一种耐高温无缝不锈钢管及其加工工艺的制作方法

1.本技术涉及无缝钢管技术领域，尤其是涉及一种耐高温无缝不锈钢管及其加工工艺。


背景技术：

2.无缝钢管是由整支圆钢穿孔而成的，表面上没有焊缝的钢管，称之为无缝钢管。根据生产方法，无缝钢管可分热轧无缝钢管、冷轧无缝钢管、冷拔无缝钢管、挤压无缝钢管、顶管等。
3.现有公告号为cn109154053b的中国专利公开了一种无缝钢管及其制造方法，无缝钢管以质量％计含有c：0.21～0.35％、si：0.10～0.50％、mn：0.05～1.00％、p：0.025％以下、s：0.010％以下、al：0.005～0.100％、n：0.010％以下、cr：0.05～1.50％、mo：0.10～1.50％、nb：0.010～0.050％、b：0.0003～0.0050％、及ti：0.002～0.050％，余量为fe及杂质。
4.上述的无缝钢管具有优异的耐ssc性、抑制了圆周方向及轴向的强度偏差，但目前的无缝不锈钢管在高温环境下的使用寿命通常较短，因此发明人认为仍有待改进。


技术实现要素：

5.为了提高无缝不锈钢管的耐高温性，延长使用寿命，本技术提供一种耐高温无缝不锈钢管及其加工工艺。
6.第一方面，本技术提供的一种耐高温无缝不锈钢管采用如下的技术方案：一种耐高温无缝不锈钢管，所述无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下重量份数的组分：12
‑
15份改性酚醛树脂；30
‑
40份丙烯酸乳液；6
‑
8份异氰酸间氰基苯酯；1
‑
2份二甲氨基丙胺；1
‑
2份甘油松香酯；5
‑
6份玻璃微球；2
‑
4份丙二醇丁醚。
7.通过采用上述技术方案，以二甲氨基丙胺作交联剂，使丙烯酸乳液和异氰酸间氰基苯酯产生交联形成交联网络，同时引入芳环，减少分子链中可旋转的单键，增加键能，提高分子链刚性并降低分子链的热运动能力，使耐高温层的耐热性能得到提高；改性酚醛树脂以及玻璃微球的添加进一步提高耐高温性，且丙二醇丁醚起分散玻璃微球的作用，甘油松香酯促进各组分之间的界面结合，使耐高温层的性质更稳定，由此提高无缝不锈钢管的耐高温性，延长使用寿命。
8.优选的，所述改性酚醛树脂的制备方法为：将8
‑
10份酚醛树脂、1.5
‑
2份聚乙烯醇
和0.5
‑
0.6份4,4
’‑
二氨基二苯醚混合，在60
‑
70℃下搅拌反应20
‑
30min。
9.通过采用上述技术方案，采用聚乙烯醇和4,4
’‑
二氨基二苯醚对酚醛树脂进行改性，少量聚乙烯醇和4,4
’‑
二氨基二苯醚的添加引入了苯基基团的同时，通过与酚醛树脂的反应，可使溶液粘度增大，提高成膜后的强度，并进一步达到改善材料耐高温性的目的，实现无缝不锈钢管的耐热性的提升。
10.优选的，按重量份数计，所述耐高温层还包括3
‑
4份2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、0.8
‑
1份邻苯二甲腈和0.2
‑
0.3份催化剂。
11.通过采用上述技术方案，控制2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂的用量，调节2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸和邻苯二甲腈反应，制得具有较好的热氧稳定性的含氰基化合物，进一步提高酚醛树脂的高温稳定性，提高无缝不锈钢管的耐高温性。
12.优选的，所述催化剂为2
‑
乙基己酸酮。
13.优选的，按重量份数计，所述耐高温层还包括2
‑
3份铁铬木质素磺酸盐。
14.通过采用上述技术方案，在丙烯酸乳液存在下，铁铬木质素磺酸盐和甘油松香酯共混并适当增稠，使得到的耐高温涂料粘稠度适中，减少了涂料的粘稠度过大易导致涂料涂覆不均的问题，以及涂料粘度过小而不能有效粘接在无缝不锈钢管上并产生挂流现象的情况，使耐高温涂料牢固附着于无缝不锈钢管上；另外，铁铬木质素磺酸盐和甘油松香酯的共混产物也具有较好的耐高温性能。
15.优选的，所述玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
16.通过采用上述技术方案，镀镍空心玻璃微球的加入使耐高温层具有良好的隔热性能，对太阳热反射率高，导热系数低，有效提升无缝不锈钢管的隔热性。
17.第二方面，本技术提供一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺，采用如下的技术方案：一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺，包括如下步骤：s1.耐高温涂料的制备；将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率120
‑
140w，频率20
‑
30khz下分散6
‑
8min得到分散产物；将丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至70
‑
80℃搅拌30
‑
40min；再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌15
‑
20min； 最后加入分散产物和甘油松香酯，继续搅拌1
‑
2h，得到耐高温涂料；s2.耐高温层涂覆；无缝不锈钢管通过抛丸除锈、高压气体清灰后，将无缝不锈钢加热到120
‑
130℃，采用无气喷涂机将s1制得的耐高温涂料喷涂于不锈钢焊管上，然后保温放置12
‑
15min，使涂层固化形成耐高温层；再用循环水冷却，制得成品不锈钢焊管。
18.优选的，所述s1还包括如下步骤：将8
‑
10份酚醛树脂、1.5
‑
2份聚乙烯醇和0.5
‑
0.6份4,4
’‑
二氨基二苯醚混合，在60
‑
70℃下搅拌反应20
‑
30min，制得改性酚醛树脂；将3
‑
