CN112944049A - 一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，属于金属管道防腐结构成型技术领域。所述复杂形状防腐管道由内向外依次包括管道主体、防腐层、隔离层及外保护层；所述管道主体为金属管；所述防腐层为氟化物膜；所述隔离层包括海绵层和吸水薄膜层；所述外保护层为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。所述管道主体通过采用3D扫描、打印技术，依据坑道结构，按需设计，整体加工成型。所述的防腐层是将管道主体浸泡在氟化物溶液中在管道主体的内、外表面上转化成膜制成。本发明的防腐管道成型速度快，可以很好地满足使用要求，耐腐蚀性能好，确保工程质量，提高施工效率，降造施工成本。适用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型。

Description

一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法
技术领域
本发明属于金属管道防腐结构成型技术领域，涉及一种防腐管道结构及其成型方法，尤其涉及一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法。
背景技术
防腐管道是指经过防腐工艺加工处理，可有效防止或减缓液体或气体物料在运输与使用过程中发生化学或电化学反应腐蚀管道。防腐管道大多处于复杂的土壤环境中，所输送的介质也多有腐蚀性，因而管道内壁和外壁都可能遭到腐蚀，一旦管道被腐蚀穿孔，即造成物料泄漏，不仅使运输中断，而且会污染环境，甚至可能引起火灾，造成危害。
化工、电力、原油、供热、供冷等工程中铺设液、气物料输送管道常常遇到特殊坑道结构，管道为适应这些特殊坑道结构的使用要求，常常需要制造多种复杂形状防腐管道。现有技术的复杂形状防腐管道的施工方法，是在施工过程中将多种定型标准管件连接成型，连接方式包括丝扣链接、法兰连接，焊接，热熔链接，承插链接，胶粘式连接等。这些成型方式需要耗费大量的人力物力，连接处还常常因为腐蚀，缺陷等问题需要定期检测，换新等，增加维护成本，也容易造成工程质量问题及泄漏。现有技术无法对复杂形状防腐管道实现整体成型，不能克服这些固有缺陷。
3D打印的优势在于无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制及生产周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，通过摒弃生产线而降低了成本，大幅减少了材料浪费；可以制造出传统生产技术无法制造出的外形及结构的产品；在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品；与机器制造出的零件相比，打印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。
土壤腐蚀是危害地下管道的一种严重的腐蚀形式。国家每年因腐蚀损坏而替换各类管子的费用高达上亿美元，因此研究土壤腐蚀的规律，防止土壤中金属的腐蚀有很重要的意义。土壤腐蚀的产生主要源于土壤中微生物、水和湿气。
微生物引起的腐蚀是土壤腐蚀重要原因，地下管道在应用的过程中要充分考虑这一点。不锈钢用作管道材料能起到一定的杀菌作用，这对于管道的腐蚀能够起到一定的延缓作用。氟化镁膜层已经在镁合金中被证实具有一定的降低微生物腐蚀的作用，但在用于液、气物料输送的防腐管道中尚未见到。
造成土壤腐蚀的另一个因素是来源于土壤中的水，湿气。土壤中的水呈酸性或碱性，均不利于管道的防腐，因此，有效阻断土壤直接和管道接触，防止土壤中的水、湿气向管道渗透，是最直接最有效的解决方案。
现有技术的管道防腐技术，主要是采用在管道表面均匀致密地喷涂防腐材料，使管道与各种腐蚀性介质隔绝。而在进行防腐材料喷涂过程中常需要进行设备检查、管道安装、表面喷涂和管道存放等步骤，工序繁杂，手工作业多，生产效率低，防腐层喷涂不均匀，防腐效果差，材料浪费多，容易造成环境污染。特别是在进行表面喷涂时，常需要将管道外侧夹住，导致夹持部位出现漏喷情况，需要人工进行补喷，增加了工作量，且容易造成管道表面防腐溶液喷涂不均匀的情况；在完成防腐材料喷涂后，需要将防腐管道移烘箱中烘干，在运输过程中，极易导致防腐层刮磳破损，从而降低了管道防腐效果。
