[发明专利]一种对金属管道内表面损伤处强化再制造的工艺方法

说明书

本发明涉及一种对金属管道内表面损伤处强化再制造的工艺方法,所述工艺通过可移动并可精确定位的高能微弧型喷枪小车，在管道内自由灵活地移动、升降和摆动，实现管道内三维方向上定位，以镍基合金材料制成的电极棒作为正极，金属管道作为负极，在一定流量惰性气体保护下，对管道内表面多种形状损伤部位进行强化再制造，涂层与基体呈冶金结合，结合强度高，修复后的涂层材料具备良好的耐蚀性、高硬度等优点，从而解决了金属管道内壁修复困难的问题，操作简单，效率高，对环境友好。

技术领域

本发明涉及金属管道内壁损伤修复强化技术领域,尤其是一种对金属管道内表面损伤处强化再制造的工艺方法，特别适用于内径大于15cmm的304SS和316L不锈钢管道内表面损伤处的强化再制造。

背景技术

在人们日常生产生活的各个方面都需要利用金属管道来进行运输某些物质。据统计数据表明，管道已成为继铁路、公路、水路、航空运输之后的第五大运输工具，然而，在一些大型石油天然气输送管道应用中，面临老化、锈蚀、断裂等问题，不仅造成能源浪费、经济损失，甚至对生命也造成不可预料的威胁，可见对于管道寿命的延长以及对已损坏的管道进行修复再利用，就成为非常迫切并且十分重要的事情。但是管道其四周一般都为封闭状态，并非开放式的工作环境，所以，许多只能在开放式的环境下实施的金属防护以及表面处理技术，根本无法适用于较小的管道密闭空间，例如表面渗氮、电镀、化学镀等技术很难现场对管道内部实施修复，而且现有某些表面涂层技术也无法达到基体与涂层的结合强度，涂层涂覆到基体上无法达到预期性能指标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种对金属管道内表面损伤处强化再制造的工艺方法,以解决在施加涂层时由于所需设备过于庞大笨重而无法适应管道内部特殊环境下损伤部位的修复问题，克服利用现有的涂层涂覆技术在涂覆时无法保证涂层与基体具有良好结合强度的缺点，并专门针对内径大于15cm的304SS和316L不锈钢管道内部，开发出专用的镍基合金材料并提供了完善的强化再制造工艺，从而实现了304SS和316L不锈钢管道内壁损伤部位的强化再制造。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种对金属管道内表面损伤处强化再制造的工艺方法，具有以下步骤：

a：制作电极棒：电极棒的各原料组分如下：Mo为15.5～16.5at％,Cr为6.5～7.5at％，Fe为3.5～4.5at％,Si为0.55～0.65at％,Mn为0.45～0.55at％,Ti+Al+Ta为1.5～2.5at％，其余为Ni，采用真空电弧熔炼的方法熔炼后，将电极棒置于800℃氩气气氛中热保温处理48小时，对电极棒表面进行处理；

b：管道内表面损伤处预处理：先采用喷砂方式对管道内表面损伤处进行喷砂处理后再用丙酮清洗，除去损伤部位的杂质和油污；

c：管道内表面损伤处强化再制造：首先用接在电源负极的磁铁吸附在管道内表面确定好的损伤处附近，距离控制在10～15厘米；然后将处理好的镍基合金材料制成的电极棒置于喷枪的喷头内，将安装有高能微弧喷枪的喷枪小车开动到待修复的管道损伤处，启动喷枪，同时使喷枪在管道截面范围内作摆动，以电极棒作为正极，金属管道作为负极，对管道损伤处进行涂层沉积强化处理。

优选地，步骤a中，制作电极棒的各原料组分如下：Mo含量为16at％,Cr含量为7at％，Fe含量为4at％,Si含量为0.6at％,Mn含量为0.5at％,Ti+Al+Ta含量为2at％，其余为Ni，先采用真空电弧熔炼的方法获得镍基合金材料，然后将镍基合金材料加工成直径3～5mm、长度为80mm的电极棒，用400目砂纸将电极棒表面打磨平整后，用丙酮清洗除油、水洗并用冷风吹干以备用。

为更好地提高沉积效果，步骤b中，喷砂前，先使用超声波无损检测系统确定管道内部需要强化再制造位置，然后利用管道内壁喷砂器对损伤部位进行喷砂处理，除去损伤部位的杂质和油污，并利用抽风机产生的负压把磨料回收到料斗里，实现喷砂的循环利用。