一种管道内壁磷化膜的气相制备方法

摘要

本发明涉及一种气相条件下制备管道内壁磷化膜的气相制备方法。本方法是使用蒸汽将管道内壁清洗干净后，采用蒸汽中加入磷酸制得磷化膜层，磷化膜层的成分是磷酸亚铁[Fe3(PO4)2.nH2O]膜层。它改善了管道内壁清洁度，提高了管道内壁防腐蚀性能，有效地避免了油路污染和延长了管道的使用寿命，有效地克服了传统酸洗磷化处理的清洁度不够、损坏破坏非酸洗磷化面的油漆涂层和腐蚀精加工配合面的弊病。本管道内壁磷化膜的气相制备方法，工艺过程简单易操作，能提高工作效率，且节能减排，大大降低了汽轮机油系统部件的生产制造成本。

权利要求

1.一种管道内壁磷化膜的气相制备方法，采用气压加酸系统及混合加热系统，利用高压蒸汽将管道内壁清洗干净后，在高压蒸汽中加入磷酸，磷酸被高压蒸汽气化后带入管道内壁，在管道内壁制得磷化膜，该磷化膜的成分是磷酸亚铁[Fe3(PO4)2·nH2O]，磷化膜层厚度为0.015～0.020mm，其具体步骤如下：(1)使用压力为0.5～0.75MPa的高压蒸汽将管道内壁包括切削、油污的残留物清洗干净；

(2)将工业纯磷酸通过混合加热器混入压力为0.5～0.75MPa的高压蒸汽中酸洗磷化管道内壁；

(3)关闭磷酸，将自来水通过设计工装混入压力为0.5～0.75MPa的高压蒸汽中清洗管道内壁；

(4)用pH试纸测量出口湿蒸汽的pH值，湿蒸汽的压力为0.5～0.75MPa，pH值为6～

8；

(5)关闭自来水，使用压力为0.5～0.75MPa、温度为140～190℃的高压蒸汽冲洗管道内壁；

(6)使用压力为0.3～0.75MPa的压缩空气对管道内壁进行干燥并冷却。

说明书

一种管道内壁磷化膜的气相制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及汽轮机零部件的表面处理领域，具体涉及一种管道内壁磷化膜的气相制备方法。

背景技术

[0002] 在核电、燃气轮机、蒸汽轮机组中，轴承箱(包括前轴承箱、中压轴承箱及低压轴承座)及油箱等油系统部件工作时，内部管道为润滑油管道。为加强轴承箱及油箱等油系统部件内置管道内壁清洁度及防腐蚀能力，国外公司在轴承箱及油箱等油系统部件设计时，通常对轴承箱及油箱等油系统部件内置管道内壁采用直接入槽酸洗及磷化的工艺。其不足之处是：(1)轴承箱及油箱等内置管道在酸洗磷化时，极易造成轴承箱及油箱等非酸洗磷化部位的油漆涂层损坏和精加工配合面腐蚀，直接导致返工，甚至产生废品；(2)由于轴承箱及油箱等部件内置管道走向复杂，使得在加工时所产生的铁屑及油污难以去除干净，造成表面清洁度不能满足要求；(3)同样由于轴承箱及油箱等部件内置管道走向复杂，使得局部位置在液相条件下难以排出由酸洗磷化过程中产生的氢气，导致该部位内壁局部无膜层，从而必须返修。清洗结束后的酸液及清洗水也难以排除干净。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种管道内壁磷化膜的气相制备方法，使得管道内壁有较高的清洁度和防腐蚀性能。