4份2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、0.8
‑
1份邻苯二甲腈和0.2
‑
0.3份催化剂混合，在50
‑
60℃下搅拌反应50
‑
60min，得到氰基化合物；将1
‑
2份甘油松香酯和2
‑
3份铁铬木质素磺酸盐混合搅拌8
‑
10min，得到增粘物；30
‑
40份丙烯酸乳液、6
‑
8份异氰酸间氰基苯酯和1
‑
2份二甲氨基丙胺共混，升温至70
‑
80℃搅拌30
‑
40min；再加入12
‑
15份改性酚醛树脂，保温并继续搅拌15
‑
20min；接着加入制得的氰基化合物，搅拌20
‑
30min；最后加入制得的分散产物和增粘物，继续搅拌1
‑
2h，得
到耐高温涂料。
19.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.以二甲氨基丙胺作交联剂，使丙烯酸乳液和异氰酸间氰基苯酯产生交联形成交联网络，同时引入芳环，降低分子链的热运动能力，提高耐热性能；甘油松香酯促进各组分之间的界面结合，改性酚醛树脂以及玻璃微球的添加进一步提高耐高温性，由此提高无缝不锈钢管的耐高温性，延长使用寿命；2.少量聚乙烯醇和4,4
’‑
二氨基二苯醚的添加引入了苯基基团的同时，通过与酚醛树脂的反应，可使溶液粘度增大，提高成膜后的强度，并进一步达到改善材料耐高温性的目的，实现无缝不锈钢管的耐热性的提升；3.将2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂混合制得具有较好的热氧稳定性的含氰基化合物，进一步提高酚醛树脂的高温稳定性，提高无缝不锈钢管的耐高温性；4.在丙烯酸乳液存在下，铁铬木质素磺酸盐和甘油松香酯共混并适当增稠，使得到的耐高温涂料粘稠度适中，减少了涂料的粘稠度过大易导致涂料涂覆不均的问题，以及涂料粘度过小而不能有效粘接在无缝不锈钢管上并产生挂流现象的情况，使耐高温涂料牢固附着于无缝不锈钢管上；另外，铁铬木质素磺酸盐和甘油松香酯的共混产物也具有较好的耐高温性能。
具体实施方式
20.以下对本技术作进一步详细说明。
21.本技术中，酚醛树脂由河南滨海实业有限责任公司生产；丙烯酸乳液由常州泽牧水性材料科技有限公司生产；甘油松香酯由河南捷雄实业有限公司生产；镀镍空心玻璃微球购于上海瑞贝贸易有限公司，品牌名：杜克；铁铬木质素磺酸盐由河南省铭泰化工有限公司生产。
22.无气喷涂机为graco45:1无气喷涂机。
23.以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
24.实施例1本技术公开了一种耐高温无缝不锈钢管及其加工工艺；一种耐高温无缝不锈钢管，无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下组分：改性酚醛树脂、丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯、玻璃微球和丙二醇丁醚，其中玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
25.一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺，包括如下步骤：将8份酚醛树脂、1.5份聚乙烯醇和0.5份4,4
’‑
二氨基二苯醚混合，在60℃下搅拌反应20min，制得改性酚醛树脂；s1.耐高温涂料的制备；将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率120w，频率20khz下分散6min得到分散产物；将丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至70℃搅拌30min；
再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌15min； 最后加入分散产物和甘油松香酯，继续搅拌1h，得到耐高温涂料；s2.耐高温层涂覆；无缝不锈钢管通过抛丸除锈、高压气体清灰后，将无缝不锈钢加热到120℃，采用无气喷涂机将s1制得的耐高温涂料喷涂于不锈钢焊管上，然后保温放置12min，使涂层固化形成耐高温层；再用循环水冷却，制得成品不锈钢焊管。
26.各组分含量如下表1所示。
27.实施例2本技术公开了一种耐高温无缝不锈钢管及其加工工艺；一种耐高温无缝不锈钢管，无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下组分：改性酚醛树脂、丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯、玻璃微球和丙二醇丁醚，其中玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
28.一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺，包括如下步骤：将10份酚醛树脂、2份聚乙烯醇和0.6份4,4
’‑
二氨基二苯醚混合，在70℃下搅拌反应30min，制得改性酚醛树脂；s1.耐高温涂料的制备；将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率140w，频率30khz下分散8min得到分散产物；将丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至80℃搅拌40min；再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌20min； 最后加入分散产物和甘油松香酯，继续搅拌2h，得到耐高温涂料；s2.耐高温层涂覆；无缝不锈钢管通过抛丸除锈、高压气体清灰后，将无缝不锈钢加热到130℃，采用无气喷涂机将s1制得的耐高温涂料喷涂于不锈钢焊管上，然后保温放置15min，使涂层固化形成耐高温层；再用循环水冷却，制得成品不锈钢焊管。
