защиты от общей и питтинговой коррозии и др. The invention relates to the field of metal processing by non-mechanical methods and can be used in diffusion methods of surface treatment of metal products, in particular when applying a zinc coating to the outer and inner surfaces of pipes used in the chemical, petrochemical and oil refining industries to protect against general and pitting corrosion, etc. .

Известен способ, при котором остальные изделия подготавливают, цинкуют, а затем подвергают диффузионному отжигу при температуре 482 510^oC в течение 45 мин. Этого времени достаточно для того, чтобы произошло взаимодействие железа в цинке (Патент США N 2986808, кл. C 23 C, 1961). При использовании этого способа наблюдаются большие потери цинка за время длительного диффузионного отжига.A known method in which the remaining products are prepared, galvanized, and then subjected to diffusion annealing at a temperature of 482 510 ^o C for 45 minutes This time is sufficient for the interaction of iron in zinc to occur (US Patent N 2986808, class C 23 C, 1961). When using this method, large losses of zinc are observed during prolonged diffusion annealing.

Известен способ диффузионного цинкования труб, который включает цинкование в расплаве, извлечение из расплава и диффузионный отжиг при температуре 500 550^oC в течение 10 15 мин. (Проскуркин Е.В. и Горбунов Н.С. Диффузионные цинковые покрытия. М. Металлургия, 1972, с.180 - 181).A known method of diffusion galvanizing pipes, which includes galvanizing in the melt, extraction from the melt and diffusion annealing at a temperature of 500 550 ^o C for 10 15 minutes (Proskurkin E.V. and Gorbunov N.S. Diffusion zinc coatings. M. Metallurgy, 1972, p. 180 - 181).

Покрытие, полученное этим способом характеризуется низкой стойкостью против питтинговой и общей коррозии из-за продолжительного времени отжига в период которого цинк диффундирует в металл основы. Продолжительный отжиг покрытия приводит к необходимости применения проходных печей повышенной протяженности. The coating obtained by this method is characterized by low resistance to pitting and general corrosion due to the long annealing time during which zinc diffuses into the base metal. Prolonged annealing of the coating necessitates the use of continuous furnaces of extended length.

Задачей изобретения является разработка способа получения диффузионного цинкового покрытия на трубах, обеспечивающего повышение качества покрытия при одновременном снижении потерь цинка, в процессе отжига, а также уменьшение затрат времени на отжиг. The objective of the invention is to develop a method for producing a diffusion zinc coating on pipes, providing an increase in the quality of the coating while reducing zinc losses during the annealing process, as well as reducing the time spent on annealing.

Поставленная задача решена так, что в способе, включающем цинкование труб в расплаве, извлечение их из расплава, охлаждение, диффузионный отжиг. The problem is solved so that in a method comprising galvanizing pipes in a melt, removing them from the melt, cooling, diffusion annealing.

Перед отжигом трубы обрабатывают в растворе, состава, г/л:
Фосфорная кислота 50 120
Жидкое стекло 2 5
Окись цинка 0,1 1
Огнеупорные силикаты 0,2 0,8
(например, магнезитпудра или огнеупорная глина)
Вода до 1 л,
а диффузионный отжиг проводят при температуре 610 650^oC в течение 1 9 мин. при этом в процессе диффузионного отжига стальные изделия подвергают вращению со скоростью 4 8 об./мин.Before annealing, the pipes are treated in solution, composition, g / l:
Phosphoric Acid 50 120
Liquid glass 2 5
Zinc oxide 0.1 1
Refractory silicates 0.2 0.8
(e.g. magnesite powder or refractory clay)
Water up to 1 liter
and diffusion annealing is carried out at a temperature of 610,650 ^o C for 1 to 9 minutes while in the process of diffusion annealing, steel products are subjected to rotation at a speed of 4-8 rpm.

Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что перед отжигом трубы обрабатывают в растворе, указанного состава, диффузионный отжиг проводят при более высокой температуре и в течение менее продолжительного времени. При этом в процессе отжига стальные трубы подвергают вращению со скоростью 4 8 об./мин. The difference of the proposed method from the prototype is that before annealing the pipes are processed in a solution of the specified composition, diffusion annealing is carried out at a higher temperature and for a shorter time. Moreover, during the annealing process, the steel pipes are subjected to rotation at a speed of 4-8 rpm.

