[发明专利]一种碳钢容器上耐热碱的聚四氟粉末静电涂层

说明书

技术领域

本发明涉及聚四氟乙烯粉末涂装防腐涂层，尤其是一种用于有热碱腐蚀的碳钢制压力容器内壁的聚四氟乙烯粉末静电喷涂涂层。它适合于大型容器内壁，在化工、石油化工、印染等行业中的碳钢制压力容器的防腐处理，可有效防止热碱介质引起的钢制压力容器发生“碱脆”等应力腐蚀开裂。本发明属于压力容器技术范围，涉及压力容器防腐蚀技术。

背景技术

本发明所指的碳钢容器是指以热碱为介质的氧化铝蒸发器。该容器工作在强碱和高温腐蚀环境下，其内部荷性碱浓度达到20～30％、温度140～160℃、压力达0.3MPa。容器壳体通常选用20R、Q345R等优质碳钢材料制造。这种材料在使用一段时间后经常会在焊缝附近发生开裂、泄露。返修后使用不久又会在返修部位再次泄露。经分析，这种开裂属于“碱脆型”应力腐蚀开裂。中国有色金属工业总公司河南铝厂、山西铝厂等的自然循环大型蒸发器在焊缝部位发生大面积的开裂事故，严重影响企业安全生产和经济效益。

面对这样的问题人们在现有技术下常用的方法主要有，一是选用高性能耐蚀材料来制造这类压力容器，二是采用现代表面防蚀技术，三是利用缓蚀剂和电化学保护。腐蚀虽然是不可避免的，但通过上面的方法可以减缓腐蚀，提高压力容器的抗腐蚀性，但有的收效甚微，有的成本太高，不能令人满意。经研究，聚四氟乙烯是一种氟高聚物，具有防腐蚀作用。而粉末静电喷涂法，也具有施工方便、效率高、涂料利用率高、涂层质量好和容易实现自动化等优点。因此，发明人将此方法作为应对这一问题的方案。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，开发一种成本低、防腐蚀效果好的非金属耐蚀涂料，有效隔离碱液直接作用于焊缝，以保护焊缝免遭热碱液的侵蚀，从而避免热碱压力容器的应力腐蚀开裂，延长氧化铝蒸发器的安全使用寿命。

由于热碱液在蒸发器中上下循环流动、蒸发浓缩，对内壁有强烈的冲刷、磨损和腐蚀作用，因此普通的非金属涂层或其它衬里很难适应这种苛刻的工况。发明人首先对焊缝开裂的原因进行了分析，针对其失效机理，设计了几种能有效抵抗热碱液腐蚀和冲刷磨损的非金属涂层，经模拟现场实际工况的应力腐蚀加速试验，对比涂层的耐蚀性和耐冲刷性，从中优选出最佳涂层。考虑到必须在现场施工，本发明结合现场工作条件对静电涂装工艺进行了优化，以保证可在现场进行涂装和涂装后具有较高的涂层质量。

本发明包括底层和面层。其中，底层主要是用于增强涂层和金属基体的结合强度，同时具有良好的抗碱液侵蚀性能；面层主要考虑耐蚀性、耐热性和耐冲刷性。

底层的室温磷化液配方：磷酸二氢锌：50～70g/L；硝酸锌：80～100g/L；亚硝酸钠：0.2～1.0g/L。

面层是由聚四氟乙烯组成，其中涂层厚度为0.5～1.5mm。

本发明工艺过程如下：

首先使用20～40目金刚砂对金属基体表面进行喷砂，去除金属基体表面的氧化层和污物，使表面粗糙度达到15～25μm。然后采用可在现场喷涂的非金属粉末静电喷涂设备，将聚四氟乙烯粉末涂料喷涂到金属表面上，最后在加热板进行烘烤烧结成膜。

本发明操作简单，成本低廉，涂层厚度均匀，经过涂装的压力容器具有很好的防热碱腐蚀能力。

具体实施方式

以下具体描述本发明的实施例。

喷涂设备选用JJPT-1型静电粉末喷涂机。

在静电喷涂过程中，喷枪头带负高压，钢制压力容器接地做正极。这样就在钢制压力容器与喷枪头之间形成很强的电场，喷枪头部的尖端产生电晕放电，使电场内充满了电子，当粉末从喷枪内喷出时捕捉了一定量的电子，形成带负电荷的粉末粒子，这些带电粉末受到静电力和喷枪气流的双重作用，被吸附到与其极性相反的容器内壁上，经过加热使氟树脂粉末塑化成膜，即在容器内表面上附着了一层牢固的氟树脂涂层。

粉末静电喷涂设备主要包括高频高压静电发生器、手提式静电喷粉枪、供粉系统、烘烤装置。喷涂时将压力容器接地，喷枪接通电源，将压缩空气送入粉末氟涂料中使其成为雾状，经输送管关入喷枪。

喷涂工艺流程

容器内表面处理：主要是对预涂表面进行脱脂、除锈。由于静电的作用，凡是要进行涂装的金属表面都能吸附粉末，而形成涂层，因此对于不需要涂敷的部位，在预热前必须进行蔽覆保护。静电喷涂一般不需要预热，只有涂层较厚时才需要预热，预热温度：180～200℃。

具体喷涂工艺参数如表1。

表1静电喷涂涂装工艺参数表