Способ нанесения металлического покрытия на внутренние поверхности резервуара или трубопровода (варианты)

Способ нанесения металлического покрытия на внутренние поверхности резервуара или трубопровода (варианты)

Реферат

 

Способ нанесения металлического покрытия на внутренние поверхности резервуара и трубопровода осуществляется следующим образом: рабочий объем резервуара или трубопровода заполняют водой, в которую добавляют кислоту, затем раствор нагревают и осуществляют его циркуляцию через фильтр до полной очистки поверхности от окисного слоя, после чего подают щелочь. Затем примерно 1/5 часть полученного нейтрализованного раствора сливают и заменяют концентрированным металлосодержащим раствором. Металлосодержащий раствор перемешивают и поддерживают постоянным его температуру, кислотность и концентрацию металла вплоть до достижения необходимой толщины металлического покрытия, затем раствор охлаждают и сливают. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на внутренние поверхности резервуаров и трубопроводных систем.

Обычно покрытие наносят на внутренние поверхности резервуаров и трубопроводных систем для защиты основного материала от коррозии или механического износа и раздира. В некоторых случаях требуется защитить содержимое резервуаров и труб, в частности пищевые продукты, от нежелательного воздействия со стороны основного материала.

Покрытие может быть нанесено различными способами. Известны способы нанесения краски кистью, валиком или распылителем. Металлическое покрытие наносят, например, термическим распылением, электролизом или осаждением из металлосодержащих растворов. Известны также различные способы осаждения металла из пара в вакууме.

Для защиты от коррозии и повышения стойкости к износу и раздиру такого основного материала, как сталь, предпочтительны, в частности покрытия из сплавов хрома и никеля. Если требуется особенно высокая стойкость к износу и раздиру, то применяют покрытия из различных карбидов.

Металл может быть осажден на поверхность объекта при погружении его в металлосодержащий раствор. Для того чтобы получить равномерное и гладкое покрытие, необходимо регулировать температуру, кислотность и концентрацию раствора. При этом для получения хорошей адгезии к основному материалу важно произвести хорошую предварительную подготовку, в частности очистку и удаление окисного слоя. Технологический процесс включает погружение объекта в ванны, количество которых может составлять несколько десятков и которые содержат различные химические составы. В момент переноса объекта из одной ванны в другую его поверхность может быть очень активной. Поэтому приходится принимать меры по предотвращению появления коррозионных дефектов при нахождении объекта вне ванн.

Нанесение химического покрытия способом осаждения сложно реализовать на очень больших объектах, в частности из-за необходимости наличия большого количества крупных емкостей для погружения объекта. Ремонт, включающий демонтаж, транспортировку и погружение резервуаров объемом, например 200 м³, является практически нереальным, если исходить из ранее применявшейся технологии.

Задача изобретения заключается в создании способа осаждения покрытия на внутренние поверхности резервуаров и трубопроводных систем без погружения в ванны, а также устройства для реализации указанного способа. Кроме этого, задачей изобретения является также предотвращение воздействия коррозионной среды на подлежащие покрытию поверхности между различными этапами технологического процесса.

Указанные задачи изобретения решают путем заполнения объекта, на который должно быть нанесено покрытие, жидкостью, химический состав, кислотность и температура которой могут регулироваться. Это заменяет различные операции технологического процесса с погружением. Поверхность, на которую наносят покрытие, проходит примерно те же самые операции, что и при погружении в несколько ванн, содержащих различные химикаты.

Изобретение поясняется примером нанесения покрытия из никелевого сплава известного типа на внутреннюю поверхность стального резервуара.

На чертеже показаны резервуар 1 и первый насос 2, предназначенный для подачи жидкости в резервуар через фильтр 4. Продувочная труба 5 служит для подачи газа или пара в жидкость 3 для ее перемешивания. Нагревание жидкости 3 осуществляют одним или несколькими нагревательными элементами 6, а ее температуру регистрируют одним или несколькими термометрами 7. Кислотность жидкости регистрируют pH-метром 8. Второй насос 9 предназначен для подачи кислоты 10 в резервуар 1. Третий насос 11 осуществляет подачу щелочи 12 в резервуар 1. Концентрацию металла, растворенного в жидкости 3, измеряют датчиком 13, а четвертый насос 14 предназначен для подачи концентрированного металлосодержащего раствора 15 в резервуар 1. Избыточные жидкость и газ удаляют из резервуара 1 по дренажной трубе 16.

Предполагается, что резервуар 1 был предварительно очищен. На внутреннюю поверхность резервуара 1 наносят покрытие из металла, растворенного в жидкости 3 и осаждающегося из нее с известной скоростью.

Сначала резервуар 1 заполняют водой с добавлением кислоты 10 для удаления окислов с поверхности, на которую должно быть нанесено покрытие. Для очистки стали очень часто оказывается эффективным добавление 2 - 5%-ной концентрированной серной кислоты.