CN202011222137.3的发明公开了一种防腐管道生产成型方法，主要包括以下步骤：设备检查、管道安装、表面喷涂和管道存放，防腐管道表面喷涂设备包括安装基板、支撑套件和喷涂套件，安装基板上安装有支撑套件，支撑套件上通过滑动连接的方式安装有喷涂套件。该发明依然采用了常规的喷涂方法，存在工序繁杂，手工作业多，生产效率低，防腐层喷涂不均匀，防腐效果差，材料浪费多，容易造成环境污染的问题。效果并不十分理想。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，利用3D扫描、打印技术，解决现有技术用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道需要多种定型标准管件连接，成型难，施工质量难以保证，且耗工费力，不经济的问题，实现按需制造，整体成型，有效确保工程质量，提高施工效率，降低施工成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，由内向外依次包括管道主体、防腐层、隔离层及外保护层；所述管道主体为金属管；所述防腐层为氟化物膜；所述隔离层包括海绵层和吸水薄膜层；所述外保护层为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。
所述管道主体是整个***的核心。所述的防腐层为管道主体提供防腐保护作用。所述隔离层隔绝水、汽等介质对管道主体的破坏作用。所述外保护层隔绝土壤，为管道主体提供保护作用。
本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，所述管道主体的形状及管径可以根据地形地貌的特点进行调整；所述管道主体的横截面也可以根据地形地貌的特点进行改变，可以是圆形，也可以是四边形，六边形及其他规则或不规则形状。
进一步，所述管道主体采用金属箔材，以3D打印方式加工成型。
优选的，所述金属箔材的材质为304不锈钢、304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中任意一种。
进一步，所述氟化物为氟化钠、氟化钾中的任意一种或两种。
进一步，所述的防腐层是将管道主体浸泡在氟化物溶液中在管道主体的内、外表面上转化成膜制成。
在此基础上，进一步的技术方案是，一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道成型方法，按如下步骤操作。
S1. 管道主体加工成型：采用金属箔材，以3D打印技术加工管道主体。
S2. 防腐层加工成型：将管道主体浸泡在氟化物溶液中，待其在管道主体内、外表面转化成膜，取出，干燥；所述氟化物溶液摩尔浓度为0.05mol/L -0.5mol/L，pH值为6-8.5。
S3. 隔离层加工成型：在防腐层外侧包覆海绵层，在海绵层外侧包覆若干层吸水薄膜层。
S4. 外保护层加工成型：在吸水薄膜层外侧固结软橡胶层作为外保护层。
进一步，在步骤S1中，所述管道主体加工成型工序包括以下步骤。
S1a. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据。
S1b. 利用获取的三维数据，采用建模软件建立三维管道主体模型。
S1c. 利用切片软件对管道主体模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在金属箔材上切割出管道主体路径切片。
S1d. 通过超声波固结装置对管道主体路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的实体管道主体。
S1e. 将成型后管道主体根据壁厚选择进行热处理，提高合金的力学性能。
S1f. 将热处理后的管道主体依次进行打磨、清洗、碱洗、干燥处理。
S1g. 将打磨、清洗、碱洗、干燥处理后的管道主体置于碱溶液中进行钝化处理。
优选的，在步骤S1b中，所述建模软件是pro/E、Solidworks、3DMax或UG中任意一种。
优选的，在步骤S1c中，所述切片软件是cura、Autofab、Simplify、makerwat中任意一种。
优选的，在步骤S1c中，所述金属箔材的材质为304不锈钢、304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中任意一种。
优选的，在步骤S1e中，热处理温度为1010℃-1150℃，保温时间为30min-60min，快速冷却。
优选的，在步骤S1f中，所述打磨是用200目-2000目的砂纸反复多次打磨管道主体表面，去除氧化物。
优选的，在步骤S1f中，所述清洗是将打磨后管道主体先用无水乙醇清洗去除表面的污垢，再经过碱洗处理进一步除去表面氧化物，得到光滑的表面。
进一步优选的，所述碱洗用碱为NaOH，Na3PO3，NaNO3中的任意一种或两至三种。
优选的，在步骤S1f中，所述干燥是将碱洗后管道主体置于加热炉中预热，消除水分和湿气。进一步优选的，预热温度为80℃，预热时间为2h。
优选的，在步骤S1g中，所述碱溶液为NaOH溶液，KOH溶液中任意一种或二者的混合液。进一步优选的，在步骤S1g中，所述碱溶液的浓度为5%-60%（g/ml）。
进一步，在步骤S2中，所述氟化物为氟化钠、氟化钾中的任意一种或两种。
进一步，在步骤S2中，所述转化成膜的时间为8 h -100h，温度为10℃-40℃。
