專利名稱：一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種耐熔鹽腐蝕層，特別涉及一種太陽能儲熱領(lǐng)域中的耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前主要的熔融鹽技術(shù)就是將普通的固態(tài)無機鹽如硝酸鈉或硝酸鉀或二者的混合物以及摻入一定添加劑的混合物加熱到其熔點以上形成液態(tài)(如NaN03的熔點為308°C， NaN03wt60%+KN0340%混合鹽的熔點為230°C )，然后利用熔融鹽的流動循環(huán)達(dá)到太陽能傳熱蓄熱的目的。與傳統(tǒng)的工質(zhì)相比，熔融鹽具有使用溫度范圍廣(從200°C到550°C以上)、 傳熱性能高、工作壓力低、價格便宜等一系列顯著的優(yōu)點，熔融鹽傳熱蓄熱技術(shù)已經(jīng)在化工、軍工等領(lǐng)域得到了廣泛的利用，在太陽能熱發(fā)電、生物質(zhì)高溫制氫等新的高科技領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。然而經(jīng)過多年的實踐研究得出的多組數(shù)據(jù)強有力的表明，熔融鹽工質(zhì)具有極強的腐蝕性，而實際太陽能產(chǎn)業(yè)中，熔鹽的期望使用期限很長，例如25年 30年，需要高度重視材料腐蝕問題。研究表明，對于硝酸鹽類熔融鹽，碳鋼管道輸送熔融鹽，具有每年 0. 12mm/yr (460°C )的腐蝕量，如果管道壽命為30年，那么總腐蝕量為3. 6mm ；304不銹鋼材質(zhì)(570°C)的年腐蝕量為4. 86 mg/cm2，約合6. 12um/yr,30年的總腐蝕量約為0. 18mm ； A36碳鋼(Q235) (316°C)的腐蝕量為2. 32mg/cm2，約合2. 96um/yr,30年的總腐蝕量約為
0.0887mm，而表面具有氧化物的A36碳鋼(Q235)(316°C )的腐蝕量為0. 94 mg/cm2，約合
1.8 um/yr，30年的總腐蝕量約為0. 054mm;純鋁表面的腐蝕量為0. 004mm/yr, 30年的總腐蝕量為0. 12mm。上述數(shù)據(jù)說明，使用普通的碳鋼管道輸送熔融硝酸鹽，隨著腐蝕的不斷加劇，管壁不斷變薄，難以滿足液體循環(huán)壓力，甚至?xí)霈F(xiàn)漏點導(dǎo)致工質(zhì)泄漏，產(chǎn)生火災(zāi)的危險，很少能夠達(dá)到30年的壽命要求。如果使用抗腐蝕能力較強的不銹鋼材質(zhì)，可以滿足壽命要求，但按照市場價格計算，成本較會呈多倍的增加趨勢。申請人經(jīng)過細(xì)致實驗發(fā)現(xiàn)，中溫下A36碳鋼(Q235)以及表面附著有金屬氧化物的A36碳鋼(Q235)對熔融硝酸的抗腐蝕能力優(yōu)于普通碳鋼以及合金鋼，甚至優(yōu)于不銹鋼，欲提出一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，以碳鋼作為設(shè)備本體材質(zhì)，在設(shè)備本體與熔鹽接觸表面上，涂覆有耐熔鹽腐蝕的金屬層或金屬氧化物層，提高抗腐蝕能力；該方法不僅可以滿足抗腐蝕要求，滿足壽命年限，減少了管道因泄露污染環(huán)境以及引起爆炸的危險，更能大大降低設(shè)備成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型專利提供一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，包括碳鋼材質(zhì)的設(shè)備本體和涂覆在設(shè)備本體壁面上的耐熔鹽腐蝕層，所述耐熔鹽腐蝕層為耐硝酸鹽類熔融鹽腐蝕的金屬層或金屬氧化物層。進一步地，所述設(shè)備本體采用具有耐硝酸類熔鹽腐蝕能力較強的碳鋼材料制成， 例如A36 碳鋼(Q235-A、Q235-B 類)。[0006]進一步地，所述設(shè)備為傳輸管道、換熱管道或儲熔鹽罐。進一步地，所述耐熔鹽腐蝕層為耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕的金屬層或金屬氧化物層。進一步地，所述金屬層或金屬氧化物層為不銹鋼、鋁、鉻、鎳及其氧化物層。優(yōu)選地，所述金屬層為純鋁層。優(yōu)選地，所述耐熔鹽腐蝕層為鋁金屬氧化陶瓷層。進一步地，所述金屬層或金屬氧化物層的厚度優(yōu)選為0. 1 2mm。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1是耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道實施示意圖；圖2是內(nèi)部布置有耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道的儲熔鹽罐示意圖。
具體實施方式
圖1是耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道實施示意圖；如
圖1所示，耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道1包括管道本體和鍍在耐熔鹽類熔鹽腐蝕換熱管道本體壁面上的耐熔鹽腐蝕層2。耐熔鹽腐蝕層2為耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕的金屬層或金屬氧化物層；金屬層或金屬氧化物層為不銹鋼、鋁、鉻、鎳及其氧化物層。優(yōu)選地，金屬層為純鋁層；優(yōu)選地，耐熔鹽腐蝕層為鋁金屬氧化陶瓷層。碳鋼因價格低廉，經(jīng)常作為管道材質(zhì)，如果將碳鋼管道置于硝酸熔融鹽液體環(huán)境中，例如液體熔鹽(wt40%KN03+wt60%Na03)，在460°C情況下，腐蝕量按照0. 12mm/ yr，使用壽命按照30年進行計算，30年后的總腐蝕量為3. 6mm，且為了防止運行過程當(dāng)中， 耐腐蝕換熱管道壁面上的金屬或金屬氧化物層發(fā)生脫落或其它意外情況，管道本體1采用具有耐腐蝕能力較強的A36碳鋼(Q235)材料制成，(A36碳鋼(Q235)中，碳wtO.