[發明專利]一種粉芯絲材及制備高速電弧噴涂層的方法

有效

• 申請號: 201710442216.7
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107164716B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 童輝;韓文禮;張彥軍;林竹;楊耀輝;李玲杰;趙玉飛
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團海洋工程有限公司;中國石油集團工程技術研究院
• 主分類號: C23C4/131
• 分類號: C23C4/131;C23C4/04;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發明公開了一種粉芯絲材及制備高速電弧噴涂層的方法，屬于防腐蝕材料技術領域。所述粉芯絲材由鋁合金外皮和由合金粉形成的粉芯組成，所述合金粉包含SiC粉、WC粉和Ti粉；按照質量比，所述合金粉中各組分含量為：SiC：8％～46％，WC：14％～46％，Ti：8％～46％。使用所述粉芯絲材制備高速電弧噴涂層時，先對基體表面進行噴砂預處理，之后在預處理后的基體表面利用高速電弧噴涂的工藝方法制備Al?SiC?WC?Ti涂層，即所述Al?SiC?WC?Ti高速電弧噴涂層。制備出的Al?SiC?WC?Ti涂層具有結合強度高、防腐性能優異、表面硬度高等特點，可在“高壓腐蝕+沖蝕”環境下穩定服役。

技術領域

本發明涉及防腐蝕材料技術領域，特別涉及一種粉芯絲材及制備高速電弧噴涂層的方法。

背景技術

油田儲運設施(如油田污水罐、三相分離器、工藝管線等)經常面臨“高壓腐蝕+沖蝕”的苛刻環境條件，單純靠有機涂料難以實現長效防護。采用金屬涂層是解決腐蝕/磨損問題的有效方法之一。高速電弧噴涂技術是利用兩根金屬或合金制備成的合金絲材或粉芯絲材之間的電弧使絲材熔化，同時利用壓縮空氣將其霧化成微熔滴，高速噴射到工件表面形成涂層的技術。高速電弧噴涂技術是鋼結構防腐蝕、耐磨損和機械零件維修等實際應用工程中最普遍使用的一種熱噴涂技術，具有生產效率高、成本低、工藝實現靈活性高、對工件基體熱傳輸小等優勢。

純Al涂層電位較負，適用于在碳鋼或合金鋼上進行涂覆。和碳鋼或合金鋼相比，純Al涂層相當于陽極，在服役過程中，一方面可優先腐蝕Al來保護鋼基體，另一方面Al自身生成的腐蝕產物可有效阻塞涂層表面的微孔隙，形成“自封閉”效應，從而起到保護鋼基體的作用。Al涂層作為重防腐手段在很多方面都有成熟應用，例如：在三峽大壩閘門上，就采用了“電弧噴涂Al涂層(200μm)+封孔劑”的防腐工藝進行處理。此外，Al基涂層在很多海洋鋼樁、橋梁結構上也有廣泛應用。

純Al涂層耐蝕性能良好，但由于鋁自身質地較軟，硬度較低，因此在沖蝕、磨蝕等力學損傷的環境下，Al涂層往往會被快速消耗。油田介質中常伴有泥土沙石等固體顆粒，同時，油田儲運設施還面臨高壓腐蝕介質損傷問題，在既有高壓腐蝕又有磨損的苛刻環境條件下，Al涂層會被快速損耗，使油田儲運設施服役壽命降低，難以實現長效防護。

發明內容

本發明通過提供一種粉芯絲材及高速電弧噴涂層的制備方法，解決了在“高壓腐蝕+沖蝕”環境下純Al涂層損耗快的技術問題。

一方面，為解決上述技術問題，本發明提供了一種粉芯絲材，由鋁合金外皮和由合金粉形成的粉芯組成，所述合金粉包含SiC、WC和Ti；按照質量比，所述合金粉中各組分含量為：SiC：8％～46％，WC：14％～46％，Ti：8％～46％。

優選的，所述SiC、WC和Ti的粒度均為178～297μm。

優選的，所述粉芯絲材的粉芯填充率為33％～37％。

進一步地，所述合金粉中還包含Al粉，粉芯填充率為33％～37％。

另一方面，本發明提供了一種使用上述粉芯絲材制備高速電弧噴涂層的方法，包括：

對基體表面進行噴砂預處理；

對預處理后的基體表面高速電弧噴涂所述粉芯絲材，形成Al-SiC-WC-Ti涂層，即所述Al-SiC-WC-Ti高速電弧噴涂層。

優選的，所述基體材質為碳鋼或合金鋼。

優選的，在進行所述噴砂預處理時，控制壓力為0.6～0.8MPa，噴砂角度為70～90°，噴砂距離為150～180mm。

優選的，所述高速電弧噴涂的工藝參數為：壓縮空氣壓力0.6～0.8MPa、噴涂電壓32～36V、噴涂電流110～140A、噴涂距離150～180mm。