» » Цинкование стальных труб
11.12.2014

Трубы — один из наиболее распространенных профилей проката черных металлов. Их широко применяют в строительстве установок химической и нефтеперерабатывающей промышленности, морских нефтепромысловых и гидротехнических сооружений, в судостроении, при оборудовании нефтяных скважин, изготовлении морских опор, в жилищном строительстве. Во всех этих случаях трубы при эксплуатации подвергаются коррозионному воздействию среды, что резко сокращает срок их службы.
Цинкование — эффективное средство защиты труб от коррозии.
Для покрытия труб различного сортамента и назначения широко используется парофазовый метод диффузионного цинкования.
В основном он осуществляется контактным способом путем химико-термической обработки в порошковых смесях.
Технология цинкования труб парофазовым методом состоит из следующих основных технологических операций: 1) подготовка труб к покрытию; 2) приготовление диффузионной смеси; 3) упаковка в муфели; 4) химикотермическая обработка; 5) распаковка муфелей; 6) извлечение оцинкованных труб и их контроль.
Подготовка труб к покрытию

Трубы, изготовленные на прокатных станах и прошедшие правку, обрезку концов, подвергают контролю. Наружная и внутренняя поверхность труб должна быть без плен, трещин, волосовин, глубоких раковин, шлаковых включений, закатов и других дефектов.
Проверенные трубы набирают в пакеты с прокладками между рядами и направляют на обезжиривание. Обезжиривание труб производят в 15%-ном растворе каустической соды с добавкой 5 г/л жидкого стекла при температуре 60—80° С в течение 15—20 мин.
Обезжиренные трубы промывают в горячей (70—80° С) воде в течение 10—15 мин, а затем в холодной проточной воде, после чего их направляют на травление.
Травление труб осуществляют в 10—25%-ном растворе серной кислоты с добавкой присадки ЧМ. Температура травильного раствора 55—70° С. Травление ведут до полного удаления окалины (20—30 мин).
В настоящее время хорошие результаты получены при травлении труб в растворе соляной кислоты с последующей обработкой в растворе хромового ангидрида.
После травления пакет труб погружают в ванну с проточной холодной водой и выдерживают в ней в течение 5—10 мин. Для лучшего промывания пакет труб несколько раз поднимают и опускают краном. Применяется также промывка труб из брандспойта.
Трубы, прошедшие травление, направляют на флюсование. Флюсование производят в 2%-ном растворе смеси солей (70% ВаС12 + 30% NaCl) при температуре 80— 90° С в течение 5—10 мин. При этом пакет труб несколько раз поднимают и опускают, как и при промывке.
Флюсованные трубы сушат. Сушку производят подогретым до 60—80° С воздухом до полного удаления влаги с поверхности труб.
Приготовление диффузионной смеси

Диффузионную порошкообразную смесь приготовляют из 75% (по массе) основного материала и 25% инертного разбавителя.
В качестве основного материала используют цинковый порошок с содержанием до 65% Zn или цинковую пыль (пусьеру) — отход при производстве цинка с содержанием до 50% Zn. В случае отсутствия цинкового порошка (отхода при цинковании труб в расплаве) можно использовать цинковый порошок заводского изготовления марки ЦМТУ 1229—45. В качестве инертного материала можно применять отмытый речной песок, шамот или глинозем (окись алюминия).
Перед применением инертные материалы необходимо прокаливать при температуре ~800°С.
Каждый из компонентов перед приготовлением диффузионной смеси просеивают через сито № 085. Размер зерен диффузионной смеси не должен превышать 1 мм. Влажность смеси не должна быть выше 1 %.
Диффузионную смесь приготовляют на специальном участке, принципиальная схема которого приведена на рис. 31.
Цинкование стальных труб