进一步，在步骤S3中，所述的隔离层中海绵层的厚度为1cm-20cm。
进一步，在步骤S3中，所述吸水薄膜层由高分子材料加工制成。优选的，所述高分子材料为聚乙烯醇或聚丙烯酸树脂。
进一步，在步骤S3中，所述吸水薄膜层的单层厚度为30μm -1000μm，上面设置有纳米级微孔，孔径为10nm -100nm。
进一步，在步骤S4中，所述软橡胶层的厚度为1cm-10cm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点。
1、本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，有效克服了现有技术用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道需要多种定型标准管件连接，成型难，无法满足使用要求，施工质量难以保证，且耗工费力，不经济的问题。通过采用3D扫描、打印技术，实现了对用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道按需设计、制造，整体成型，速度快，可以很好地满足使用要求，有效确保工程质量，提高施工效率，降低施工成本。非常适用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型。
2、本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，管道主体采用不锈钢材料，耐压，抗菌。作为水管道使用时，有利于水的净化。
3、本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，采用3D技术，根据所需，设计管道形状、结构及大小，无须任何模具就能直接从计算机图形数据中生成零件。无需大量加工机械及场地占用，就能简便、快速地完成特定形状、结构管道的生产过程。
4、本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，将管道主体浸泡在氟化物溶液中，待其在管道主体内、外表面转化成膜形成防腐层。工序简单，所需设备少，成膜过程无手工作业，生产效率高，防腐层膜薄厚均匀，无缺损，防腐效果较现有技术喷涂法的防腐层大幅提高，无材料浪费及环境污染问题，且不需要烘干。
5、本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，隔离层中的海绵层，能有效隔离水、土，柔软细腻的表面有效保护防腐层，经济、高效、多能。包覆在海绵层外表面的吸水薄膜层，设置有纳米级吸水孔，能够充分吸收透过外保护层的土壤中的水分、湿气。海绵层和吸水薄膜层结合使用，可以有效减少土壤中的水，湿气等直接和管道接触，多层防护，隔绝水、汽，保护管道免受腐蚀。
6、本发明的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道及其成型方法，软橡胶层固结在薄膜层的外侧，起到耐压的作用，并阻碍土壤直接和管道接触。和防腐层、隔离层配合，耐腐蚀性好。
附图说明
图1为本发明实施例1用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的管道横截面图。
图2a为本发明实施例1用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的常见形状一。
图2b为本发明实施例1用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的常见形状二。
图2c为本发明实施例1用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的常见形状三。
图3为本发明实施例1中氟化钾膜防腐层的微观结构的扫描电镜照片。
图中零部件、部位及编号：1-管道主体；2-防腐层；3-隔离层、31-海绵层、32-吸水薄膜层；4-外保护层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明，但本发明的内容并不局限于此。
实施例1：
如图1、图2a、图2b及图2c所示，本发明的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，
由内向外依次包括管道主体1、防腐层2、隔离层3及外保护层4；所述管道主体1为金属管；所述防腐层2为氟化钾膜；所述隔离层3包括海绵层31和薄膜层；所述外保护层4为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。
所述管道主体1采用金属箔材，以3D打印方式加工成型。所述金属箔材的材质为304不锈钢。
所述管道主体1是整个***的核心。所述的防腐层2为管道主体1提供防腐保护作用。所述隔离层3隔绝水、汽等介质对管道主体1的破坏作用。所述外保护层4隔绝土壤，为管道主体1提供保护作用。
