CN107881502B - 一种管道耐磨弯头的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管道耐磨弯头的生产方法，解决了现有弯头加工工艺复杂、成本较高的不足。该方法事先在弯管内壁喷涂金属层，然后在芯子和弯管内壁的间隙灌注金属浆料并烘干，取出芯子后利用高频感应线圈加热使浆料层熔化并附着在弯管内壁形成下半部分耐磨熔覆层，然后更换芯子成型余下的耐磨熔覆层。本发明方法工艺简单、成本低，适用于各种尺寸、各种角度的弯管，制得的弯管性能优异，使用寿命长。

Description

一种管道耐磨弯头的生产方法
技术领域
本发明涉及管路输送技术领域，具体涉及一种管道耐磨弯头的生产方法。
背景技术
在当前工业生产等领域，大量使用管道输送粉末原材料及废渣等，在使用过程中，管道会不可避免的发生磨损，导致停机检修和更换，造成巨大的直接和间接经济损失。而在所有使用的管道结构中，管道弯头是最易磨损部位。因此研究开发出耐磨的管道弯头及其生产方法尤其重要。
目前通常采用在弯头内加陶瓷衬里或者贴陶瓷片的方法提高其耐磨性和使用寿命，然而这些方法都存在生产工艺复杂、生产成本高、容易剥落、不易运输等缺点。对于金属管道可通过离心浇铸的方法，在其内部浇铸形成耐磨金属层提高其耐磨性，这就是传统双金属离心浇铸耐磨管的生产方法。该方法有一定的局限性，使用离心铸造的方法需要有对称的结构，很明显弯管不能满足要求。此外对于小口径管道来说，通过离心铸造的方法得到的双金属管道，熔覆层与基材金属之间的结合强度得不到保证。综上所述，现有的耐磨弯头生产方法均存在不足，亟需进行改进。
发明内容
本发明的目的在于解决现有管道耐磨弯头生产工艺存在的上述不足，提供一种新型的管道耐磨弯头的生产方法。该方法通过粘结剂将镍金属粉末均匀的粘接到管道内壁，加热熔融使其与基材金属紧密结合，上下部分分别熔覆成型，最终得到了外观良好、性能优良的耐磨弯管。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种管道耐磨弯头的生产方法，包括以下步骤：(a)弯管内壁除锈后喷涂金属涂层；(b)将芯子放入弯管内，将金属浆料灌入芯子和弯管内壁的间隙，封闭弯管两端将其置于一定温度下烘烤；(c)待浆料烘干后取出芯子，将弯管置于高频感应线圈中加热，浆料层熔化并附着在弯管内壁形成耐磨熔覆层。
进一步的，所述弯管内壁首先进行喷砂除锈处理，接着用火焰喷涂枪在弯管内壁喷涂一层0.08mm至0.12mm的Ni60涂层。
进一步的，所述金属浆料为Ni60粉末分散在松香酒精溶液中所得混合物，其中松香酒精溶液中松香的质量分数为5％-10％，金属浆料中Ni60粉末的质量分数为90％-93％。选用Ni60粉末是因为其具有良好的耐磨耐蚀性能和润湿性，探索过程中还使用了聚乙烯醇、钾水玻璃和硝化纤维这三种粘结剂，其中钾水玻璃难以去除表面的渣，聚乙烯醇容易被氧化难以形成良好冶金结合，硝化纤维不但有毒而且太容易在表面结一层膜且操作时间太短，因此最终选择松香酒精溶液作为粘结剂。
进一步的，灌注金属浆料的弯管置于70℃至90℃烘烤3-5h。
进一步的，弯管在高频感应线圈中加热的感应频率为200-2500KHz，电流为1300-1500A，时间为10-16s。
进一步的，所述芯子有两种，其中一种为圆柱体，另一种由一圆柱体及包裹在圆柱体表面的一段扇环组成。
进一步的，耐磨熔覆层的成型过程分为两步，首先按照步骤(a)-(c)成型耐磨熔覆层的下半部分，然后按照同样的方法更换芯子成型耐磨熔覆层的上半部分。只能先成型弯管下半部分，防止上半部分金属层无法与基材管道产生有效金属冶金结合，导致耐磨熔覆层分开成型；同时防止弯管上半部分在加热过程中，熔覆层金属与基材管道金属无法达到有效金属结合甚至塌陷。
本发明利用松香酒精混合液作为粘结剂，将Ni金属粉末均匀的粘结到弯管内壁，利用高频感应线圈进行加热，融化过程中通过润湿性使熔融基材金属与熔融金属粉末紧密结合。实践发现通过这一原理使得基材金属与熔融金属粉末结合对耐磨熔覆层有一定的厚度要求，而直接一次熔融成型的耐磨熔覆层厚度并不能满足使用要求，这是因为超过一定厚度后弯管上半部分熔融金属会发生局部塌陷现象，影响弯管的耐磨性能。为解决这一问题采取先成型下半部分耐磨熔覆层后成型上半部分耐磨熔覆层的方法，最终得到了厚度一致、外形美观、性能良好的耐磨熔覆层。
此外在实践过程中还发现，由于加热速度过快，耐磨熔覆层容易发生开裂现象。分析认为这是由于金属基材与耐磨熔覆层金属之间传热不充分，造成基材金属与熔覆层金属伸缩量过大导致的。因此事先在弯管内表面喷涂一层熔覆金属层，增加管道内表面的润湿性及抗氧化性，作为一个过渡层，防止在感应加热过程中，内部涂层与基材之间膨胀速度不同造成开裂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明工艺简单、成本低，适用于各种尺寸、各种角度的弯管；(2)本工艺解决了由于润湿性不足导致的上层熔覆金属与金属基材之间无法达成有效金属结合，甚至发生上层金属分离塌陷的问题；(3)经此工艺加工的管道比常用的Q235弯管耐磨性提升2.5-3.3倍。
附图说明
图1为加工前的弯管截面示意图；
图2位成型下半部分耐磨熔覆层后的弯管截面示意图。
其中，1-弯管，2-芯子，3-填充金属浆料的间隙，4-耐磨熔覆层。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例及附图进行进一步说明。
实施例1
首先对待加工弯管(弯曲90°、Φ47mm)内壁进行喷砂除锈处理，除锈完成后使用火焰喷涂枪在弯管内壁喷涂一层厚度约为0.1mm的Ni60金属涂层。等弯管冷却后，将由圆柱体和扇环组成的芯子放入弯管内，灌入金属浆料填充芯子和弯管内壁的间隙，金属浆料的成分为：松香酒精溶液、Ni60，其中松香酒精溶液中松香的质量分数为6.7％，Ni60在金属浆料中质量分数为92.3％。将弯管两端封闭后置于80℃的烘箱中烘烤4h，待浆料烘干后取出芯子。最后将弯管置于高频感应线圈中加热，高频感应参数为：感应频率为220KHz，电流为1400A，加热时间为14s。浆料层熔化并出现镜面反光后关闭高频感应器，金属Ni附着在弯管内壁形成耐磨熔覆层下半部分。该过程如图1-2所示。
耐磨熔覆层下半部分形成后，按照同样的方法利用另外一根圆柱形的芯子成型耐磨熔覆层上半部分，最终得到外观良好、性能优良的耐磨弯管。
利用经过改装的喷砂机进行吹沙磨损测试。在吹沙量25g/min、气压0.4mpa、吹沙粒度200目条件下，测得熔覆金属层耐磨性为普通Q235钢管耐磨性的2.5-3.3倍。
经试验，通过改变芯子的尺寸和弯曲度以便匹配不同弯管，可将上述工艺应用于各种尺寸的弯管。此工艺解决了由于润湿性不足而导致的上层熔覆金属与金属基材之间无法达成有效金属结合，甚至发生上层金属分离塌陷的问题。