四％、錳 wtO. 85-1. 2%、硅wtO. 15-0. 3%及銅wtO. 2%,對應(yīng)中國牌號為Q235-A，Q235-B)。如果管道本體上涂有耐熔鹽腐蝕層，以純鋁層及鋁氧化物的實驗為例，相同熔鹽含量，565°C條件下，純鋁按照腐蝕量<0. 004mm/yr，壽命按照30年計算，30年后的總腐蝕量<0. 12mm，考慮到其它因素影響，鋁層或鋁氧化物的厚度優(yōu)選為0. 1 2mm。按照金屬耐腐蝕性能特點，金屬氧化物耐腐蝕性能強于純金屬，同樣考慮到其它因素影響，鋁氧化物層厚度亦定為0. 1 2mm。 為充分有效的發(fā)揮防護涂層的保護作用，避免局部涂層缺損導(dǎo)致的局部腐蝕，在實際加工生產(chǎn)過程中，優(yōu)選在設(shè)備本體加工全部完成后，再進行整體涂層加工，從而形成均勻完整的保護層，達(dá)到長期有效的防護能力。圖2是內(nèi)部布置有耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道的儲熔鹽罐示意圖，如圖2所示， 耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐5內(nèi)盛有熔融鹽4的儲熱流體，耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道1貫穿在耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐5內(nèi)部布置，耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道1以及耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐5與高溫熔融鹽4接觸面上布置耐熔鹽腐蝕層2，換熱工質(zhì)3在耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕換熱管道中循環(huán)流動，完成換熱過程。根據(jù)初步估算，液體熔鹽 (wt40%KN03+wt60%Na03)在480°C下，對常見管道，例如Φ20πιπι的換熱管道的換熱系數(shù)大約為600W/mI，即基本上能滿足常見管道相對靜止布置于熔鹽介質(zhì)內(nèi)部應(yīng)用于太陽能方面的換熱，例如通過換熱管道將熱量儲存于熔融鹽介質(zhì)中，也可以完成熔鹽介質(zhì)對換熱管道放熱，通過換熱管道內(nèi)部的換熱介質(zhì)帶走系統(tǒng)釋放的熱量。耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐 5內(nèi)側(cè)涂有的耐熔鹽腐蝕層2厚度與耐熔鹽腐蝕換熱管道壁面上涂有的耐熔鹽腐蝕層2厚度相同，為0. 1 2mm，所述耐熔鹽腐蝕層2與內(nèi)部高溫熔融鹽4直接接觸，阻礙設(shè)備本體的腐蝕。同樣地，為了防止運行過程當(dāng)中，耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐5內(nèi)側(cè)的金屬層或金屬氧化物層發(fā)生脫落或其它意外情況，耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐5本體采用具有耐腐蝕能力較強的A36碳鋼(Q235)材料制成。上述耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕儲熔鹽罐5可有效防止內(nèi)部熔鹽液體泄露，減少污染環(huán)境及發(fā)生火災(zāi)危險；需要特別說明地，本實用新型的設(shè)備可以應(yīng)用于運輸管道等其它應(yīng)用領(lǐng)域。 顯而易見，在不偏離本實用新型的真實精神和范圍的前提下，在此描述的本實用新型可以有許多變化。因此，所有對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本實用新型所要求保護的范圍由所述的權(quán)利要求書進行限定。
權(quán)利要求1.一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，包括碳鋼材質(zhì)的設(shè)備本體和涂覆在設(shè)備本體壁面上的耐熔鹽腐蝕層(2)，所述耐熔鹽腐蝕層為耐硝酸鹽熔融鹽腐蝕的金屬層或金屬氧化物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，所述設(shè)備為傳輸管道、換熱管道(1)或儲熔鹽罐(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，所述設(shè)備本體采用A36 (Q235-A、Q235-B類)碳鋼材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，所述耐熔鹽腐蝕層(2)為金屬或金屬氧化物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，所述金屬或金屬氧化物為不銹鋼、鋁、鉻、鎳及其氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，所述金屬層或金屬氧化物層厚度為0. 1 2mm。
專利摘要本實用新型提供了一種耐硝酸鹽類熔鹽腐蝕設(shè)備，包括碳鋼材質(zhì)的設(shè)備本體和涂覆在設(shè)備本體壁面上的耐熔鹽腐蝕層，所述耐熔鹽腐蝕層為耐硝酸鹽類熔融鹽腐蝕的金屬層或金屬氧化物層。設(shè)備本體采用具有耐腐蝕能力較強的碳鋼材料制成，成本低，壽命長，安全性高，可以大面積推廣使用的優(yōu)點。
文檔編號B65D90/04GK202252625SQ20112035492
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者劉陽 申請人:北京兆陽能源技術(shù)有限公司