一种铬钼钢基气瓶管及其制备方法技术

技术编号：44456024 阅读：0 留言：0更新日期：2025-02-28 19:02

本发明专利技术涉及铬钼钢基气瓶管领域，具体为一种铬钼钢基气瓶管及其制备方法。本发明专利技术采用34CrMO4钢制备铬钼钢基管，以三氧化钼、2,6‑二羟甲基吡啶为原料，以氯化锌为助剂制备二羟甲基吡啶钼酸盐配合物并用于改性聚氨酯预聚体，得到钼酸盐改性聚氨酯预聚体；将钼酸盐改性聚氨酯预聚体、环氧树脂混合反应制备改性环氧树脂；将改性环氧树脂、锌粉、聚多巴胺改性石墨烯、环氧稀释剂、流平剂、消泡剂、环氧固化剂混合制得环氧树脂涂料；将环氧树脂涂料涂覆至铬钼钢管上，得到铬钼钢基气瓶管。本发明专利技术制备的铬钼钢基气瓶管阻氢性能良好，可以于氢气、天然气运输。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铬钼钢基气瓶管，具体为一种铬钼钢基气瓶管及其制备方法。

技术介绍

1、随着社会的发展，工业生产和日常生活对能源的需求与日俱增，氢能作为一种绿色能源，可以作为传统化石燃料的替代品，降低温室气体的排放。目前，大规模远距离输氢的诸多方案中，管道输氢是成本最低的方式。

2、然而，管道输送天然气、氢气一直以来都备受氢脆问题的困扰。铬钼钢又名中温抗氢钢，是铬（cr）、钼（mo）及铁（fe）、碳（c）的合金，由于其特殊的优质性能，常常被用于制造用输氢管道。考虑到运营成本和使用寿命，常常会在管线表面涂覆防腐有机涂层，但有机涂层的分子间空隙仍能被氢原子、离子穿透，所以在管道阻氢方面应用面临着诸多挑战。为此，非常有必要制备一种防腐蚀、耐氢脆的铬钼钢基气瓶管。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种铬钼钢基气瓶管及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种铬钼钢基气瓶管及其制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：

4、将34crmo4钢坯料放入环形加热炉进行加热，当坯料的温度加热至1250℃后出炉，出炉时坯料的芯部温度与表面温度的温差小于等于5℃；将出炉的坯料穿孔得到毛管；控制轧辊转速为45~55r/min对毛管进行pqf三辊连轧处理，得到荒管；对荒管进行脱管、减径、定径、冷却得到铬钼钢基管，铬钼钢基管的壁厚与荒管的壁厚差值小于0.1mm；

5、步骤2：

<p>6、用砂纸对铬钼钢基管打磨、喷砂处理至sa2级，至于酒精溶液中超声清洗30min，用去离子水冲洗并干燥；

7、步骤3：将环氧树脂涂料涂覆至铬钼钢基管内外表面，涂覆厚度为100~150μm，在100~120℃下固化2~3h，得到铬镍钢基气瓶管。

8、进一步地，步骤3中，环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：

9、s1：将三氧化钼、2,6-二羟甲基吡啶和氯化锌分散在去离子水中，在180~190℃下水热反应72~84h，冷却后水洗、干燥得到二羟甲基吡啶钼酸盐配合物；

10、s2：在110~120℃下对聚乙二醇1000进行真空脱水处理2~3h，将异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇1000混合，升温至65~80℃，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，保温反应2~3h，降温至40~50℃加入二羟甲基丙酸，升温至65~80℃继续反应1~2h，得到改性聚氨酯预聚体；向聚氨酯预聚体中加入二羟甲基吡啶钼酸盐配合物，继续反应0.5~1h，得到钼酸盐改性聚氨酯预聚体；

11、s3：将石墨烯加入到tris缓冲液中，超声分散30~60min后加入盐酸多巴胺，在25~30℃下持续搅拌24h，随后对混合体系进行离心分离，对离心产物用无水乙醇与去离子水洗涤、真空干燥得到聚多巴胺改性石墨烯；

12、s4：将钼酸盐改性聚氨酯预聚体、环氧树脂混合，在80~90℃下反应3~4h，得到改性环氧树脂；将改性环氧树脂、锌粉、聚多巴胺改性石墨烯、环氧稀释剂、流平剂、消泡剂混合搅拌10~15min，得到a组分；取环氧固化剂作为b组分；将a、b组分按质量比4:（1~1.2）混合得到环氧树脂涂料。

