一种核电用钢管的镀锌方法与流程

1.本发明属于镀锌技术领域，特别涉及一种核电用钢管的镀锌方法。


背景技术：

2.自上世纪70年代我国自主建立第一座泰山核电站，至今，我国已经相继建成11座核电站。核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中造成空气污染；同时核能发电还具有高效经济的特点；在未来一定还会有更多的核力发电。由于特殊的工作环境，核电设施对于钢导管的耐盐雾性能要求特别的高。
3.如申请号为cn201911107571.4的中国发明专利申请文件，公布了一种用于核电的超重荷型刚性钢导管的制造方法，包括以下步骤：原料管-复检-酸洗-水清洗-储存-涂溶剂-烘干-热镀锌-外吹-内吹-空冷-水冷-成品检验；其特征在于：所述热镀锌步骤中，采用的锌液温度为450~465℃，浸镀时间为4~6min；所述锌液中含有以质量百分比计的：al：0.05~0.07；re：0.01~0.015；ni：0.01~0.015；pb：0.001~0.0015；该方法采用传统热镀工艺对钢管的表面进行镀锌，镀锌层不够均匀。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核电用钢管的镀锌方法。本发明通过对钢管进行退火处理，提高了热镀锌时，镀锌层表面的均匀程度，同时使得镀锌层在钢管表面的附着能力进一步加强。
5.本发明的技术方案如下：一种核电用钢管的镀锌方法，包括以下步骤：s1、酸洗：将钢管用酸液浸洗至表面光洁，得到去氧化钢管；s2、水洗：将所述去氧化钢管在水中浸洗，取出干燥得到洁净钢管；s3、退火：在无氧环境中对洁净钢管进行退火处理，得到退火钢管；s4、浸助镀液：将所述退火钢管浸入助镀液中，取出干燥，使其表面均匀的附着一层助镀液干膜，得到涂液钢管；s5、热镀锌：将所述涂液钢管预热，然后浸入熔融锌液中，使其与锌液充分接触，取出冷却后得到镀锌钢管。
6.现有技术中，由于钢管表面具有一层氧化层，在进行镀锌之前，通常会采用酸液洗去钢管表面的氧化层；氧化层洗去后，钢管表面变的不够平整，同时酸洗液也除去了一些单质铁等金属性较强的元素物质，而金属性不够活泼的元素物质则难以被洗去，仍会存在于钢管表面，还使得这些元素在钢管表面的比例上升，改变钢管表面的组分含量，这对后续的镀锌工艺产生重大的影响，一方面使得镀锌层不够均匀，另一方面使得镀锌层基于钢材的附着性有所下降。
7.在碳钢中，尤其是c与si的含量对钢管镀锌的影响最大，其中c的含量偏高会增大钢管表面的表面张力，使得锌液不能够轻易的浸润钢管的表面，形成镀锌层的能力差，不易
形成均匀的镀锌层；而si的存在容易在钢管的表面还原氧化铁形成氧化硅而富集，氧化硅的富集同样会降低锌液对钢管表面的浸润能力，此外氧化硅还会降低钢基的活性，抑制铁铝合金的形成，而铁锌合金的形成会被促进，使得镀锌层的附着能力降低。
8.在本发明的上述技术方案中，在酸洗、水洗干燥后，对钢管进行退火处理：先将钢管加热到略低于固相线的温度时，保温一段时间，使得钢管表面的铁原子加速热运动，使得钢管内外组成趋于一致，钢管表面的组成成分变得更加均匀，在镀锌的时候有利于提升钢管表面对热锌液的接受能力，促进锌液在钢管表面的微流动，在热镀锌时，可使得表面更加均匀，不会形成锌瘤缺陷；同时由于钢管表面的组成成分变得更均匀，镀锌层在钢管表面的附着能力进一步加强。
9.作为本发明上述技术方案的优选，在s5中，锌液的温度为440℃~465℃。
10.作为本发明上述技术方案的优选，在s5中，对所述涂液钢管预热的温度为450℃~480℃。
11.作为本发明上述技术方案的优选，在s3中，退火操作的最高温度为1100℃~1200℃。
12.作为本发明上述技术方案的优选，在s5中，冷却前需除去钢管内壁、外壁附着的多余锌液。
13.作为本发明上述技术方案的优选，在s5中，所述的冷却过程包括冷却定型和加速冷却。
14.作为本发明上述技术方案的优选，所述冷却定型采用空气自然冷却。
15.作为本发明上述技术方案的优选，在s5中，所述的锌液包括以质量份数计的： zn 88.5~92、al 5~7、re 1~1.5、ni 1~1.5、mg 1~1.5。
16.作为本发明上述技术方案的优选，在s5中，镀锌的时长为4~6min。