29.各组分含量如下表1所示。
30.实施例3本技术公开了一种耐高温无缝不锈钢管及其加工工艺；一种耐高温无缝不锈钢管，无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下组分：改性酚醛树脂、丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯、玻璃微球和丙二醇丁醚，其中玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
31.一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺，包括如下步骤：将9份酚醛树脂、1.8份聚乙烯醇和0.6份4,4
’‑
二氨基二苯醚混合，在65℃下搅拌反应25min，制得改性酚醛树脂；s1.耐高温涂料的制备；将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率130w，频率25khz下分散7min得到分散产物；将丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至75℃搅拌35min；再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌18min； 最后加入分散产物和甘油松香酯，继续搅拌1.5h，得到耐高温涂料；s2.耐高温层涂覆；无缝不锈钢管通过抛丸除锈、高压气体清灰后，将无缝不锈钢加热到125℃，采用无气喷涂机将s1制得的耐高温涂料喷涂于不锈钢焊管上，然后保温放置13min，使涂层固化形成耐高温层；再用循环水冷却，制得成品不锈钢焊管。
32.各组分含量如下表1所示。
33.实施例4与实施例1的区别在于，一种耐高温无缝不锈钢管，无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下组分：改性酚醛树脂、丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯、玻璃微球、丙二醇丁醚、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈、催化剂和铁铬木质素磺酸盐，其中催化剂为2
‑
乙基己酸酮，玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
34.一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺中，s1包括如下步骤：将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率120w，频率20khz下分散6min得到分散产物；将2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂混合，在50℃下搅拌反应50min，得到氰基化合物；将甘油松香酯和铁铬木质素磺酸盐混合搅拌8min，得到增粘物；丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至70℃搅拌30min；再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌15min；接着加入制得的氰基化合物，搅拌20min；最后加入制得的分散产物和增粘物，继续搅拌1h，得到耐高温涂料。
35.各组分含量如下表1所示。
36.实施例5与实施例2的区别在于，一种耐高温无缝不锈钢管，无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下组分：改性酚醛树脂、丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯、玻璃微球、丙二醇丁醚、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈、催化剂和铁铬木质素磺酸盐，其中催化剂为2
‑
乙基己酸酮，玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
37.一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺中，s1包括如下步骤：将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率140w，频率30khz下分散8min得到分散产物；将2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂混合，在60℃下搅拌反应60min，得到氰基化合物；将甘油松香酯和铁铬木质素磺酸盐混合搅拌10min，得到增粘物；丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至80℃搅拌40min；再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌20min；接着加入制得的氰基化合物，搅拌30min；最后加入制得的分散产物和增粘物，继续搅拌2h，得到耐高温涂料。
38.各组分含量如下表1所示。
39.实施例6与实施例3的区别在于，一种耐高温无缝不锈钢管，无缝不锈钢管表面涂覆耐高温层，耐高温层包括如下组分：改性酚醛树脂、丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯、玻璃微球、丙二醇丁醚、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈、催化剂和铁铬木质素磺酸盐，其中催化剂为2
‑
乙基己酸酮，玻璃微球为镀镍空心玻璃微球。