如图2a、图2b、图2c所示，所述管道主体1的形状及管径可以根据地形地貌的特点进行调整；所述管道主体1的横截面也可以根据地形地貌的特点进行改变，可以是圆形，也可以是四边形，六边形及其他规则或不规则形状。
所述的防腐层2是将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中在管道主体1的内、外表面上转化成膜制成。
在此基础上，本实施例的特殊坑道结构的复杂形状防腐管道成型方法，按如下步骤操作。
S1. 管道主体1加工成型：采用金属箔材，以3D打印技术加工管道主体1。
在步骤S1中，所述管道主体1加工成型工序包括以下步骤。
S1a. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据。
S1b. 利用获取的三维数据，采用pro/e软件建立三维管道主体1模型。
S1c. 利用cura切片软件对管道主体1模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在304不锈钢箔材上切割出管道主体1路径切片。
S1d. 通过超声波固结装置对管道主体1路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的304不锈钢实体管道主体1。
S1e. 将成型后管道主体1根据壁厚选择进行热处理，提高合金的力学性能。热处理温度为1010℃-1150℃，保温时间为30min，快速冷却。
S1f. 将热处理后的管道主体1依次进行打磨、清洗、碱洗、干燥处理：先将热处理后的管道主体1用200目-800目的砂纸反复多次打磨，去除表面的氧化物；再用无水乙醇清洗管道主体1，去除表面的污垢，然后用每1L中含100gNaOH和350gNaNO3的混合碱溶液，在温度为70℃条件下，洗涤30s，以进一步除去表面氧化物，得到光滑的表面；最后将打磨、清洗、碱洗处理后的管道主体1放入加热炉中预热，预热温度为80℃，预热时间为2h，以去除水分和湿气。
S1g. 将打磨、清洗、碱洗、干燥处理后的管道主体1置于10%NaOH溶液中进行钝化处理，处理时间为2h。
S2. 防腐层2加工成型：将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中，待其在管道主体1内、外表面转化成膜，取出，干燥，所得氟化钾膜层微观结构如图3所示；所述氟化钾溶液摩尔浓度为0.1mol/L，pH值为6。转化温度为25℃，处理时间为20h。
S3. 隔离层3加工成型：在防腐层2外侧包覆海绵层31；所述海绵层31的厚度为8cm；在海绵层31外侧包覆若干层吸水薄膜层32；所述吸水薄膜层32由聚乙烯醇加工制成，单层厚度为300μm，上面设置有纳米级微孔，孔径为10 nm。
S4. 外保护层4加工成型：在吸水薄膜层32外侧固结软橡胶层作为外保护层4，软橡胶层厚度为3cm。
实施例2：
本发明的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，由内向外依次包括管道主体1、防腐层2、隔离层3及外保护层4；所述管道主体1为金属管；所述防腐层2为氟化钾膜；所述隔离层3包括海绵层31和薄膜层；所述外保护层4为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。
所述管道主体1采用金属箔材，以3D打印方式加工成型。所述金属箔材的材质为316不锈钢。
所述管道主体1是整个***的核心。所述的防腐层2为管道主体1提供防腐保护作用。所述隔离层3隔绝水、汽等介质对管道主体1的破坏作用。所述外保护层4隔绝土壤，为管道主体1提供保护作用。
所述管道主体1的形状及管径可以根据地形地貌的特点进行调整；所述管道主体1的横截面也可以根据地形地貌的特点进行改变，可以是圆形，也可以是四边形，六边形及其他规则或不规则形状。
所述的防腐层2是将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中在管道主体1的内、外表面上转化成膜制成。
在此基础上，本实施例的特殊坑道结构的复杂形状防腐管道成型方法，按如下步骤操作。
S1. 管道主体1加工成型：采用金属箔材，以3D打印技术加工管道主体1。
在步骤S1中，所述管道主体1加工成型工序包括以下步骤。
S1a. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据。
S1b. 利用获取的三维数据，采用Solidworks软件建立三维管道主体1模型。
S1c. 利用Autofab切片软件对管道主体1模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在316不锈钢箔材上切割出管道主体1路径切片。