17.作为本发明上述技术方案的优选，在s4中，所述的助镀液为氯化铵与氯化锌的水溶液；助镀液的浓度为200~400g/l，其中氯化铵与氯化锌的比例为1.2~1.6。
18.综上所述，本发明具有如下有益效果：1、本发明通过在酸洗、水洗干燥后的退火处理使得酸洗后的钢管表面的成分变得更加均匀，在镀锌的时候有利于提升钢管表面对热锌液的接受能力，促进锌液在钢管表面的微流动，在热镀锌时，可使得表面更加均匀；2、本发明通过退火处理使得钢管表面的组成成分变得更均匀，相较于酸洗后的的钢管表面，非铁原子的相对含量降低，镀锌层在钢管表面的附着能力进一步提高；3、通过本发明方法所生产的钢管的镀锌层厚度可达到65微米以上，耐腐蚀性能高，可以应对核电站高盐雾的耐腐蚀环境。
具体实施方式
19.以下具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。
20.实施例1一种核电用钢管的镀锌方法，包括以下步骤：
s1、筛选：从原料钢管中筛选出表面、内部无毛刺的标准钢管，所述钢导管所含的杂原子成分以质量百分比计：c：0.08~0.12；si：0.07~0.11；mn：0.5~1.0：p＜0.025；s＜0.020；ni：0.02~0.03，re：0.002~0.004；cr：0.001~0.030；nb：0.020~0.030；本实施例所选择的是宝钢的钢材作为钢管的原料，其中上两组分的含量为c：0.08~0.12，si：0.11以下；s2、酸洗：将所述标准钢管用酸液浸洗至表面光洁得到去氧化钢管；酸液的组分为工业硫酸（相对密度1.84）160g/l、工业盐酸（含量30%）250g/l、十二烷基磺酸钠10g/l、六次甲基四胺3g/l、三乙醇胺2g/l、食盐250g/l；酸洗的温度控制在25℃，清洗时间3min；s3、水洗：将所述去氧化钢管在水中浸洗3min后取出干燥得到净标准钢管；s4、退火：在氮气氛围中将净标准钢管加热至1150℃，保温1小时后，自然冷却得到退火钢管；s5、浸助镀液：将预热后的所述退火钢管浸入助镀液使其表面均匀附着一层助镀液，取出烘干得到涂液钢管；本实施例中助镀液为浓度为250g/l的氯化铵与氯化锌的水溶液，氯化铵的浓度为150g/l，氯化锌的浓度为100g/l；s6、热镀锌：对所述涂液钢管进行预热，预热的温度为454℃，将涂液钢管浸入444℃熔融锌液池中保持5min使其表面均匀附着一层锌液，取出、通过外吹、内吹刮去钢管内壁、外壁附着的多余锌液，先在空气中冷却至200℃，然后用冷却水加速冷却得到镀锌钢管；所述的锌液包括以质量份数计的：zn 88.5~92、al 5~7、re 1~1.5、ni 1~1.5、mg 1~1.5。
21.实施例2一种核电用钢管的镀锌方法，包括以下步骤：s1、筛选：从原料钢管中筛选出表面、内部无毛刺的标准钢管，所述钢导管所含的非铁原子成分以质量百分比计：c：0.08~0.12；si：0.07~0.11；mn：0.5~1.0：p＜0.025；s＜0.020；ni：0.02~0.03，re：0.002~0.004；cr：0.001~0.030；nb：0.020~0.030；本实施例所选择的是宝钢的钢材作为钢管的原料，其中上两组分的含量为c：0.08~0.12，si：0.11以下；s2、酸洗：将所述标准钢管用酸液浸洗至表面光洁得到去氧化钢管；酸液的组分为工业硫酸（相对密度1.84）160g/l、工业盐酸（含量30%）250g/l、十二烷基磺酸钠10g/l、六次甲基四胺3g/l、三乙醇胺2g/l、食盐250g/l；酸洗的温度控制在25℃，清洗时间3min；s3、水洗：将所述去氧化钢管在水中浸洗3min后取出干燥得到净标准钢管；s4、退火：在氮气氛围中将净标准钢管加热至1100℃，保温1小时后，自然冷却得到退火钢管；s5、浸助镀液：将预热后的所述退火钢管浸入助镀液使其表面均匀附着一层助镀液，取出烘干得到涂液钢管；本实施例中助镀液为浓度为250g/l的氯化铵与氯化锌的水溶液，氯化铵的浓度为150g/l，氯化锌的浓度为100g/l；s6、热镀锌：对所述涂液钢管进行预热，预热的温度为454℃，将涂液钢管浸入444℃熔融锌液池中保持5min使其表面均匀附着一层锌液，取出、通过外吹、内吹刮去钢管内壁、外壁附着的多余锌液，先在空气中冷却至200℃，然后用冷却水加速冷却得到镀锌钢管；所述的锌液包括以质量份数计的：zn 88.5~92、al 5~7、re 1~1.5、ni 1~1.5、mg 1~1.5。