[0004] 本发明采取的技术方案是：

[0005] 采用气压加酸系统及混合加热系统，使用蒸汽将管道内壁清洗干净后，采用在蒸汽中加入磷酸制得。

[0006] 这种管道内壁磷化膜的气相制备方法，其步骤为：

[0007] (1)使用高压蒸汽将管道内壁包括切削、油污的残留物清洗干净；

[0008] (2)将磷酸通过混合加热器混入蒸汽中清洗管道内壁；

[0009] (3)关闭磷酸，将水通过设计工装混入蒸汽中清洗管道内壁；

[0010] (4)用pH试纸测量出口湿蒸汽的pH值；

[0011] (5)关闭自来水，使用高压蒸汽冲洗管道内壁；

[0012] (6)使用压缩空气对管道内壁进行加速干燥并冷却。

[0013] 其磷化工艺参数如下：

[0014] 步骤(1)中的高压蒸汽压力为：0.5～0.75Mpa，使用时间5min；

[0015] 步骤(2)中的磷酸采用工业纯磷酸，磷酸流量1～3L/min，水流量3～10L/min，时间3～10min；

[0016] 步骤(3)中的水采用自来水，水流量5～10L/min，时间5～10min；

[0017] 步骤(4)中的水流量5～10L/min，pH值为6～8；步骤(2)～步骤(4)中的蒸汽是高压蒸汽，该高压蒸汽压力均为0.5～0.75Mpa；

[0018] 步骤(5)中的高压蒸汽压力为：0.5～0.75Mpa，温度为140～190℃，时间1～3min；

[0019] 步骤(6)中的压缩空气压力为：0.3～0.75MPa。

[0020] 采用上述方法制得的管道内壁的磷化膜层成分是磷酸亚铁[Fe3(PO4)2.nH2O]膜层，磷化膜层厚度为0.015～0.020mm。

[0021] 本发明产生的有益效果是：

[0022] 本气相条件下制备管道内壁的[Fe3(PO4)2.nH2O]磷化膜层，改善了管道内壁的清洁度，提高了管道内壁的防腐蚀性能，有效地避免了油路污染和延长了管道的使用寿命，有效地克服了轴承箱及油箱等油系统部件采用传统酸洗磷化处理的清洁度不够、损坏非酸洗磷化部位的油漆涂层和腐蚀精加工配合面的弊病。本发明的管道内壁磷化膜的气相制备方法，工艺过程简单易操作，能提高工作效率，且节能减排，大大降低了汽轮机油系统部件的生产制造成本。本发明的创新点在于将高温蒸汽加热、高温压力清洗、磷酸的酸洗磷化和高温干燥集成为一体。

[0023] 本发明所制得的管道内壁磷化膜层性能优越，防腐蚀性能及清洁度均达到要求。

附图说明

[0024] 图1为本发明磷化膜层制备方法的步骤示意图。

[0025] 图中代号含义：1-高压蒸汽；2-高压蒸汽软管；3-自来水；4、10-截止阀；5、11-逆止阀；6-磷酸；7-盛磷酸容器上的放气口；8-压缩空气入口；9-加酸口；12-稀释区；
13-混合加热器；14-加热混合区；15-被清洗管道；16-湿蒸汽出口。

具体实施方式

[0026] 通过对轴承箱(包括前轴承箱、中压轴承箱及低压轴承座)及油箱等油系统部件内置管道内壁酸洗磷化，对磷化膜层组织性能等进行大量的试验与分析研究，最终形成了气相条件下管道内壁磷化膜制备的最佳实施方案，具体如下：

[0027] 一种在气相条件下制备管道内壁磷化膜，磷化膜层是磷酸亚铁[Fe3(PO4)2.nH2O]膜层。将管道内壁清洗干净后加入磷酸，采用高压蒸汽将磷酸气化后带入管道内壁制得。高压蒸汽压力为：0.5～0.75MPa，磷化膜层厚度为0.015～0.020mm。

[0028] [Fe3(PO4)2.nH2O]膜层的制备工艺的关键在于：先将管道内壁使用蒸汽清洗干净，再利用蒸汽将磷酸气化后酸洗磷化管道，最后用水蒸汽清洗残余磷酸。

[0029] 针对以上情况，最终确定磷化工艺需在使用蒸汽将磷酸气化后进行。

[0030] 如图1所示，本发明的气相条件下制备管道内壁磷化膜的制备步骤为：

[0031] (1)使用高压蒸汽1将管道15内壁切削液、切削、油污、铁屑等残留物清洗干净。此步骤是对待处理管道内壁进行清理，同时利用高温蒸汽1对油污的溶解作用对管道15内壁进行除油处理；

[0032] (2)采用气压加酸系统，用压缩空气8将磷酸6加入混合加热器13，混入蒸汽1中、酸洗磷化管道15内壁；

[0033] (3)采用混合加热系统，在关闭磷酸6后，用自来水3稀释磷酸，利用蒸汽1对稀释后的磷酸进行混合加热、进入混合加热区14后、清洗管道15内壁；

[0034] (4)用pH试纸测量出口16湿蒸汽的pH，pH值以在6～8为宜，避免残留磷酸对管道内壁的腐蚀；

[0035] (5)关闭自来水3，使用高压蒸汽1冲洗管道15内壁；

[0036] (6)使用压缩空气8对管道15内壁进行干燥并冷却。

[0037] 所述在自来水3的管道上设有截止阀4和逆止阀5。

[0038] 所述在磷酸6通往稀释区12的进入混合加热器13的管道上设有截止阀10和逆止阀11。

[0039] 所述高压蒸汽1与混合加热器13用高压蒸汽软管2连接。

[0040] 本实施例选取的磷化工艺参数见表1。

[0041] 表1 磷化工艺参数

[0042]

[0043] 当使用该气相制备磷化膜方法处理其他形状尺寸的管道内壁时，只需对上述工艺参数进行适当调整。

[0044] 检验膜层，若膜层合格则磷化完成；若膜层不合格，返回步骤(2)重新处理。