本發(fā)明涉及金屬材料渡覆領(lǐng)域，具體涉及一種抗腐蝕鍋爐管及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，鍋爐管主要用來制造水冷壁管、沸水管、過熱蒸汽管、煙管及拱磚管等，使用溫度一般在350℃以下。鍋爐管使用時(shí)經(jīng)常處于高溫和高壓條件，鍋爐管在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟?，易發(fā)生氧化和腐蝕。為了提高鍋爐管的耐高溫、抗腐蝕性能，常用的方法是在鍋爐管外表面涂覆一層保護(hù)層，保護(hù)層的材料主要有：有機(jī)高分子材料、合金材料和無(wú)機(jī)材料。其中，有機(jī)高分子材料在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用容易分化，失去原有性能，降低鍋爐管的持久性；合金材料耐磨、耐氧化、和管體具有很強(qiáng)的結(jié)合力，是應(yīng)用較多的保護(hù)層；無(wú)機(jī)材料雖然耐高溫抗腐蝕，但是同時(shí)也具有高隔熱性能，降低了鍋爐管傳遞熱量的性能。

中國(guó)專利CN201610681551.8公開了一種鍋爐管及其制作工藝，該涂層材料由下列組分組成，鋇，鉬，銫，鋰，鉛，鋁，硼，碳，鐵，鎳，鎂為余量。但是該專利采用重金屬鉛污染環(huán)境、降低鍋爐管的安全性，活潑金屬鎂的添加增加了鍋爐管制造過程的難度。

因此，為解決上述問題，需要一種工藝簡(jiǎn)單、耐高溫、抗腐蝕、管體和外涂層結(jié)合力強(qiáng)的鍋爐管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供一種抗腐蝕鍋爐管及其制備方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種抗腐蝕鍋爐管，包括管體和外涂層，制備外涂層的原料及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：硅酸鋁、40％～50％，磷酸二氫鋁溶液、20％～30％，C、10％～18％，Ti、7％～14％，Nb、0.5％～1.5％，Pd、0.5％～1.5％；其中，硅酸鋁的粒徑為100μm～150μm；C的粒徑為50μm～100μm；Ti的粒徑為50μm～100μm；Nb的粒徑為2μm～4μm；Pd的粒徑為2μm～4μm；

其中，本發(fā)明中超細(xì)硅酸鋁具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在涂料中，使涂料具有很好的懸浮性，防止了涂料出現(xiàn)固體成分沉底及涂料分層現(xiàn)象；硅酸鋁能縮短涂料的表面干燥時(shí)間，同時(shí)具有優(yōu)良的耐高溫性能和抗腐蝕性能，但是硅酸鋁的低導(dǎo)熱系數(shù)阻礙了其傳遞熱量；C和Ti具有較好的導(dǎo)熱性能，添加在硅酸鋁中，提高外涂層的耐高溫性能，同時(shí)提高外涂層的導(dǎo)熱性能；Nb和Pd的添加，增強(qiáng)了外涂層的強(qiáng)度；磷酸二氫鋁溶液作為粘結(jié)劑，增加了外涂層的原料之間的相容性，同時(shí)增強(qiáng)外涂層與管體之間的結(jié)合力。

進(jìn)一步地，管體的材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼。

進(jìn)一步地，磷酸二氫鋁溶液的比重為：1.35～1.45。

本發(fā)明的另一個(gè)目的，在于提供一種上述抗腐蝕鍋爐管的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，管體表面處理：采用有機(jī)溶劑將管體表面清洗，去掉附著物，繼續(xù)用鋼絲對(duì)管體表面進(jìn)行打磨，使管體表面無(wú)銹、裂紋和氣孔，清潔度達(dá)到Sa2級(jí)；

步驟S2，涂料制備：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的硅酸鋁、C、Ti、Nb和Pd放入球磨罐中，在100r/min～120r/min轉(zhuǎn)速下球磨混合4h～6h，再加入所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的磷酸二氫鋁溶液，攪拌混合，得到涂料；

步驟S3，淋涂：在噴淋壓力為0.2MPa～0.3Mpa的條件下，將涂料在步驟S1處理后的管體表面噴淋2min～4min，滯留10min～15min，干燥后得到涂層管體；

步驟S4，熔覆：采用激光熔覆技術(shù)，在激光器功率為500W～1000W的條件下，以300mm/min～600mm/min的速度掃描步驟S2得到的涂層管體的表面6min～10min，使涂層管體的涂層與管體表面的薄層同時(shí)熔融、緊密結(jié)合，快速冷卻凝固后，即得抗腐蝕鍋爐管。