22.实施例3一种核电用钢管的镀锌方法，包括以下步骤：s1、筛选：从原料钢管中筛选出表面、内部无毛刺的标准钢管，所述钢导管所含的
杂原子成分以质量百分比计：c：0.08~0.12；si：0.07~0.11；mn：0.5~1.0：p＜0.025；s＜0.020；ni：0.02~0.03，re：0.002~0.004；cr：0.001~0.030；nb：0.020~0.030；本实施例所选择的是宝钢的钢材作为钢管的原料，其中上两组分的含量为c：0.08~0.12，si：0.11以下；s2、酸洗：将所述标准钢管用酸液浸洗至表面光洁得到去氧化钢管；酸液的组分为工业硫酸（相对密度1.84）160g/l、工业盐酸（含量30%）250g/l、十二烷基磺酸钠10g/l、六次甲基四胺3g/l、三乙醇胺2g/l、食盐250g/l；酸洗的温度控制在25℃，清洗时间3min；s3、水洗：将所述去氧化钢管在水中浸洗3min后取出干燥得到净标准钢管；s4、退火：在氮气氛围中将净标准钢管加热至1200℃，保温1小时后，自然冷却得到退火钢管；s5、浸助镀液：将预热后的所述退火钢管浸入助镀液使其表面均匀附着一层助镀液，取出烘干得到涂液钢管；本实施例中助镀液为浓度为250g/l的氯化铵与氯化锌的水溶液，氯化铵的浓度为150g/l，氯化锌的浓度为100g/l；s6、热镀锌：对所述涂液钢管进行预热，预热的温度为454℃，将涂液钢管浸入444℃熔融锌液池中保持5min使其表面均匀附着一层锌液，取出、通过外吹、内吹刮去钢管内壁、外壁附着的多余锌液，先在空气中冷却至200℃，然后用冷却水加速冷却得到镀锌钢管；所述的锌液包括以质量份数计的：zn 88.5~92、al 5~7、re 1~1.5、ni 1~1.5、mg 1~1.5。
23.对比例一种核电用钢管的镀锌方法，包括以下步骤：s1、筛选：从原料钢管中筛选出表面、内部无毛刺的标准钢管，所述钢导管所含的杂原子成分以质量百分比计：c：0.08~0.12；si：0.07~0.11；mn：0.5~1.0：p＜0.025；s＜0.020；ni：0.02~0.03，re：0.002~0.004；cr：0.001~0.030；nb：0.020~0.030；s2、酸洗：将所述标准钢管用酸液浸洗至表面光洁得到去氧化钢管；酸液的组分为工业硫酸（相对密度1.84）160g/l、工业盐酸（含量30%）250g/l、十二烷基磺酸钠10g/l、六次甲基四胺3g/l、三乙醇胺2g/l、食盐250g/l；酸洗的温度控制在25℃，清洗时间3min；s3、水洗：将所述去氧化钢管在水中浸洗3min后取出干燥得到净标准钢管；s4、浸助镀液：将预热后的所述退火钢管浸入助镀液使其表面均匀附着一层助镀液，取出烘干得到涂液钢管；助镀液为浓度为250g/l的氯化铵与氯化锌的水溶液，氯化铵的浓度为150g/l，氯化锌的浓度为100g/l；s5、热镀锌：对所述涂液钢管进行预热，预热的温度为454℃，将涂液钢管浸入444℃熔融锌液池中保持5min使其表面均匀附着一层锌液，取出、通过外吹、内吹刮去钢管内壁、外壁附着的多余锌液，先在空气中冷却至200℃，然后用冷却水加速冷却得到镀锌钢管；所述的锌液包括以质量份数计的：zn 88.5~92、al 5~7、re 1~1.5、ni 1~1.5、mg 1~1.5。
24.针对实施例1~3以及对比例中得到的镀锌钢管，发明人进行了以下的测试实验：1、锌层厚度：根据gb/t 3091-2015《低压流体输送用焊接钢管》附录b 镀锌层的锌层重量测定-氯化锑法进行检测，其中锌的密度约为7.14g/cm3，测试结果如下表；
由上表可以看出本发明所提供的镀锌钢管的镀锌厚度更厚，防腐蚀效果更好，故通过本发明中的退火处理确实可以改变钢管表面的组成成分，使得镀锌的附着能力提高。
25.2、盐雾试验：根据gb/t2423.17-2008《电工电子产品环境试验》进行测试，测试结果如下：由上表不难看出通过本实验方法的镀锌钢管的防腐蚀性能更好，满足核电站的需求。