S1d. 通过超声波固结装置对管道主体1路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的316不锈钢实体管道主体1。
S1e. 将成型后管道主体1根据壁厚选择进行热处理，提高合金的力学性能。热处理温度为1010℃-1150℃，保温时间为60min，快速冷却。
S1f. 将热处理后的管道主体1依次进行打磨、清洗、碱洗、干燥处理：先将热处理后的管道主体1用200目-2000目的砂纸反复多次打磨，去除表面的氧化物；再用无水乙醇清洗管道主体1，去除表面的污垢，然后用每1L中含50gNaOH和12gNa3PO3的混合碱溶液，在温度为65℃条件下，洗涤17min，以进一步除去表面氧化物，得到光滑的表面；最后将打磨、清洗、碱洗处理后的管道主体1放入加热炉中预热，预热温度为100℃，预热时间为1h，以去除水分和湿气。
S1g. 将打磨、清洗、碱洗、干燥处理后的管道主体1置于10%KOH溶液中进行钝化处理，处理时间为3h。
S2. 防腐层2加工成型：将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中，待其在管道主体1内、外表面转化成膜，取出，干燥；所述氟化钾溶液摩尔浓度为0.15mol/L，pH值为6.5。转化温度为30℃，处理时间为30h。
S3. 隔离层3加工成型：在防腐层2外侧包覆海绵层31；所述海绵层31的厚度为18cm；在海绵层31外侧包覆若干层吸水薄膜层32；所述吸水薄膜层32由聚丙烯酸树脂加工制成，单层厚度为300μm，上面设置有纳米级微孔，孔径为10 nm。
S4. 外保护层4加工成型：在吸水薄膜层32外侧固结软橡胶层作为外保护层4，软橡胶层厚度为8cm。
实施例3：
本发明的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，由内向外依次包括管道主体1、防腐层2、隔离层3及外保护层4；所述管道主体1为金属管；所述防腐层2为氟化钾膜；所述隔离层3包括海绵层31和薄膜层；所述外保护层4为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。
所述管道主体1采用金属箔材，以3D打印方式加工成型。所述金属箔材的材质为304L不锈钢。
所述管道主体1是整个***的核心。所述的防腐层2为管道主体1提供防腐保护作用。所述隔离层3隔绝水、汽等介质对管道主体1的破坏作用。所述外保护层4隔绝土壤，为管道主体1提供保护作用。
所述管道主体1的形状及管径可以根据地形地貌的特点进行调整；所述管道主体1的横截面也可以根据地形地貌的特点进行改变，可以是圆形，也可以是四边形，六边形及其他规则或不规则形状。
所述的防腐层2是将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中在管道主体1的内、外表面上转化成膜制成。
在此基础上，本实施例的特殊坑道结构的复杂形状防腐管道成型方法，按如下步骤操作。
S1. 管道主体1加工成型：采用金属箔材，以3D打印技术加工管道主体1。
在步骤S1中，所述管道主体1加工成型工序包括以下步骤。
S1a. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据。
S1b. 利用获取的三维数据，采用3DMax软件建立三维管道主体1模型。
S1c. 利用Simplify切片软件对管道主体1模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在304L不锈钢箔材上切割出管道主体1路径切片。
S1d. 通过超声波固结装置对管道主体1路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的304L不锈钢实体管道主体1。
S1e. 将成型后管道主体1根据壁厚选择进行热处理，提高合金的力学性能。热处理温度为1010℃-1150℃，保温时间为45min，快速冷却。
S1f. 将热处理后的管道主体1依次进行打磨、清洗、碱洗、干燥处理：先将热处理后的管道主体1用200目-1000目的砂纸反复多次打磨，去除表面的氧化物；再用无水乙醇清洗管道主体1，去除表面的污垢，然后用每1L中含30gNaOH、10gNa3PO3和150gNaNO3的混合碱溶液，在温度为60℃条件下，洗涤20min，以进一步除去表面氧化物，得到光滑的表面；最后将打磨、清洗、碱洗处理后的管道主体1放入加热炉中预热，预热温度为85℃，预热时间为1.5h，以去除水分和湿气。
S1g. 将打磨、清洗、碱洗、干燥处理后的管道主体1置于8%的KOH和NaOH混合溶液中进行钝化处理，处理时间为5h。
S2. 防腐层2加工成型：将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中，待其在管道主体1内、外表面转化成膜，取出，干燥；所述氟化钾溶液摩尔浓度为0.2mol/L，pH值为7。转化温度为25℃，处理时间为40h。
