一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层及其制备方法，属于石化阀门领域。该耐磨耐蚀涂层为双层结构，粘结底层为Ni基合金涂层，工作面层为Co基耐磨耐蚀涂层，涂层采用超音速火焰喷涂技术制备，其工艺参数为：氧气流量1750‑2100SCFH，煤油5‑8GPH，送粉量50‑70g/min，送粉气流量20‑26SCFH，喷涂距离350‑400mm。本发明专利技术获得的阀门耐磨耐蚀涂层，防止了阀体的磨漏现象，有效地避免了阀板和密封面的严重磨损问题，大大提高了阀门的使用寿命，解决了催化裂化装置稳定安全生产的瓶颈问题，具有重要的工业应用价值。

A wear resistant corrosion resistant coating for valves in FCC unit and its preparation method

The invention discloses a wear-resistant and corrosion-resistant coating for valve of catalytic cracking unit and a preparation method thereof, belonging to the field of petrochemical valve. The wear-resistant and corrosion-resistant coating is a double-layer structure with Ni-based alloy coating as the bonding substrate and Co-based wear-resistant and corrosion-resistant coating as the working surface. The coating is prepared by supersonic flame spraying technology. The process parameters are as follows: oxygen flow rate 1750_2100 SCFH, kerosene 5_8 GPH, powder feed rate 50_70g/min, powder feed rate 20_26SCFH, spraying distance 350. 400mm. The wear-resistant and corrosion-resistant coating of the valve obtained by the invention prevents the wear and tear phenomenon of the valve body, effectively avoids the serious wear problem of the valve plate and the sealing surface, greatly improves the service life of the valve, solves the bottleneck problem of the stable and safe production of the catalytic cracking unit, and has important industrial application value.