Технический результат от использования предложенного способа заключается в повышении качества покрытия при одновременном снижении потерь цинка и достигается за счет того, что при дополнительной обработке в предлагаемом составе перед отжигом на поверхности полученного из расплава покрытия образуется защитная пленка. Взаимодействие последней с покрытием при отжиге труб способствует равномерному формированию продуктов коррозии, препятствующих контакту покрытия с агрессивными средами в процессе эксплуатации труб в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленностях. Кроме того, поскольку защитная пленка повышает термостойкость покрытия, возникает возможность повышения температуры отжига с одновременным снижением его продолжительности. Указанное также способствует уменьшению потерь цинка при отжиге, поскольку термостойкие огнеупорные силикаты снижают выгорание цинка. The technical result from the use of the proposed method is to improve the quality of the coating while reducing zinc loss and is achieved due to the fact that with additional processing in the proposed composition before annealing on the surface of the coating obtained from the melt, a protective film is formed. The interaction of the latter with the coating during annealing of the pipes contributes to the uniform formation of corrosion products that impede the contact of the coating with aggressive media during the operation of pipes in the chemical, petrochemical and oil refining industries. In addition, since the protective film increases the heat resistance of the coating, it becomes possible to increase the annealing temperature while reducing its duration. This also helps to reduce zinc loss during annealing, since heat-resistant refractory silicates reduce the burning of zinc.

Однако вследствие того, что при диффузионном отжиге происходит подплавление цинка и без вращения трубы цинк может стекать с ее поверхности. Трубу вращают со скоростью 4 8 об./мин. при которой оплавляемый цинк равномерно распределяется по поверхности трубы и диффундирует в ее поверхность. However, due to the fact that during diffusion annealing, zinc is melted and, without rotation of the pipe, zinc can drain from its surface. The pipe is rotated at a speed of 4 to 8 rpm. in which the molten zinc is evenly distributed over the surface of the pipe and diffuses into its surface.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Стальные трубы обезжиривают, травят, промывают, флюсуют, цинкуют в ванне с расплавом, охлаждают в воде и обрабатывают в предлагаемом растворе. Затем проводят диффузионный отжиг оцинкованных труб в проходных печах при температуре 610 - 650^oC в течение 1 9 мин с одновременным их вращением со скоростью 4 - 8 об. /мин.The proposed method is as follows. Steel pipes are degreased, pickled, washed, fluxed, galvanized in a bath with a melt, cooled in water and treated in the proposed solution. Then carry out diffusion annealing of galvanized pipes in continuous furnaces at a temperature of 610 - 650 ^o C for 1 9 min with their simultaneous rotation at a speed of 4 - 8 about. / min

Предлагаемый и известные способы были опробованы на образцах-сегментах размером 60x25x5мм, вырезанных из насосно-компрессорных труб (НКТ), диаметром 60 мм, толщиной стенки 5 мм, марки стали 36Г2С. Для проведения экспериментов были приготовлены следующие составы растворов. При этом в процессе получения растворов были использованы материалы по следующим ГОСТам:
Фосфорная кислота ГОСТ 10678-76
Жидкое стекло ГОСТ 13078-81
Окись цинка ГОСТ 202-76
Силикаты огнеупорные
(магнезит в виде пудры).The proposed and well-known methods were tested on specimen segments measuring 60x25x5mm, cut from tubing, 60 mm in diameter, 5 mm wall thickness, 36G2S steel grade. For the experiments, the following solution compositions were prepared. Moreover, in the process of obtaining solutions, materials were used according to the following GOSTs:
Phosphoric acid GOST 10678-76
GOST 13078-81 liquid glass
Zinc oxide GOST 202-76
Refractory silicates
(magnesite in the form of powder).

При опробовании предлагаемого и известного способов образцы обезжиривали в в растворе, содержащем масс. NaOH 10, Na₂CO₃-5, при температуре 50^oC в течение 10 мин.When testing the proposed and known methods, the samples were degreased in a solution containing mass. NaOH 10, Na ₂ CO ₃ -5, at a temperature of 50 ^o C for 10 minutes

Промывку после обезжиривания проводили в протоке холодной воды в течение 2 мин. Washing after degreasing was carried out in a flow of cold water for 2 minutes.

Травление в обоих случаях проводили при комнатной температуре и растворе следующего состава, г/л: соляная кислота 120, ингибитор ПКУМ-1. Etching in both cases was carried out at room temperature and with a solution of the following composition, g / l: hydrochloric acid 120, PKUM-1 inhibitor.

Продолжительность травления 20 мин. Duration of etching is 20 minutes.