Жидкость 3, на данном этапе представляющую собой раствор кислоты, нагревают и перекачивают через фильтр 4 первым насосом 2. После того как внутренняя поверхность резервуара 1 будет очищена, жидкость 3 нейтрализуют добавлением щелочи 12, например, раствора аммиака, закачиваемого третьим насосом 11. Когда pH жидкости 3 становится равным 7, приблизительно 1/5 часть жидкости 3 сливают, дополняют резервуар концентрированнным металлосодержащим раствором 15, который подают насосом 14. Воздух, нагнетаемый через продувочную трубу 5, вызывает перемешивание жидкости 3, которую нагревают до температуры, соответствующей конкретному раствору. Нагревательный элемент 6 и термометр 7 используют для поддержания постоянной или приблизительно постоянной температуры. Кислотность жидкости 3 поддерживают близкой к 4,7, для чего с помощью второго и третьего насосов 9, 11 дополнительно подают кислоту 10 или щелочь 12. Концентрацию металла в жидкости 3 поддерживают близкой к постоянной величине, для чего металлосодержащий раствор 15 накачивают в резервуар 1 по мере осаждения металла. Скорость осаждения металла зависит от температуры и кислотности жидкости 3, а также от концентрации растворенного в ней металла. Эти параметры необходимо контролировать для получения требуемого качества покрытия. Их конкретные значения указываются в спецификациях на применяемые металлосодержащие растворы. Толщину покрытия на внутренней поверхности резервуара 1 можно контролировать с внешней стороны, например, при помощи известных ультразвуковых методов. Внутри резервуара также могут быть подвешены образцы, которые по мере протекания процесса извлекают и анализируют. Когда покрытие достигает желаемой толщины, процесс прерывают, для чего жидкость 3 охлаждают и сливают из резервуара. Растворенный металл может быть извлечен, например, обратной осмотической фильтрацией.

Для улучшения регулирования температуры воздух, подаваемый в жидкость 3, может быть предварительно нагрет. С этой целью можно использовать водяной пар. Жидкость 3 охлаждается у стенок резервуара 1, поэтому для получения требуемого покрытия необходимо осуществлять перемешивание воздухом или паром, а также осуществлять подачу к ней тепла. Для этого может оказаться необходимым размещение нескольких нагревательных элементов 6 и температурных датчиков 7 для селективной регулировки температуры в пределах локальных зон резервуара 1. Продувочная труба 5 также должна быть установлена таким образом, чтобы обеспечить желаемый эффект перемешивания. При установке нескольких продувочных труб 5 можно получить селективное перемешивание внутри локальных зон резервуара 1. Перемешивание можно осуществлять и другими известными способами, в частности посредством вращающихся лопастных смесителей, впрыскивания в жидкость струйных потоков и т.д.

Формула изобретения

1. Способ нанесения металлического покрытия на внутренние поверхности резервуара и трубопровода, включающий очистку поверхности и осаждение покрытия путем подачи в рабочий объем последовательно кислотного, щелочного и металлсодержащего растворов, отличающийся тем, что подачу растворов осуществляют путем заполнения ими рабочего объема резервуара или трубопровода, причем рабочий объем заполняют водой, в которую добавляют кислоту, полученный раствор нагревают и осуществляют его циркуляцию через фильтр до полной очистки поверхности от окисного слоя, после чего в рабочий объем подают щелочь до нейтрализации кислотного раствора, затем примерно 1/5 часть нейтрализованного раствора сливают и заменяют концентрированным металлсодержащим раствором, полученный металлсодержащий раствор в процессе нанесения металлического покрытия перемешивают и поддерживают постоянным его температуру, кислотность и концентрацию металла путем нагрева раствора, добавления в него кислоты или щелочи и концентрированного металлсодержащего раствора по мере осаждения металла на обрабатываемую поверхность при одновременном отводе избыточных раствора и газа, а по достижении необходимой толщины металлического покрытия раствор охлаждают и сливают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлсодержащего раствора используют раствор фосфористого никеля, в качестве кислотного раствора - 2 - 5%-ный раствор серной кислоты, нагретый до температуры 90^oС, а в качестве щелочного раствора - раствор аммиака с добавлением 40% и более воды.

3. Способ нанесения покрытия из фосфористого никеля на внутренние поверхности резервуара или трубопровода, включающий очистку поверхности и осаждение покрытия путем подачи в рабочий объем последовательно кислотного, щелочного и металлсодержащего растворов, отличающийся тем, что очистку осуществляют путем заполнения кислотным раствором резервуара или трубопровода, после очистки кислотный раствор нейтрализуют добавлением щелочи, затем примерно 1/5 объема нейтрализованного раствора удаляют и заменяют концентрированным раствором фосфористого никеля, а нанесение покрытия осуществляют циркуляцией полученного раствора.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют раствор аммиака.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют серную кислоту.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что восполняют содержание никеля в циркулирующем растворе фосфористого никеля по мере нанесения покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1