具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材的製作方法
2023-06-03 13:27:46 1
專利名稱：具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱交換器-凝汽器用的管材，特別是具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材。
作為熱力發電廠關鍵設備的凝汽器普遍使用銅或銅合金管材製造，而運行中在銅管內側循環流動的冷卻水一般為江河湖海的水或地下水，因此存在一定的腐蝕性。而銅管外側在含有氨與氧的氣氛中運行，氨與氧皆對銅具有腐蝕性，從而造成銅管內、外壁受到不同程度的腐蝕、磨蝕直至穿孔洩漏，因此直接威脅著機組的正常安全運行。由於銅管的腐蝕而必須進行頻繁的檢修和更換銅管，既要停產，又要相當大的維修費用，這一直是熱力發電廠面臨的一大難題。為此，部分電廠採用鈦金屬或鎳銅合金等昂貴的管材，即使如此也不能徹底解決腐蝕的問題。
本實用新型的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種防蝕性能優良的具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材。
本實用新型的設計人經過深入研究後發現，只要採用化學鍍的方法在常規凝汽器用金屬管材的內、外表面上皆鍍上一層鎳磷合金層即可達到上述目的，至此便完成了本實用新型。
本實用新型的基本技術方案如下一種具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材，具有作為基體的熱交換金屬管，其中，在該金屬管的內、外表面上皆具有一層由6-12重量％的磷和餘量為鎳組成的化學鍍鎳磷合金層。
本實用新型的優選技術方案如下如上所述的凝汽器用防蝕管材，其中所說的化學鍍鎳磷合金層的厚度在15-35μm之間。
如上所述的凝汽器用防蝕管材，其中所說的熱交換金屬管優選為銅管、銅合金管、鋼管和鋁管中的任一種。在銅合金管中，更優選為黃銅管；而在鋼管中，更優選為低碳鋼管。
下面詳細地解釋本實用新型。
本實用新型的主要發明點是在熱交換金屬管的內、外表面上皆形成一層化學鍍鎳磷合金層。在防腐蝕領域中的普通技術人員熟知，鎳磷合金具有很好的抗腐蝕性能，但是在工業生產部門，特別是在電力工業部門中，迄今為止尚沒有人想到可以通過在熱交換管的內、外表面上形成化學鍍鎳磷合金層來解決熱交換管的腐蝕問題。本實用新型限定了形成化學鍍鎳磷合金層而不是電鍍鎳磷合金層的理由是前者的鍍層均勻性要比後者好得多。在電鍍時，鍍層的沉積速度隨著電流密度的增大而加快，這樣，對於形狀複雜的金屬基底，其電流密度在不同的區域之間存在較大的差異，對於金屬管的內部更是如此，所以採用電鍍法難以在金屬管的內部形成均勻的鍍層，而化學鍍則能克服這一缺點。另外，鎳磷合金鍍層的抗蝕性能及其強度與合金中的鎳磷比例有很大關係，以鎳和磷的總量為100重量％計，當磷的含量低於6重量％時，其抗蝕性能不夠好，而當磷含量超過12重量％時，其抗磨損強度降低，因此將磷含量限定在6-12重量％的範圍內，餘量為鎳。鎳磷合金鍍層的厚度沒有特別限制，只要形成了鎳磷比在上述範圍內的鍍層，就可以明顯提高該金屬管的抗蝕性，但是其厚度優選在15-35μm之間。當其厚度低於15μm時，對金屬管抗蝕壽命的提高效果不夠明顯，而其厚度大於35μm也沒必要，因此，該鍍層的厚度優選為15-35μm之間。
金屬管的材質沒有什麼限制，不管是什麼金屬管，都會由於在其內、外表面上形成了鎳磷合金鍍層而具有優良的抗蝕性。但從傳熱性能、加工性能和價格等多方面考慮，優選是銅、銅合金、鋼和鋁。在銅合金中，更優選是黃銅。在鋼中，更優選是低碳鋼。
與本領域的先有技術相比，本實用新型具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材具有以下多方面的優點1、優異的耐腐蝕性能；2、高的表面硬度(HV550)和優異的抗磨性；3、無針孔、剝離、裂紋和其他缺陷；4、深鍍能力強，厚度非常均勻，可以完全保持基體的形狀；5、工藝操作簡便，生產成本較低，替代了昂貴的合金材料；6、生產過程對環境的汙染小，不用氰化物及鉻酸等有毒化學品，其廢水稍加處理即可達到國家規定的排放標準。
以下結合附圖來解釋本實用新型。
圖1是本實用新型的凝汽器用防蝕管材的橫截面圖。
圖2是沿
圖1的A-A方向的剖視圖。
在
圖1和圖2中，1是鎳磷合金鍍層；2是作為基底的凝汽器用熱交換金屬管。