進(jìn)一步地，步驟S1中，有機(jī)溶劑為：濃度為1mol/L～3mol/L的丙酮溶液。

進(jìn)一步地，步驟S3中，噴淋的噴嘴直徑為：1.5mm～2mm。

進(jìn)一步地，步驟S3中，涂層管體的涂層厚度為：1mm～2mm。

進(jìn)一步地，步驟S4中，薄層的厚度為：0.5mm～1mm。

進(jìn)一步地，步驟S4中，激光器的光斑直徑為：2mm～4mm。

進(jìn)一步地，步驟S4中，快速冷卻凝固為：在1min～3min內(nèi)將經(jīng)激光熔覆的涂層管體的溫度下降至室溫。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.本發(fā)明制備的抗腐蝕鍋爐管具有耐高溫、抗腐蝕、管體和外涂層結(jié)合力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，其中，本發(fā)明中超細(xì)硅酸鋁具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在涂料中，使涂料具有很好的懸浮性，防止了涂料出現(xiàn)固體成分沉底及涂料分層現(xiàn)象；硅酸鋁能縮短涂料的表面干燥時(shí)間，同時(shí)具有優(yōu)良的耐高溫性能和抗腐蝕性能，但是硅酸鋁的低導(dǎo)熱系數(shù)阻礙了其傳遞熱量；C和Ti具有較好的導(dǎo)熱性能，添加在硅酸鋁中，提高外涂層的耐高溫性能，同時(shí)提高外涂層的導(dǎo)熱性能；Nb和Pd的添加，增強(qiáng)了外涂層的強(qiáng)度；磷酸二氫鋁溶液作為粘結(jié)劑，增加了外涂層的原料之間的相容性，同時(shí)增強(qiáng)外涂層與管體之間的結(jié)合力；

2.本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、方便操作，其中，淋涂工藝使外涂層厚度均勻，激光熔融技術(shù)使外涂層和管體結(jié)合度好。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

一種抗腐蝕鍋爐管，包括管體和外涂層，制備外涂層的原料及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：硅酸鋁、40％，磷酸二氫鋁溶液、30％，C、18％，Ti、10％，Nb、1％，Pd、1％；其中，硅酸鋁的粒徑為100μm；C的粒徑為50μm；Ti的粒徑為50μm；Nb的粒徑為2μm；Pd的粒徑為2μm；磷酸二氫鋁溶液的比重為1.35。

實(shí)施例2

一種抗腐蝕鍋爐管，包括管體和外涂層，制備外涂層的原料及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：硅酸鋁、45％，磷酸二氫鋁溶液、25％，C、15％，Ti、14％，Nb、0.5％，Pd、0.5％；其中，硅酸鋁的粒徑為150μm；C的粒徑為100μm；Ti的粒徑為100μm；Nb的粒徑為4μm；Pd的粒徑為4μm；磷酸二氫鋁溶液的比重為1.45。

實(shí)施例3

一種抗腐蝕鍋爐管，包括管體和外涂層，制備外涂層的原料及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：硅酸鋁、50％，磷酸二氫鋁溶液、20％，C、10％，Ti、7％，Nb、1.5％，Pd、1.5％；其中，硅酸鋁的粒徑為120μm；C的粒徑為80μm；Ti的粒徑為80μm；Nb的粒徑為3μm；Pd的粒徑為3μm；磷酸二氫鋁溶液的比重為1.4。

實(shí)施例4

一種抗腐蝕鍋爐管的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，管體表面處理：采用有機(jī)溶劑將管體表面清洗，去掉附著物，繼續(xù)用鋼絲對(duì)管體表面進(jìn)行打磨，使管體表面無(wú)銹、裂紋和氣孔，清潔度達(dá)到Sa2級(jí)；其中，有機(jī)溶劑為：濃度為1mol/L的丙酮溶液；

步驟S2，涂料制備：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的硅酸鋁、C、Ti、Nb和Pd放入球磨罐中，在100r/min轉(zhuǎn)速下球磨混合6h，再加入所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的磷酸二氫鋁溶液，攪拌混合，得到涂料；

步驟S3，淋涂：在噴淋壓力為0.2MPa的條件下，將涂料在步驟S1處理后的管體表面噴淋4min，滯留10min，干燥后得到涂層管體；其中，噴淋的噴嘴直徑為2mm；涂層管體的涂層厚度為1mm；

步驟S4，熔覆：采用激光熔覆技術(shù)，在激光器功率為500W的條件下，以600mm/min的速度掃描步驟S2得到的涂層管體的表面6min，使涂層管體的涂層與管體表面的薄層同時(shí)熔融、緊密結(jié)合，快速冷卻凝固后，即得抗腐蝕鍋爐管；其中，薄層的厚度為0.5mm；激光器的光斑直徑為2mm；快速冷卻凝固為：在1min內(nèi)將經(jīng)激光熔覆的涂層管體的溫度下降至室溫。

