专利名称：一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种耐熔盐腐蚀层，特别涉及一种太阳能储热领域中的耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备。
背景技术：
当前主要的熔融盐技术就是将普通的固态无机盐如硝酸钠或硝酸钾或二者的混合物以及掺入一定添加剂的混合物加热到其熔点以上形成液态(如NaN03的熔点为308°C， NaN03wt60%+KN0340%混合盐的熔点为230°C )，然后利用熔融盐的流动循环达到太阳能传热蓄热的目的。与传统的工质相比，熔融盐具有使用温度范围广(从200°C到550°C以上)、 传热性能高、工作压力低、价格便宜等一系列显著的优点，熔融盐传热蓄热技术已经在化工、军工等领域得到了广泛的利用，在太阳能热发电、生物质高温制氢等新的高科技领域也有着广阔的应用前景。然而经过多年的实践研究得出的多组数据强有力的表明，熔融盐工质具有极强的腐蚀性，而实际太阳能产业中，熔盐的期望使用期限很长，例如25年 30年，需要高度重视材料腐蚀问题。研究表明，对于硝酸盐类熔融盐，碳钢管道输送熔融盐，具有每年 0. 12mm/yr (460°C )的腐蚀量，如果管道寿命为30年，那么总腐蚀量为3. 6mm ；304不锈钢材质(570°C)的年腐蚀量为4. 86 mg/cm2，约合6. 12um/yr,30年的总腐蚀量约为0. 18mm ； A36碳钢(Q235) (316°C)的腐蚀量为2. 32mg/cm2，约合2. 96um/yr,30年的总腐蚀量约为
0.0887mm，而表面具有氧化物的A36碳钢(Q235)(316°C )的腐蚀量为0. 94 mg/cm2，约合
1.8 um/yr，30年的总腐蚀量约为0. 054mm;纯铝表面的腐蚀量为0. 004mm/yr, 30年的总腐蚀量为0. 12mm。上述数据说明，使用普通的碳钢管道输送熔融硝酸盐，随着腐蚀的不断加剧，管壁不断变薄，难以满足液体循环压力，甚至会出现漏点导致工质泄漏，产生火灾的危险，很少能够达到30年的寿命要求。如果使用抗腐蚀能力较强的不锈钢材质，可以满足寿命要求，但按照市场价格计算，成本较会呈多倍的增加趋势。申请人经过细致实验发现，中温下A36碳钢(Q235)以及表面附着有金属氧化物的A36碳钢(Q235)对熔融硝酸的抗腐蚀能力优于普通碳钢以及合金钢，甚至优于不锈钢，欲提出一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，以碳钢作为设备本体材质，在设备本体与熔盐接触表面上，涂覆有耐熔盐腐蚀的金属层或金属氧化物层，提高抗腐蚀能力；该方法不仅可以满足抗腐蚀要求，满足寿命年限，减少了管道因泄露污染环境以及引起爆炸的危险，更能大大降低设备成本。
发明内容本实用新型专利提供一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，包括碳钢材质的设备本体和涂覆在设备本体壁面上的耐熔盐腐蚀层，所述耐熔盐腐蚀层为耐硝酸盐类熔融盐腐蚀的金属层或金属氧化物层。进一步地，所述设备本体采用具有耐硝酸类熔盐腐蚀能力较强的碳钢材料制成， 例如A36 碳钢(Q235-A、Q235-B 类)。[0006]进一步地，所述设备为传输管道、换热管道或储熔盐罐。进一步地，所述耐熔盐腐蚀层为耐硝酸盐类熔盐腐蚀的金属层或金属氧化物层。进一步地，所述金属层或金属氧化物层为不锈钢、铝、铬、镍及其氧化物层。优选地，所述金属层为纯铝层。优选地，所述耐熔盐腐蚀层为铝金属氧化陶瓷层。进一步地，所述金属层或金属氧化物层的厚度优选为0. 1 2mm。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道实施示意图；图2是内部布置有耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道的储熔盐罐示意图。
具体实施方式
图1是耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道实施示意图；如
图1所示，耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道1包括管道本体和镀在耐熔盐类熔盐腐蚀换热管道本体壁面上的耐熔盐腐蚀层2。耐熔盐腐蚀层2为耐硝酸盐类熔盐腐蚀的金属层或金属氧化物层；金属层或金属氧化物层为不锈钢、铝、铬、镍及其氧化物层。优选地，金属层为纯铝层；优选地，耐熔盐腐蚀层为铝金属氧化陶瓷层。碳钢因价格低廉，经常作为管道材质，如果将碳钢管道置于硝酸熔融盐液体环境中，例如液体熔盐(wt40%KN03+wt60%Na03)，在460°C情况下，腐蚀量按照0. 12mm/ yr，使用寿命按照30年进行计算，30年后的总腐蚀量为3. 6mm，且为了防止运行过程当中， 耐腐蚀换热管道壁面上的金属或金属氧化物层发生脱落或其它意外情况，管道本体1采用具有耐腐蚀能力较强的A36碳钢(Q235)材料制成，(A36碳钢(Q235)中，碳wtO.四％、锰 wtO. 85-1. 2%、硅wtO. 15-0. 3%及铜wtO. 2%,对应中国牌号为Q235-A，Q235-B)。