[发明专利]一种管道内壁高频感应熔覆的装置及方法

说明书

本发明公开了一种管道内壁高频感应熔覆的装置及方法，该装置包括：工作台、卡盘支座、管件、送粉系统、喷嘴、外感应线圈、内感应线圈、三爪卡盘、感应电源、导轨。该方法，包括以下主要步骤：首先，清理管件内壁；其次，装夹管件；然后，利用外感应线圈的热量对管件内壁进行涂覆；最后，根据涂覆材料的不同，选择性的利用内感应线圈对内壁再次进行加热。基于高频感应熔覆技术，制造过程操作简单，效率高，适合大批量生产；采用同步送粉方式，获得的涂层均匀致密，涂层表面光滑平整；采用本方法既可应用于新管件的制造，也可应用于管件的修复再制造，具有广阔的应用价值。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种管道内壁高频感应熔覆的装置及方法。

背景技术

在石油化工行业，由于管道常用于恶劣复杂的工作环境，故管道的内壁经常发生严重损伤，如腐蚀、损伤等，从而造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此，大量管状工件的内表面需要改性处理，比如油田上的泵筒、输油输气管道、化工企业管道，以及海军舰艇上的舰炮炮管、鱼雷发射管等。在此基础上，形成了管道内壁的表面处理技术，来提高管件的硬度、耐磨、耐高温和耐腐蚀等性能。

表面改性是一种对金属材料的表面处理技术，常用的方式有电镀、气相沉积、内壁热喷涂等。

电镀是将管筒件内表面完全浸没在电解液中，通过电镀液的自由流动与浸泡，自然将改性介质带到需要处理的部位，然后通过阴阳极反应生成合适的镀层。电镀最大的优点是不受管长、管径的影响，但其镀液严重污染环境。

气相沉积技术是在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)，在基体表面沉积具有某种特殊功能薄膜的技术。气相沉积后的薄膜均匀，但该技术不适合处理长管件。

热喷涂是采用各种热源将涂层加热至熔融或半熔融状态，借助本身的焰流或高速气流使熔滴冲击至基体上的工艺过程。热喷涂的涂层材料丰富，涂层厚度范围大，操作灵活。但是热喷涂存在结合强度不高、热效率低、材料利用率低等缺点。

高频感应熔覆是利用感应涡流趋肤效应的热量，将涂层与基体融为一体的技术。采用感应熔覆，操作简单、成本低、加热速度快、涂层与基体之间可形成冶金结合，选择不同的涂层材料可以提高基体的不同性能，以延长管道的寿命，降低因管道损坏而引起的事故率，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种管道内壁高频感应熔覆的装置及方法，利用高频感应的集肤效应将热量传递到内表面，通过送粉系统的喷嘴将熔覆材料喷至管道的内表面上，可根据实际需要选择不同的熔覆材料，以获得高性能、低价格的管件。

本发明提供的一种管道内壁高频感应熔覆的装置，包括：工作台、卡盘支座、管件、送粉系统、喷嘴、外感应线圈、内感应线圈、三爪卡盘、感应电源、导轨。所述工作台上表面固接两个导轨，所述卡盘支座可在导轨上水平移动，所述送粉系统与喷嘴相连，所述外感应线圈缠绕套装在管件外部，所述内感应线圈放置于管件内部，所述三爪卡盘与支座固接，所述感应电源与感应线圈相连。

进一步限定，所述工作台包含控制卡盘装置移动的控制器。

进一步限定，所述管件的厚度小于15mm。

进一步限定，所述送粉系统为避免产生涡流材料需作失磁处理，然后利用高速气流将粉末推送至喷嘴。

进一步限定，所述喷嘴为避免产生涡流也需作失磁处理。

进一步限定，所述感应电源的功率为40～130Kw，频率为40～100KHz。

本发明提供的一种管道内壁高频感应熔覆的方法，包括以下步骤：

(1)对管件内壁进行清理；

(2)通过控制器调整卡盘装置，对管件进行装夹；