S3. 隔离层3加工成型：在防腐层2外侧包覆海绵层31；所述海绵层31的厚度为12cm；在海绵层31外侧包覆若干层吸水薄膜层32；所述吸水薄膜层32由聚丙烯酸树脂加工制成，单层厚度为300μm，上面设置有纳米级微孔，孔径为10 nm。
S4. 外保护层4加工成型：在吸水薄膜层32外侧固结软橡胶层作为外保护层4，软橡胶层厚度为5cm。
实施例4：
本发明的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，由内向外依次包括管道主体1、防腐层2、隔离层3及外保护层4；所述管道主体1为金属管；所述防腐层2为氟化钾膜；所述隔离层3包括海绵层31和薄膜层；所述外保护层4为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。
所述管道主体1采用金属箔材，以3D打印方式加工成型。所述金属箔材的材质为316L不锈钢。
所述管道主体1是整个***的核心。所述的防腐层2为管道主体1提供防腐保护作用。所述隔离层3隔绝水、汽等介质对管道主体1的破坏作用。所述外保护层4隔绝土壤，为管道主体1提供保护作用。
所述管道主体1的形状及管径可以根据地形地貌的特点进行调整；所述管道主体1的横截面也可以根据地形地貌的特点进行改变，可以是圆形，也可以是四边形，六边形及其他规则或不规则形状。
所述的防腐层2是将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中在管道主体1的内、外表面上转化成膜制成。
在此基础上，本实施例的特殊坑道结构的复杂形状防腐管道成型方法，按如下步骤操作。
S1. 管道主体1加工成型：采用金属箔材，以3D打印技术加工管道主体1。
在步骤S1中，所述管道主体1加工成型工序包括以下步骤。
S1a. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据。
S1b. 利用获取的三维数据，采用UG软件建立三维管道主体1模型。
S1c. 利用makerwat切片软件对管道主体1模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在316L不锈钢箔材上切割出管道主体1路径切片。
S1d. 通过超声波固结装置对管道主体1路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的316L不锈钢实体管道主体1。
S1e. 将成型后管道主体1根据壁厚选择进行热处理，提高合金的力学性能。热处理温度为1010℃-1150℃，保温时间为40min，快速冷却。
S1f. 将热处理后的管道主体1依次进行打磨、清洗、碱洗、干燥处理：先将热处理后的管道主体1用200目-2000目的砂纸反复多次打磨，去除表面的氧化物；再用无水乙醇清洗管道主体1，去除表面的污垢，然后用每1L中含45gNaOH和10gNa3PO3的混合碱溶液，在温度为70℃条件下，洗涤25min，以进一步除去表面氧化物，得到光滑的表面；最后将打磨、清洗、碱洗处理后的管道主体1放入加热炉中预热，预热温度为90℃，预热时间为1.2h，以去除水分和湿气。
S1g. 将打磨、清洗、碱洗、干燥处理后的管道主体1置于9%NaOH溶液中进行钝化处理，处理时间为4h。
S2. 防腐层2加工成型：将管道主体1浸泡在氟化钾溶液中，待其在管道主体1内、外表面转化成膜，取出，干燥；所述氟化钾溶液摩尔浓度为0.1mol/L，pH值为7.5。转化温度为30℃，处理时间为48h。
S3. 隔离层3加工成型：在防腐层2外侧包覆海绵层31；所述海绵层31的厚度为20cm；在海绵层31外侧包覆若干层吸水薄膜层32；所述吸水薄膜层32由聚丙烯酸树脂加工制成，单层厚度为300μm，上面设置有纳米级微孔，孔径为10 nm。
S4. 外保护层4加工成型：在吸水薄膜层32外侧固结软橡胶层作为外保护层4，软橡胶层厚度为10cm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非用以限制本发明的权利范围。任何以本申请专利范围所涵盖的权利范围而实施的技术方案，或者任何熟悉本领域的技术人员，利用上述揭示的方法内容做出许多可能的变动和修饰的方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，由内向外依次包括管道主体(1)、防腐层(2)、隔离层(3)及外保护层(4)；所述管道主体(1)为金属管；其特征在于：所述防腐层(2)为氟化物膜；所述隔离层(3)包括海绵层(31)和吸水薄膜层(32)；所述外保护层(4)为软橡胶层，固结在薄膜层的外侧。
2.如权利要求1所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，其特征在于：所述管道主体(1)采用金属箔材，以3D打印方式加工成型。