Основной материал (цинковый порошок) и инертный разбавитель (шамот, глинозем или отмытый речной песок) контейнерами загружают в бункера 1 и 2 соответственно (рис. 31). Цинковый порошок из бункера 1 с помощью ленточного транспортера 8 направляется в сушильный барабан 9, откуда самотеком поступает в шаровую мельницу 10, а затем после измельчения ковшовым элеватором 11 подается на грохот 12 для просеивания.
Если цинковый порошок сухой (влажность не более 0,5%), то он может быть сразу направлен на ковшовый элеватор 11, а затем на грохот 12. С грохота 12 цинковый порошок поступает в бункер 3.
Инертный разбавитель из бункера 2 также с помощью ленточного транспортера 8 и ковшового элеватора 11 подается на грохот 12, а затем в бункер 4.
Из бункеров 3 и 4 порошок и разбавитель поступают на бегуны 13, служащие для измельчения и частичного перемешивания. Засыпку производят с помощью дозаторов пропорционально соотношению компонентов (по массе). Затем смесь с помощью ленточного транспортера 8 и другого ковшового элеватора 11 подается в бункер 5, а из него в двухвальный шнековый смеситель циркуляционной системы 14. Перемешанная смесь с помощью элеватора направляется на ленточный транспортер, по которому подается в засыпной бункер 7. Отсюда ее берут для засыпки муфелей.
В связи с тем, что диффузионная смесь может использоваться многократно, в линии приготовления смеси имеется устройство для ее корректировки. В смесь, поступающую в смеситель 14, если она была в употреблении, из бункера 6 добавляют 5—10% (по массе) цинкового порошка из бункера 5. Добавку цинкового порошка производят по результатам химического анализа диффузионной смеси на активный цинк. Количество активного цинка в смеси должно быть не менее 40—45%.
Упаковка труб в муфели

Упаковку труб в муфели и засыпку их диффузионной смесью производят на специальных устройствах. Трубы укладывают в муфели по определенной схеме в зависимости от сортамента. Один из вариантов расположения труб в муфеле приведен на рис. 32. Расстояние между упакованными трубами и стенкой муфеля должно быть не менее 30 40 мм. От дна муфеля трубы должны находиться на расстоянии не менее 100 мм и от крышки — не менее 500 мм.
Для контроля толщины покрытия одновременно с трубами в каждый муфель укладывают образцы-«свидетели» в виде сегментов длиной 100 мм и шириной 20 мм из стали той же марки, что и трубы.
Цинкование стальных труб

В процессе заполнения муфеля диффузионную смесь уплотняют вибрацией. После заполнения муфеля смесь накрывают листовым асбестом и муфель закрывают металлической крышкой.
Для создания герметичности зазоры между муфелем и крышкой замазывают обмазкой, состоящей из шамота, асбеста и жидкого стекла. Упакованные муфели перед химико-термической обработкой выдерживают некоторое время для затвердевания обмазки.
Химико-термическая обработка

Муфели с упакованными в них трубами транспортируются в термическое отделение, где осуществляется диффузионное насыщение поверхности труб цинком.
Муфели укладывают на чугунные подставки (бугеля) и с помощью загрузочной машины помещают в камерную печь, предварительно нагретую до 500—600° С.
Цинкование стальных труб

На рис. 33 показаны подготовленные к загрузке муфели и камерная газовая печь для проведения химикотермической обработки.
Химико-термическую обработку проводят по специальному графику нагрева, который определяется требованиями к цинковому покрытию. График нагрева муфелей при цинковании насоснокомпрессорных труб дан на рис. 34.
Цинкование стальных труб

Нагрев контролируют при помощи диаграммных электронных потенциометров, подключенных к термопарам, находящимся с боков и на своде камерной печи. Боковые термопары должны концами соприкасаться с наружной поверхностью муфелей.
Началом выдержки считается время, когда в центровой трубе муфеля достигается температура 440—460° С. Для замера температуры внутри центровой трубы муфеля используют переносную термопару.
Распаковка муфелей, извлечение труб и их контроль

После химико-термической обработки муфели извлекают из печи и охлаждают на воздухе. На распаковку их подают охлажденными до 60—80° С.
Распаковывают муфели на агрегатах разборки. Специальным механизмом снимают крышку с муфеля, высыпают диффузионную смесь и извлекают оцинкованные трубы.
Диффузионная смесь, извлеченная из муфеля, поступает в систему циркуляции смеси и направляется для повторного применения. Муфели подают для упаковки следующих партий труб или на ремонт.
Оцинкованные трубы очищают от диффузионной смеси, промывая их в горячей (80—90° С) воде, а если необходимо — металлическими щетками. Промытые трубы сушат на стеллажах и направляют в отделение контроля.
Осмотру подвергают каждую оцинкованную трубу. Толщину диффузионного цинкового слоя проверяют на образцах-«свидетелях» металлографическим способом, а на наружной поверхности труб — магнитным толщиномером ИТП-1. Замеры проводят в нескольких местах поверхности. Контрольную толщину покрытия определяют как среднеарифметическое величин, полученных замером с помощью прибора ИТП-1 (в отдельных замерах толщина не должна быть меньше 80 мкм).
Трубы, имеющие непокрытые участки или дефекты на поверхности, бракуют и возвращают на повторную обработку. Трубы, прошедшие контроль, маркируют (марка стали, диаметр, толщина стенки, номер партии, завод-изготовитель) и отправляют заказчику.
На рис. 35 показан участок склада диффузионно оцинкованных труб.
Цинкование стальных труб