Claims (3)

1.一种管道耐磨弯头的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）弯管内壁首先进行喷砂除锈处理，接着用火焰喷涂枪在弯管内壁喷涂一层0.08mm至0.12mm的Ni60涂层；
（b）将芯子放入弯管内，将金属浆料灌入芯子和弯管内壁的间隙，封闭弯管两端将其置于70℃至90℃烘烤3-5h；
（c）待浆料烘干后取出芯子，将弯管置于高频感应线圈中加热，浆料层熔化并附着在弯管内壁形成耐磨熔覆层；
其中耐磨熔覆层的成型过程分为两步，首先按照步骤（a）-（c）成型耐磨熔覆层的下半部分，然后按照同样的方法更换芯子成型耐磨熔覆层的上半部分；所述金属浆料为 Ni60粉末分散在松香酒精溶液中所得混合物，其中松香酒精溶液中松香的质量分数为5%-10%，金属浆料中Ni60粉末的质量分数为90%-93%。
2.根据权利要求 1 所述的一种管道耐磨弯头的生产方法，其特征在于：弯管在高频感应线圈中加热的感应频率为200-2500KHz，电流为1300-1500A，时间为10-16s。
3.根据权利要求 1 所述的一种管道耐磨弯头的生产方法，其特征在于：所述芯子有两种，其中一种为圆柱体，另一种由一圆柱体及包裹在圆柱体表面的一段扇环组成。
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