【技术实现步骤摘要】
一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层及其制备方法
本专利技术涉及石化阀门
，具体涉及一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层及其制备方法。
技术介绍
石化领域催化裂化车间的输送系统，属于气力输送的一种方式，是物料和压力的输送，对催化裂化装置上的阀门形成的冲击和磨损都很严重。阀门是气力输送系统的关键部位，理想中的阀门应具有耐磨性强、稳定性好、使用寿命长等特点。目前国内催化裂化装置(如流化床催化裂化设备)上阀门的耐磨性、稳定性均不理想，国产阀门平均寿命2个月左右，进口阀门的寿命仅有6个月左右，生产过程中需要频繁更换阀门，大大增加了各企业运营成本，影响效益，更换阀门时泄漏的高温烟气导致作业风险较大，易对人员造成烫伤和粉尘吸入，一旦阀门泄漏严重无法更换，会严重影响装置的平稳运行。阀门表面采用耐磨耐蚀涂层是避免阀门阀板和密封面严重磨损的一种有效途径，因此，针对催化裂化装置阀门，设计与之相适应的涂层，对于提高阀门使用寿命、提升催化裂化装置稳定安全生产能力，具有重要的工业应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层及其制备方法，在阀门上制备了性能优良的耐磨耐蚀涂层，能够避免阀门阀板、密封面的严重磨损问题，提高阀门使用寿命，解决了催化裂化装置稳定安全生产的瓶颈问题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，该耐磨耐蚀涂层是由依次附着在阀门表面的粘结底层和工作面层组成，其中：所述阀门的材质为Cr5Mo或20钢，所述粘结底层为Ni基合金涂层，所述工作面层为Co基合金涂层。所述粘结底层厚度为0.05-0.15mm，工作面层厚度为0.10-0.20mm。所述Ni基合金涂层按重量百分含量计的化学成分为：Cr为21-23％，Al为9-11％，Y为0.8-1.2％，余量为Ni。所述Co基合金涂层的组成为：WC为1-5wt％，Cr2C3为70-75wt％，CaF2为0.2-1wt％，余量为CoNiCrAlY。所述CoNiCrAlY的化学成分为：Ni为31-34wt.％，Cr为24.5-26.5wt.％，Al为5-6.5wt.％，Y为0.4-0.8wt.％，余量为Co。该耐磨耐蚀涂层的平均硬度不低于58HRC，平均结合强度不低于40MPa；该耐磨耐蚀涂层其工作面层的孔隙率不高于1％。所述催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层的制备方法，首先通过超音速火焰喷涂工艺在阀门表面制备Ni基合金涂层，然后再采用超音速火焰喷涂工艺在Ni基合金涂层表面制备Co基合金涂层；所述超音速火焰喷涂技术工艺参数为：氧气流量1750-2100SCFH，煤油5-8GPH，送粉量50-70g/min，送粉气流量20-26SCFH，喷涂距离350-400mm。所述Ni基合金涂层制备时采用Ni基合金粉末，其成分与Ni基合金涂层成分相同，Ni基合金粉末粒度为10-30μm；所述Co基合金涂层制备时采用的粉末粒度为15-45μm。所述Co基合金涂层制备时采用的粉末组成为：耐磨相WC和Cr2C3、润滑相CaF2、粘结相CoNiCrAlY；各组分的含量与Co基合金涂层中各相含量相同。本专利技术设计机理如下：常用的耐磨耐蚀涂层为WC-Co、Cr2C3-NiCr，针对催化裂化装置阀门苛刻的工况，需提出一种具有更优异耐磨性、耐蚀性，同时具有一定润滑性的新的涂层体系，来保证阀门的长时间稳定工作。CoNiCrAlY合金具有比NiCr更为优异的抗高温腐蚀性能，比Co具有更为优异的抗高温氧化性能，采用其作为耐磨耐蚀涂层的粘结相，会显著提高涂层的抗腐蚀、抗氧化性能，在耐磨耐蚀复合涂层中，其含量在20-30wt％为宜，过高会降低涂层的耐磨性，过低会降低涂层的强度；CaF2具有萤石结构，可作为润滑相使用，减小阀门与物料间的摩擦；WC与Cr2C3的联合作用，会大幅度提高涂层的耐磨损性能，耐磨相含量一般在70-80wt％范围，过高会影响涂层的强度，过低会影响涂层的耐磨性。超音速火焰喷涂技术制备的涂层具有结合强度高、孔隙率低、氧含量低、硬度高等特点，是制备催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层的适宜方法，通过工艺调整，可制备出具有高耐磨性、高强度等优异综合性能的阀门用耐磨耐蚀涂层。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过超音速火焰喷涂技术对石化催化裂化阀门进行处理，获得阀门耐磨耐蚀涂层，防止了阀门磨漏的情况，有效地避免了阀板和密封面的严重磨损，对于提高阀门使用寿命、提升催化裂化装置稳定安全生产能力，具有重要的工业应用价值。2、本专利技术提出的耐磨耐蚀涂层可推广用到石化领域其他需要提高耐磨性、耐蚀性的部件，如催化裂化装置卸料线大曲率弯头、PTA工程的填料函、密封轴套等，对提高零部件使用寿命、提高整套装置运行稳定性、降低运营成本，具有重要意义。附图说明图1为实施例1中制备的耐磨耐蚀涂层工作面层金相照片。图2为实施例2中制备的耐磨耐蚀涂层工作面层金相照片。具体实施方式以下结合附图和实施例详述本专利技术。本专利技术催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层制备方法具体如下：步骤1：通过超音速火焰喷涂工艺首先在阀门(20钢)表面制备Ni基合金粘结底层，然后在Ni基合金粘结底层表面制备Co基耐磨耐蚀工作面层，工作面层制备工艺如表1所示。步骤2：采用表面硬度计对步骤1喷涂后的耐磨耐蚀涂层进行硬度测定。步骤3：采用拉伸试验机对步骤1喷涂后的耐磨耐蚀涂层进行结合强度测试。步骤4：采用金相分析系统对步骤1喷涂后的耐磨耐蚀涂层工作面层进行孔隙率测定。以下实施例中钴基合金粉末中CoNiCrAlY的化学成分为(wt.％)：Ni为31.76％，Cr为25.14％，Al为5.76％，Y为0.67％，余量为Co。表1耐磨耐蚀涂层工作面层制备工艺实施例1：本实施例中，催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层的制备方法具体如下：步骤1：采用超音速火焰喷涂技术制备耐磨耐蚀涂层，粘结底层采用Ni基合金粉末制备，Ni基合金粉末成分为(wt.％)：Cr为22.02％，Al为10.1％，Y为0.98％，余量为Ni，粒度为10-30μm。采用超音速火焰喷涂技术制备Ni基合金涂层的工艺参数为：氧气流量1950SCFH，煤油5.8GPH，送粉量53.2g/min，送粉气流量22SCFH，喷涂距离380mm。工作面层采用钴基合金粉末制备，钴基合金粉末粒度为30-45μm，粉末组成为：1.5WC-72.6Cr2C3-0.5CaF2-CoNiCrAlY(wt.％)。采用超音速火焰喷涂技术制备工作面层的工艺如表2所示。表2耐磨耐蚀涂层工作面层制备工艺步骤2：步骤1所得耐磨耐蚀涂层其粘结底层厚度为0.07mm，工作面层厚度为0.15mm。步骤3：采用表面硬度计对步骤1喷涂后的耐磨耐蚀涂层进行硬度测定，涂层平均硬度为61HRC。步骤4：采用拉伸试验机对步骤1喷涂后的耐磨耐蚀涂层进行结合强度测试，涂层平均结合强度为51.6MPa。步骤5：采用金相分析系统对步骤1喷涂后的耐磨耐蚀涂层工作面层进行孔隙率测定，涂层孔隙率为0.8％(图1)。实施例2：本实施例中，催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层的制备方法具体如下：步骤1：采用超音速火焰喷涂技术制备耐磨耐蚀涂层，粘结底层采用Ni基合金粉末制备，Ni基合金粉末成分为(wt.％)：Cr为22.02％，Al为10.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，其特征在于：该耐磨耐蚀涂层是由依次附着在阀门表面的粘结底层和工作面层组成，其中：所述阀门的材质为Cr5Mo或20钢，所述粘结底层为Ni基合金涂层，所述工作面层为Co基合金涂层。

【技术特征摘要】
1.一种催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，其特征在于：该耐磨耐蚀涂层是由依次附着在阀门表面的粘结底层和工作面层组成，其中：所述阀门的材质为Cr5Mo或20钢，所述粘结底层为Ni基合金涂层，所述工作面层为Co基合金涂层。2.按照权利要求1所述的催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，其特征在于：所述粘结底层厚度为0.05-0.15mm，工作面层厚度为0.10-0.20mm。3.按照权利要求1所述的催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，其特征在于：按重量百分含量计，所述Ni基合金涂层的原料粉末化学成分为：Cr为21-23％，Al为9-11％，Y为0.8-1.2％，余量为Ni。4.按照权利要求2所述的催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，其特征在于：所述Co基合金涂层的组成为：WC为1-5wt％，Cr2C3为70-75wt％，CaF2为0.2-1wt％，余量为CoNiCrAlY。5.按照权利要求1所述的催化裂化装置阀门用耐磨耐蚀涂层，其特征在于：所述CoNiCrAlY的化学成分为：Ni为31-34wt.％，Cr为24.5-26.5wt.％，Al为5-6.5wt.％，Y为0.4-0.8wt.％，余量为Co。...

【专利技术属性】
技术研发人员：常辉，宋长祥，徐娜，张春智，栾胜家，张甲，侯万良，常新春，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，沈阳瑞丰德石化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21