實(shí)施例5

一種抗腐蝕鍋爐管的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，管體表面處理：采用有機(jī)溶劑將管體表面清洗，去掉附著物，繼續(xù)用鋼絲對(duì)管體表面進(jìn)行打磨，使管體表面無(wú)銹、裂紋和氣孔，清潔度達(dá)到Sa2級(jí)；其中，有機(jī)溶劑為：濃度為2mol/L的丙酮溶液；

步驟S2，涂料制備：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的硅酸鋁、C、Ti、Nb和Pd放入球磨罐中，在120r/min轉(zhuǎn)速下球磨混合4h，再加入所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的磷酸二氫鋁溶液，攪拌混合，得到涂料；

步驟S3，淋涂：在噴淋壓力為0.3Mpa的條件下，將涂料在步驟S1處理后的管體表面噴淋2min，滯留15min，干燥后得到涂層管體；其中，噴淋的噴嘴直徑為1.5mm；涂層管體的涂層厚度為2mm；

步驟S4，熔覆：采用激光熔覆技術(shù)，在激光器功率為1000W的條件下，以300mm/min的速度掃描步驟S2得到的涂層管體的表面10min，使涂層管體的涂層與管體表面的薄層同時(shí)熔融、緊密結(jié)合，快速冷卻凝固后，即得抗腐蝕鍋爐管；其中，薄層的厚度為1mm；激光器的光斑直徑為4mm；快速冷卻凝固為：在3min內(nèi)將經(jīng)激光熔覆的涂層管體的溫度下降至室溫。

實(shí)施例6

一種抗腐蝕鍋爐管的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，管體表面處理：采用有機(jī)溶劑將管體表面清洗，去掉附著物，繼續(xù)用鋼絲對(duì)管體表面進(jìn)行打磨，使管體表面無(wú)銹、裂紋和氣孔，清潔度達(dá)到Sa2級(jí)；其中，有機(jī)溶劑為：濃度為3mol/L的丙酮溶液；

步驟S2，涂料制備：將所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的硅酸鋁、C、Ti、Nb和Pd放入球磨罐中，在110r/min轉(zhuǎn)速下球磨混合5h，再加入所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的磷酸二氫鋁溶液，攪拌混合，得到涂料；

步驟S3，淋涂：在噴淋壓力為0.25Mpa的條件下，將涂料在步驟S1處理后的管體表面噴淋3min，滯留12min，干燥后得到涂層管體；其中，噴淋的噴嘴直徑為1.8mm；涂層管體的涂層厚度為1.5mm；

步驟S4，熔覆：采用激光熔覆技術(shù)，在激光器功率為800W的條件下，以450mm/min的速度掃描步驟S2得到的涂層管體的表面8min，使涂層管體的涂層與管體表面的薄層同時(shí)熔融、緊密結(jié)合，快速冷卻凝固后，即得抗腐蝕鍋爐管；其中，薄層的厚度為0.8mm；激光器的光斑直徑為3mm；快速冷卻凝固為：在2min內(nèi)將經(jīng)激光熔覆的涂層管體的溫度下降至室溫。

實(shí)驗(yàn)例1

對(duì)實(shí)施例1～6制備的抗腐蝕鍋爐管進(jìn)行耐高溫、抗腐蝕性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

耐高溫測(cè)試：將實(shí)施例1～6制備的抗腐蝕鍋爐管在550℃溫度下烘烤24h，觀察抗腐蝕鍋爐管的表面是否有白點(diǎn)和氣泡，進(jìn)而判斷鍋爐管內(nèi)部組織是否變化。

抗防腐蝕性能：將鹽酸加入自來水中，配置濃度為1mol/L的鹽酸溶液，用鹽酸溶液煮沸的蒸汽作用在實(shí)施例1～6制備的抗腐蝕鍋爐管的表面，作用時(shí)間為24h，觀察抗腐蝕鍋爐管外涂層與管體是否分層，外涂層是否翻皮，進(jìn)而判斷抗腐蝕鍋爐管的抗腐蝕性能。

表1抗腐蝕鍋爐管的耐高溫和抗腐蝕性能測(cè)試數(shù)據(jù)

結(jié)果：實(shí)施例1～6制備的抗腐蝕鍋爐管經(jīng)高溫烘烤后，表面沒有白點(diǎn)及氣泡；經(jīng)鹽酸蒸汽作用后，鍋爐管沒有分層、外涂層沒有翻皮。

結(jié)論：本發(fā)明制備的抗腐蝕鍋爐管耐高溫性能好、抗腐蝕性能強(qiáng)、管體和外涂層結(jié)合力強(qiáng)。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。