40.一种耐高温无缝不锈钢管的加工工艺中，s1包括如下步骤：将丙二醇丁醚和玻璃微珠在超声功率130w，频率25khz下分散7min得到分散产物；将2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂混合，在55℃下搅拌反应55min，得到氰基化合物；将甘油松香酯和铁铬木质素磺酸盐混合搅拌9min，得到增粘物；
丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯和二甲氨基丙胺共混，升温至75℃搅拌35min；再加入改性酚醛树脂，保温并继续搅拌18min；接着加入制得的氰基化合物，搅拌25min；最后加入制得的分散产物和增粘物，继续搅拌1.5h，得到耐高温涂料。
41.各组分含量如下表1所示。
42.实施例7与实施例1的区别在于，制备改性酚醛树脂时，将聚乙烯醇替换为苄基醇。
43.实施例8与实施例1的区别在于，制备改性酚醛树脂时，将4,4
’‑
二氨基二苯醚替换为乙烯醚。
44.实施例9与实施例1的区别在于，耐高温层还包括2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂2
‑
乙基己酸酮，各组分含量如下表2所示。
45.实施例10与实施例9的区别在于，将2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸替换为3
‑
甲基
‑2‑
烯胺，各组分含量如下表2所示。
46.实施例11与实施例9的区别在于，将邻苯二甲腈替换为丁基苯，各组分含量如下表2所示。
47.实施例12与实施例9的区别在于，将催化剂2
‑
乙基己酸酮替换为十二烷基苯磺酸，各组分含量如下表2所示。
48.实施例13与实施例1的区别在于，耐高温层还包括铁铬木质素磺酸盐，各组分含量如下表2所示。
49.实施例14与实施例13的区别在于，将铁铬木质素磺酸盐替换为羧甲基纤维素，各组分含量如下表2所示。
50.实施例15与实施例13的区别在于，将甘油松香酯替换为甘油，各组分含量如下表2所示。
51.实施例16与实施例13的区别在于，将丙烯酸乳液替换为聚氨酯乳液，各组分含量如下表2所示。
52.对比例对比例1与实施例1的区别在于，以12份酚醛树脂为组分的耐高温层涂覆制得的无缝不锈钢管作为对比例1。
53.对比例2与实施例1的区别在于，将丙烯酸乳液替换为聚氨酯乳液。
54.对比例3与实施例1的区别在于，将异氰酸间氰基苯酯替换为丁基苯。
55.对比例4与实施例1的区别在于，将二甲氨基丙胺替换为过氧化二异丙苯。
56.对比例5与实施例1的区别在于，将甘油松香酯替换为甘油。
57.对比例6与实施例1的区别在于，将镀镍空心玻璃微球替换为普通玻璃微珠。
58.对比例7与实施例1的区别在于，将改性酚醛树脂替换为酚醛树脂。
59.表1 实施例1
‑
6的组分含量表 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6改性酚醛树脂121514121514丙烯酸乳液304035304035异氰酸间氰基苯酯687687二甲氨基丙胺122122甘油松香酯121121玻璃微球565565丙二醇丁醚2432432
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸///344邻苯二甲腈///0.810.9催化剂///0.20.30.2铁铬木质素磺酸盐///233
表2 实施例9
‑
16的组分含量表 实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15实施例16改性酚醛树脂1212121212121212丙烯酸乳液/聚氨酯乳液3030303030303030异氰酸间氰基苯酯66666666二甲氨基丙胺/过氧化二异丙苯11111111甘油松香酯/甘油11111111玻璃微球55555555丙二醇丁醚222222222
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸/3
‑
甲基
‑2‑
烯胺3333////邻苯二甲腈/丁基苯0.80.80.80.8////催化剂0.20.20.20.2////铁铬木质素磺酸盐/羧甲基纤维素////2222
性能检测试验测试方法：根据各实施例和对比例的加工工艺制得50mm
×
25mm
×
3mm的片状试样；在常温25℃和400℃条件下，以拉伸试验机测试屈服强度，拉伸速度5mm/min，以400℃和常温25℃下的屈服强度差值表征耐高温性能，差值越小，则力学性能越高，耐高温性越强，测试结果如下表3所示。
60.表3 各实施例和对比例的性能测试结果表 屈服强度差值（mpa）实施例126实施例220
实施例324实施例417实施例512实施例615实施例730实施例832实施例921实施例1023实施例1124实施例1225实施例1322实施例1424实施例1524实施例1625对比例143对比例231对比例333对比例428对比例529对比例629对比例734综上所述，可以得出以下结论：1.本技术制得的改性酚醛树脂可较好地提升耐高温性能。
61.2.2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸、邻苯二甲腈和催化剂2
‑
乙基己酸酮反应产物对耐高温性能的提升具有较为显著的作用。
62.3.丙烯酸乳液、甘油松香酯和铁铬木质素磺酸盐三者之间具有协同作用，有助于提升耐高温性。
63.4.本技术中，以丙烯酸乳液、异氰酸间氰基苯酯、二甲氨基丙胺、甘油松香酯和镀镍空心玻璃微球等组分组成的耐高温涂料可有效提升无缝钢管的耐高温性。
64.本具体实施方式仅仅是对本技术的解释，并非依此限制本技术的保护范围，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。