如果管道本体上涂有耐熔盐腐蚀层，以纯铝层及铝氧化物的实验为例，相同熔盐含量，565°C条件下，纯铝按照腐蚀量<0. 004mm/yr，寿命按照30年计算，30年后的总腐蚀量<0. 12mm，考虑到其它因素影响，铝层或铝氧化物的厚度优选为0. 1 2mm。按照金属耐腐蚀性能特点，金属氧化物耐腐蚀性能强于纯金属，同样考虑到其它因素影响，铝氧化物层厚度亦定为0. 1 2mm。 为充分有效的发挥防护涂层的保护作用，避免局部涂层缺损导致的局部腐蚀，在实际加工生产过程中，优选在设备本体加工全部完成后，再进行整体涂层加工，从而形成均勻完整的保护层，达到长期有效的防护能力。图2是内部布置有耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道的储熔盐罐示意图，如图2所示， 耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐5内盛有熔融盐4的储热流体，耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道1贯穿在耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐5内部布置，耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道1以及耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐5与高温熔融盐4接触面上布置耐熔盐腐蚀层2，换热工质3在耐硝酸盐类熔盐腐蚀换热管道中循环流动，完成换热过程。根据初步估算，液体熔盐 (wt40%KN03+wt60%Na03)在480°C下，对常见管道，例如Φ20πιπι的换热管道的换热系数大约为600W/mI，即基本上能满足常见管道相对静止布置于熔盐介质内部应用于太阳能方面的换热，例如通过换热管道将热量储存于熔融盐介质中，也可以完成熔盐介质对换热管道放热，通过换热管道内部的换热介质带走系统释放的热量。耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐 5内侧涂有的耐熔盐腐蚀层2厚度与耐熔盐腐蚀换热管道壁面上涂有的耐熔盐腐蚀层2厚度相同，为0. 1 2mm，所述耐熔盐腐蚀层2与内部高温熔融盐4直接接触，阻碍设备本体的腐蚀。同样地，为了防止运行过程当中，耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐5内侧的金属层或金属氧化物层发生脱落或其它意外情况，耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐5本体采用具有耐腐蚀能力较强的A36碳钢(Q235)材料制成。上述耐硝酸盐类熔盐腐蚀储熔盐罐5可有效防止内部熔盐液体泄露，减少污染环境及发生火灾危险；需要特别说明地，本实用新型的设备可以应用于运输管道等其它应用领域。 显而易见，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下，在此描述的本实用新型可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本实用新型所要求保护的范围由所述的权利要求书进行限定。
权利要求1.一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，包括碳钢材质的设备本体和涂覆在设备本体壁面上的耐熔盐腐蚀层(2)，所述耐熔盐腐蚀层为耐硝酸盐熔融盐腐蚀的金属层或金属氧化物层。
2.根据权利要求1所述的一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，所述设备为传输管道、换热管道(1)或储熔盐罐(5)。
3.根据权利要求1所述的一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，所述设备本体采用A36 (Q235-A、Q235-B类)碳钢材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，所述耐熔盐腐蚀层(2)为金属或金属氧化物层。
5.根据权利要求4所述的一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，所述金属或金属氧化物为不锈钢、铝、铬、镍及其氧化物。
6.根据权利要求4所述的一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，所述金属层或金属氧化物层厚度为0. 1 2mm。
专利摘要本实用新型提供了一种耐硝酸盐类熔盐腐蚀设备，包括碳钢材质的设备本体和涂覆在设备本体壁面上的耐熔盐腐蚀层，所述耐熔盐腐蚀层为耐硝酸盐类熔融盐腐蚀的金属层或金属氧化物层。设备本体采用具有耐腐蚀能力较强的碳钢材料制成，成本低，寿命长，安全性高，可以大面积推广使用的优点。
文档编号B65D90/04GK202252625SQ20112035492
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者刘阳 申请人:北京兆阳能源技术有限公司