[发明专利]一种提高奥氏体不锈钢阀门抗应力腐蚀的方法

说明书

本发明涉及新材料加工技术领域，公开了一种提高奥氏体不锈钢阀门抗应力腐蚀的方法，通过对应力腐蚀开裂特征以及复合材料性能的研究，不仅从内部因素解决现有奥氏体不锈钢材质的阀门耐应力腐蚀不佳的问题，将制备得到的碳基功能化复合材料粉末通过等离子喷涂方法涂覆在奥氏体不锈钢阀门表面，形成厚度为0.2‑0.3微米的抗应力腐蚀涂层，制备得到的碳基功能化复合材料应力腐蚀敏感度极低，能够将腐蚀液体阻隔在晶界以外，遏制了微裂纹的形成，提高阀门的抗应力腐蚀寿命；本发明能够显著提高奥氏体不锈钢阀门的抗应力腐蚀性能，解决现有阀门用耐腐蚀涂层寿命短、防护性不稳定的问题，经济效益和社会效益较显著提高。

技术领域

本发明属于新材料加工技术领域，具体涉及一种提高奥氏体不锈钢阀门抗应力腐蚀的方法。

背景技术

奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。

在阀门制造中应用最广泛的材料为奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢的组织为面心立方结构，常规环境下不会发生脆性转变现象，但处于导致应力腐蚀的高压、强酸等环境下，很容易产生应力集中，会发生脆性断裂，韧性也会随着裂纹的发展而逐渐下降。并且在使用过程中，随着应力腐蚀的加剧，裂纹生长经常会发生突发性破坏，严重影响工业生产的进行，并且会造成巨大的危害和损失。所以提高奥氏体不锈钢阀门的抗应力腐蚀性能势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高奥氏体不锈钢阀门抗应力腐蚀的方法，遏制了微裂纹的形成，提高阀门的抗应力腐蚀寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高奥氏体不锈钢阀门抗应力腐蚀的方法，其优选方案为，将制备得到的碳基功能化复合材料粉末通过等离子喷涂方法涂覆在奥氏体不锈钢阀门表面，形成厚度为0.2-0.3微米的抗应力腐蚀涂层；

制备碳基功能化复合材料：（1）称取7.5-8.0克石墨粉，在搅拌下，加入到装有70-80毫升浓硫酸的烧杯中，搅拌过程中使用冰水浴冷却，待温度稳定在10-15℃时，向烧杯中加入2.3-2.5克高锰酸钾和30-35毫升碳酸钾水溶液，搅拌均匀，反应50-60分钟，进行过滤，得到固体产物使用去离子水洗涤2-3次，在70-80℃烘箱中干燥8-10小时，然后送入马弗炉中煅烧1-2小时，煅烧温度为780-800℃，冷却至常温得到改性石墨碳材料，该材料具有极好的化学惰性，同时片层结构密质，能够阻止腐蚀液与不锈钢金属的接触；其中，所述浓硫酸质量浓度为95-98%，所述碳酸钾水溶液质量浓度为20-24%。

（2）依次称取5.5-5.7毫摩四氯化锆、2.0-2.4克硅酸钠，置于烧杯中，向烧杯中加入45-50毫升摩尔浓度为1.5-2.0摩尔/升的醋酸水溶液，在15-20℃下磁力搅拌30-40分钟，向烧杯中加入10-15毫升乙二胺和步骤（1）制备得到的改性石墨碳材料，升温至60-65℃，持续搅拌30-40分钟，加入25-30毫升乙二醇，搅拌均匀，转移至反应釜中，升温至190-200℃，反应5-6小时，反应结束后自然冷却至室温，产物使用去离子水和乙醇依次洗涤4-6次，然后置于50-60℃真空干燥箱中干燥10-15小时，得到粒径大小在35-45纳米之间的碳基功能化复合材料。

本发明所制备得到的碳基功能化复合材料具有超疏水结构，液体接触角为110-115°，耐冲蚀性强，在交变应力下，依然能够保持较高的耐腐蚀稳定性，使其低于奥氏体不锈钢的应力腐蚀临界值，起到了极好的防止发生应力腐蚀开裂以及腐蚀疲劳失效的防护作用。