Промывку после травления проводили в холодной воде в течение 5 мин. Washing after etching was carried out in cold water for 5 min.

Флюсование проводили в растворе, состава, г/л: хлористый цинк 550, хлористый аммоний 100, эмульгатор 1, вода до 1 л. Fluxing was carried out in a solution, composition, g / l: zinc chloride 550, ammonium chloride 100, emulsifier 1, water up to 1 liter.

Сушку офлюсованных образцов проводили при температуре 180^oC, в течение 2 мин.Drying fluxed samples was carried out at a temperature of 180 ^o C, for 2 minutes

Цинкование образцов осуществляли в расплаве цинка при температуре 460^oC в течение 1 мин.Galvanization of the samples was carried out in a zinc melt at a temperature of 460 ^o C for 1 min.

После цинкования образцы охлаждали в воде, а затем погружали в предлагаемые растворы (табл.1). After galvanizing, the samples were cooled in water, and then immersed in the proposed solutions (table 1).

Диффузионный отжиг в соответствии с предлагаемым способом проводили при 610, 630, 650^oC с одновременным вращением образцов со скоростью 4, 6, 8 об. /мин. Время выдержки 1, 5, 9 мин.Diffusion annealing in accordance with the proposed method was carried out at 610, 630, 650 ^o C with simultaneous rotation of the samples at a speed of 4, 6, 8 about. / min The exposure time of 1, 5, 9 minutes

Качество покрытия определяли визуально и металлографическим способом. The quality of the coating was determined visually and metallographically.

Потери массы покрытия при отжиге проверяли гравиметрическим способом. Коррозионные испытания проводили в нефтескважинах в течение 800 ч. При этом в нефтескважинах присутствовал сероводород. Результаты коррозионных испытаний определяли визуально и гравиметрическим способом. Испытания каждого из вариантов предлагаемого способа проводили на 6 образцах. Результаты, приведенные в табл. 6, получены при обработке в предлагаемом растворе, соответствующему позиции 2 таблицы 1. При обработке образцов в составах, соответствующих минимальгым и максимальным величинам компонентов (см.поз. 1 и 3 табл.1) были получены анологичные результаты. Как видно из приведенных в таблице 2 данных по предлагаемому способу было получено качественное покрытие при снижении времени затрат на отжиг в 1,66 раза. Потери цинка в процессе диффузионного отжига по предлагаемому способу составляет 43 г/м² поверхности НКТ, что в 1,3 раза меньше известного, составляющего 63 г/м² поверхности. Средняя скорость коррозии оцинкованных образцов, прошедших отжиг по предлагаемому способу, составляет 0,059 г/м² час, а по известному - 0,08 г/м² час, то есть скорость коррозии оцинкованных образцов обработанных по предлагаемому способу в 1,35 раза меньше, чем обработанных по известному. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3The mass loss of the coating during annealing was checked gravimetrically. Corrosion tests were carried out in oil wells for 800 hours. At the same time, hydrogen sulfide was present in oil wells. The results of corrosion tests were determined visually and gravimetrically. Tests of each of the variants of the proposed method was carried out on 6 samples. The results are shown in table. 6, obtained by processing in the proposed solution corresponding to position 2 of table 1. When processing samples in compositions corresponding to the minimum and maximum values of the components (see items 1 and 3 of table 1), similar results were obtained. As can be seen from the data in table 2 for the proposed method, high-quality coating was obtained while reducing the time of annealing costs by 1.66 times. Loss of zinc during diffusion annealing by the proposed method is 43 g / m ² of tubing surface, which is 1.3 times less than the known component of 63 g / m ^{2 of} surface. The average corrosion rate of galvanized samples, annealed by the proposed method, is 0.059 g / m ² hour, and by the known - 0.08 g / m ² hour, that is, the corrosion rate of galvanized samples processed by the proposed method is 1.35 times lower. than processed according to the known. TTT1 TTT2 TTT3

Claims

A method of obtaining a diffusion zinc coating on steel pipes, including galvanizing in the melt, extraction from the melt, cooling and diffusion annealing, characterized in that before annealing the pipes are treated in a solution containing, g / l:
Phosphoric Acid 50-120
Liquid glass 2-5
Zinc oxide 0.1-1.0
Refractory silicates 0.2-0.8
and diffusion annealing is carried out at 610-650 ° C for 1-9 minutes, while in the process of diffusion annealing, the pipes are rotated at a speed of 4-8 rpm.