3.如权利要求2所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，其特征在于：所述金属箔材的材质为304不锈钢、304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中任意一种。
4.如权利要求1所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道，其特征在于：所述的防腐层(2)是将管道主体(1)浸泡在氟化物溶液中在管道主体(1)的内、外表面上转化成膜制成。
5.一种如权利要求1所述的用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型方法，按如下步骤操作：
S1. 管道主体(1)加工成型：采用金属箔材，以3D打印技术加工管道主体(1)；
S2. 防腐层(2)加工成型：将管道主体(1)浸泡在氟化物溶液中，待其在管道主体(1)内、外表面转化成膜，取出，干燥；所述氟化物溶液摩尔浓度为0.05mol/L -0.5mol/L，pH值为6-8.5；
S3. 隔离层(3)加工成型：在防腐层(2)外侧包覆海绵层(31)，在海绵层(31)外侧包覆若干层吸水薄膜层(32)；
S4. 外保护层(4)加工成型：在吸水薄膜层(32)外侧固结软橡胶层作为外保护层(4)。
6.如权利要求5所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型方法，其特征在于：
在步骤S1中，所述管道主体(1)加工成型工序包括以下步骤：
S1a. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据；
S1b. 利用获取的三维数据，采用建模软件建立三维管道主体(1)模型；
S1c. 利用切片软件对管道主体(1)模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在金属箔材上切割出管道主体(1)路径切片；
S1d. 通过超声波固结装置对管道主体(1)路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的实体管道主体(1)；
S1e. 将成型后管道主体(1)根据壁厚选择进行热处理，提高合金的力学性能；
S1f. 将热处理后的管道主体(1)依次进行打磨、清洗、碱洗、干燥处理；
S1g. 将打磨、清洗、碱洗、干燥处理后的管道主体(1)置于碱溶液中进行钝化处理。
7.如权利要求6所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型方法，其特征在于：在步骤S1b中，所述建模软件是pro/E、Solidworks、3DMax或UG中任意一种；在步骤S1c中，所述切片软件是cura、Autofab、Simplify、makerwat中任意一种，所述金属箔材的材质为304不锈钢、304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中任意一种。
8.如权利要求6所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型方法，其特征在于：在步骤S1f中，所述打磨是用200目-2000目的砂纸反复多次打磨管道主体(1)表面，去除氧化物；所述清洗是将打磨后管道主体(1)先用无水乙醇清洗去除表面的污垢，再经过碱洗处理进一步除去表面氧化物，得到光滑的表面；所述碱洗用碱为NaOH，Na3PO3，NaNO3中的任意一种或两至三种；所述干燥是将碱洗后管道主体(1)置于加热炉中预热，消除水分和湿气。
9.如权利要求5所述的一种用于特殊坑道结构的复杂形状防腐管道的成型方法，其特征在于：在步骤S2中，所述氟化物为氟化钠、氟化钾中的任意一种或两种，所述转化成膜的时间为8 h -100h，温度为10℃-40℃；在步骤S3中，所述的隔离层(3)中海绵层(31)的厚度为1cm-20cm，所述吸水薄膜层(32)由高分子材料加工制成，所述吸水薄膜层(32)的单层厚度为30μm -1000μm，上面设置有纳米级微孔，孔径为10 nm -100nm；在步骤S4中，所述软橡胶层的厚度为1cm -10cm。
10.一种复杂形状管道成型方法，按如下步骤操作：
S1. 利用3D扫描仪对坑道结构进行3D扫描，获取三维数据；
S2. 利用获取的三维数据，采用建模软件建立三维管道主体(1)模型；
S3. 利用切片软件对管道主体(1)模型进行切片处理，切片完成后，将文件发送给3D打印机，根据管道形状在金属箔材上切割出管道主体(1)路径切片；
S4. 通过超声波固结装置对管道主体(1)路径切片进行逐层固结，并用切刀切去多余部分，得到3D打印的实体管道主体(1)。
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