下面舉出實施例和試驗例來進一步解釋本實用新型，但本實用新型不受這些實施例和試驗例的限制。
實施例1使用尺寸為直徑10mm、厚1mm的黃銅管作為坯件，在對其進行除油、水洗、酸洗、水洗等處理之後進行化學鍍鎳磷合金層處理。在進行該化學鍍處理時使用具有如下化學組成的鍍液成份 含量硫酸鎳 30克/升次亞磷酸鈉 30克/升乙酸鈉 15克/升檸檬酸鈉 15克/升乳酸 18毫升/升水 餘量在進行化學鍍時，將鍍液的酸度調節至pH＝4.7，並將其溫度維持在85℃，將上述規格的黃銅管放入上述鍍液中浸泡100分鐘。結果，在黃銅管的內、外表面皆鍍上了一層均勻的鎳磷合金層。經測定，在該鍍層中的磷含量為10.5重量％，餘量為鎳。並測得該鍍層的厚度為25μm，硬度為HV550。
實施例2除了用純銅(紫銅)管代替實施例1的黃銅管之外，其餘按照與實施例1相同的條件進行。結果在銅管的內、外表面上皆形成了一層化學組成、厚度和硬度皆與實施例1相同的鎳磷合金鍍層。
實施例3除了用低碳鋼(A3)管代替實施例1的黃銅管之外，其餘按照與實施例1相同的條件進行。結果在低碳鋼管的內、外表面上皆形成了一層化學組成、厚度和硬度皆與實施例1相同的鎳磷合金鍍層。
實施例4
除了用鋁管代替實施例1的黃銅管之外，其餘按照與實施例1相同的條件進行。結果在鋁管的內、外表面上皆形成了一層化學組成、厚度和硬度皆與實施例1相同的鎳磷合金鍍層。
試驗例1 腐蝕試驗使用實施例1中製得的帶有鎳磷合金鍍層的黃銅管與牌號為1Cr18Ni9Ti的不鏽鋼管，按照下面表1所示的條件進行試驗，連續進行48小時的腐蝕試驗，將測得的腐蝕速度換算成以毫米/年為單位的腐蝕率。結果列於表1中。
表1
從表1中可以看出，在氯化鈉、氫氧化鈉、鹽酸和硫酸的水溶液中，鎳磷合金的耐腐蝕性都明顯地超過了不鏽鋼。由此可以判斷，本實用新型的凝汽器用防蝕管材完全能耐受凝汽器運行工況條件下的腐蝕。
試驗例2-4分別以實施例2、3、4獲得的產品代替實施例1的產品進行與試驗例1相同的試驗，均獲得了與試驗例1幾乎同樣的結果。由此可以判斷，不管金屬管的材料是銅、銅合金、鋼或鋁，只要在其內、外表面上形成鎳磷合金鍍層，就能獲得同樣的耐蝕性能。
權利要求1. 一種具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材，具有作為基體的熱交換金屬管(1)，其特徵在於，在該金屬管(1)的內、外表面上皆具有一層由6-12重量％的磷和餘量為鎳組成的化學鍍鎳磷合金層(2)。
2. 如權利要求1所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的化學鍍鎳磷合金層(2)的厚度在15-35μm之間。
3. 如權利要求1或2所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的金屬管(1)為銅管。
4. 如權利要求1或2所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的金屬管(1)為銅合金管。
5. 如權利要求4所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的金屬管(1)為黃銅管。
6. 如權利要求1或2所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的金屬管(1)為鋼管。
7. 如權利要求6所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的金屬管(1)為低碳鋼管。
8. 如權利要求1或2所述的凝汽器用防蝕管材，其特徵在於，其中所說的金屬管(1)為鋁管。
專利摘要一種具有化學鍍鎳磷合金層的凝汽器用防蝕管材,具有作為基體的熱交換金屬管(1),其特徵在於,在該金屬管(1)的內、外表面上皆具有一層由6—12重量%的磷和餘量為鎳組成的化學鍍鎳磷合金層(2)。該鍍層(2)的厚度優選在15—35μm之間。該金屬管(1)的材質優選是銅、銅合金、鋼和鋁之中的任一種。該凝汽器用防蝕管材的耐蝕性優異,表面硬度高,耐磨性好,表面無針孔、剝離、裂紋等缺陷,鍍層的厚度均勻,工藝操作簡便,對環境的汙染小。
文檔編號C23C18/31GK2477931SQ0120125
公開日2002年2月20日 申請日期2001年2月9日 優先權日2001年2月9日
發明者何定一, 程力, 王家風, 朱凱, 曹俊新, 楊雁東 申請人:華電化學技術工程有限公司