13、进一步地，s1中，三氧化钼、2,6-二羟甲基吡啶和氯化锌摩尔比为1:（0.1~0.2）:1。

14、进一步地，s2中，聚氨酯预聚体中各组分用量，按重量份数计，28~44份异佛尔酮二异氰酸酯、65~80份聚乙二醇1000、5~8份二羟甲基丙酸。

15、进一步地，s2中，钼酸盐改性聚氨酯预聚体中，二羟甲基吡啶钼酸盐配合物的加入量为聚氨酯预聚体总重量的8~12%。

16、进一步地，s3中，各组分用量，按重量份数计，0.1~0.2份石墨烯、0.4~0.5份盐酸多巴胺。

17、进一步地，s4中，按重量百分数计，将10~15%钼酸盐改性聚氨酯预聚体、85~90%环氧树脂混合。

18、进一步地，s4中，a组分中，各组分含量含量，按重量份数计，40~50份改性环氧树脂、24~30份锌粉、0.1~0.3份聚多巴胺改性石墨烯、18~22份环氧稀释剂、1~2份流平剂、1~2份消泡剂。

19、进一步地，s4中，a、b组分按质量比4:（1~1.2）进行混合。

20、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术提供了一种铬钼钢基气瓶管及其制备方法，以34crmo4钢为原料加工成铬钼钢基管，并在其表面涂覆环氧树脂涂层，得到铬镍钢基气瓶管。本专利技术在制备环氧树脂涂层时加入了石墨烯，石墨烯对氢原子具有阻挡特性，但石墨烯在环氧树脂中容易发生团聚，导致涂层性能不佳，因此本专利技术采用聚多巴胺对石墨烯进行改性，提高其与环氧树脂的相容性。

21、为了进一步提高环氧树脂涂层的阻氢效果，本专利技术以三氧化钼、2,6-二羟甲基吡啶为原料，以氯化锌为助剂合成了二羟甲基吡啶钼酸盐配合物。由于二羟甲基吡啶钼酸盐配合物上的羟基基团可以与异氰酸酯基反应，将钼酸盐引入至聚氨酯预聚体中，得到钼酸盐改性聚氨酯预聚体，通过将钼酸盐改性聚氨酯预聚体、环氧树脂混合反应得到改性环氧树脂。与改性前相比，改性环氧树脂具有更强的附着力，而钼酸盐在金属表面同时存在吸附作用和沉积作用，其中，吸附作用为：钼酸盐可以吸附在金属表面的活性位点上，使金属腐蚀电位正移，抑制金属腐蚀并在金属表面形成钝化膜；沉积作用为：钼酸盐会与钢铁表面的腐蚀产物反应形成femoo4膜，由于moo42-的存在，与氢原子形成竞争吸附关系，从而阻碍氢原子向金属内部扩散。在钼酸盐与石墨烯的共同作用下，涂层的阻氢性能得到了显著的提高，降低了氢脆破坏，提高了气瓶管的使用寿命。需要补充说明的是，尽管钼酸盐改性聚氨酯预聚体对环氧树脂具有改性效果，但其用量过高也会导致二者出现相分离并导致涂层的性能下降，因此，按重量分数，将10~15%钼酸盐改性聚氨酯预聚体、85~90%环氧树脂混合制得的环氧树脂涂料性能最佳。

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【技术保护点】

1.一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：步骤3中，环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S1中，三氧化钼、2,6-二羟甲基吡啶和氯化锌摩尔比为1:（0.1~0.2）:1。

4.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S2中，聚氨酯预聚体中各组分用量，按重量份数计，28~44份异佛尔酮二异氰酸酯、65~80份聚乙二醇1000、5~8份二羟甲基丙酸。

5.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S2中，钼酸盐改性聚氨酯预聚体中，二羟甲基吡啶钼酸盐配合物的加入量为聚氨酯预聚体总重量的8~12%。

6.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S3中，各组分用量，按重量份数计，0.1~0.2份石墨烯、0.4~0.5份盐酸多巴胺。

7.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S4中，按

8.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S4中，A组分中，各组分含量，按重量份数计，40~50份改性环氧树脂、24~30份锌粉、0.1~0.3份聚多巴胺改性石墨烯、18~22份环氧稀释剂、1~2份流平剂、1~2份消泡剂。

9.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：S4中，A、B组分按质量比4:（1~1.2）进行混合。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的制备方法制备得到的铬镍钢基气瓶管。

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【技术特征摘要】

1.一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：步骤3中，环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：s1中，三氧化钼、2,6-二羟甲基吡啶和氯化锌摩尔比为1:（0.1~0.2）:1。

4.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：s2中，聚氨酯预聚体中各组分用量，按重量份数计，28~44份异佛尔酮二异氰酸酯、65~80份聚乙二醇1000、5~8份二羟甲基丙酸。

5.根据权利要求2所述的一种铬镍钢基气瓶管的制备方法，其特征在于：s2中，钼酸盐改性聚氨酯预聚体中，二羟甲基吡啶钼酸盐配合物的加入量为聚氨酯预聚体总重量的8~12%。

6.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚勇，孙宇，张志远，杨永昌，何岳，何彪，张小建，冀鸰，李飞，李湘俊，李灿，
申请(专利权)人：靖江特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：

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