1.本發明屬于耐腐蝕處理技術領域，尤其涉及一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法、換熱管及其制備方法。

　　背景技術：

　　2.太空能熱水器是將太陽能和空氣能結合的一種節能熱水器。空氣能換熱可通過換熱管實現。換熱管由纏繞盤管、封頭圓筒、封頭擋板、管路接頭組成。服役時換熱管與熱泵相連接，管內走冷媒，管外接觸水。當戶外陽光良好時，太陽能真空管加熱水箱內的水，此時熱泵不工作，換熱管處于被加熱狀態；當水箱內水充足時，換熱管浸泡在水中，溫度最高接近100℃。

　　3.根據水箱內水量不同，換熱管有3種服役狀態：

　　①

　　當水箱內水量很少時，換熱管處于水面上，水箱空曬的最高溫度達到140℃，此時換熱管處于0℃～140℃的蒸汽浸泡狀態；

　　②

　　當水箱內水量較多時，換熱管部分在水中，部分在水面上，此時水中的部分處于0℃～100℃高溫水浸泡，而水面上的部分處于0℃～140℃的蒸汽浸泡狀態；

　　③

　　當水箱內水量很多時，換熱管全部浸泡在水中，此時處于0℃～100℃水浸泡狀態。以上三種狀態，對應了不同的腐蝕環境。市場上主流的螺旋盤管屬于奧氏體不銹鋼，在水蒸氣中，雖然溫度最高可達140℃，但水蒸氣中主要成分是水，不含氯離子，不銹鋼換熱管具有良好的耐腐蝕性能；而在水浸泡狀態下，不銹鋼耐腐蝕性能與氯離子濃度有關，如圖1所示：當氯離子濃度較低時(如氯離子10ppm)，304和316均具有良好的耐蝕性；但當氯離子濃度較高時(如氯離子50ppm)，304和316可能發生點蝕和縫隙腐蝕，導致換熱管泄露。泄露后輕者熱水器失去功能，嚴重時還會導致壓機進水。從我國部分地區的水質看，很多地區水質都會超過50ppm，如圖2。因此，使用304和316不銹鋼換熱管在國內很多地區具有一定的腐蝕泄露隱患。

　　4.提升換熱管的耐蝕性主要有三種途徑：陰極保護、表面防護與耐蝕材料。陰極保護主要有兩種方式，犧牲陽極和外加電流，但水箱內水溫長期會處于100℃的高溫，犧牲陽極消耗速率會非常大，不適用于換熱管的防腐，而外加電流則需要增加電源、參比電極和輔助電極，且在斷電條件下無法具備防腐作用；表面防護包括涂鍍層、表面成膜處理等，但由于不銹鋼是鈍化材料，容易發生點蝕和縫隙腐蝕，因此對不銹鋼管進行涂層防護風險較高，一旦出現涂層的局部破損，可能會促進點蝕和縫隙腐蝕的發生和發展，并且常規的防腐鍍層如鍍鋅、鍍鎳在高溫下耐蝕性不佳，而鍍鉻則在人體安全性方面存在隱患；使用耐蝕材料是一個相對較好的選擇，但耐蝕性好的材料成本會略高，應綜合考慮耐蝕材料的性價比。

　　5.申請號為cn201910595959.7的中國專利公開了使用鐵素體不銹鋼444作為螺旋盤管，不銹鋼444的耐應力腐蝕性能優于304和316，耐點蝕性能雖然優于304，但與316接近，因此在氯離子濃度高的地區依然可能出現腐蝕。

　　6.申請號為cn200920237883.2的中國專利使用無縫不銹鋼螺旋盤管作為換熱器，通過減少焊縫提升盤管的耐蝕性，但非焊縫區的耐蝕性不變，因此使用無縫鋼管只能解決焊縫耐蝕性不足的問題。

　　7.公開號為cn200820207010.2的中國專利使用不銹鋼或者銅盤管作為換熱器，通過犧牲陽極實現對換熱器的防腐，但此方法不適用于太空能換熱器的防腐。

　　技術實現要素：

　　8.有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法、換熱管及其制備方法，該方法處理的不銹鋼管具有良好的耐點蝕性能。

　　9.本發明提供了一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法，包括：

　　10.將不銹鋼管進行發綠表面處理，得到處理后的不銹鋼管。

　　11.優選的，所述發綠表面處理具體為：在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1000℃～1200℃恒溫條件下處理2～3h。

　　12.優選的，所述發綠表面處理具體為：在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1100℃恒溫條件下處理2.5h。

　　13.優選的，所述不銹鋼管的材質為310s不銹鋼、840不銹鋼、800不銹鋼或316不銹鋼。

　　14.本發明還提供了一種換熱管，包括上述耐腐蝕處理方法處理的不銹鋼管。

　　15.本發明還提供了一種換熱管的制備方法，包括：將不銹鋼纏繞盤管與盲管、殼體及法蘭之間通過鎳基釬焊工藝進行焊接，然后進行發綠表面處理，得到換熱管；所述不銹鋼纏繞盤管由不銹鋼管盤繞形成。

　　16.優選的，以質量百分數計，所述鎳基釬焊工藝所用的鎳基焊料包括：cr8.0％～12.0％、b1.8％～2.6％、si2.5％～4.5％、fe≤4％、ni余量。

　　17.優選的，所述焊接的溫度為1010℃～1050℃；所述焊接的時間為0.5～1.5h。

　　18.優選的，所述焊接后在60℃～80℃熱水中浸泡5～20min，然后在硝酸溶液中浸泡20～40min，再用水沖洗。

　　19.本發明提供了一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法，包括：將不銹鋼管進行發綠表面處理，得到處理后的不銹鋼管。與現有技術相比，本發明通過發綠表面處理技術在不銹鋼管表面形成特殊的發綠膜層，其具備隔絕腐蝕介質，從而提高了不銹鋼管的耐點蝕性能，進而使不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性能，具有長效防腐性能。

　　附圖說明

　　20.圖1為不銹鋼耐蝕性-氯離子濃度-溫度的關系曲線圖；

　　21.圖2為我國部分地區水質氯離子含量圖；

　　22.圖3為本發明提供的換熱管的制備流程示意圖；

　　23.圖4為25℃服役下的極化曲線圖；

　　24.圖5為85℃服役下的極化曲線圖。

　　具體實施方式

　　25.下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

　　26.本發明提供了一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法，包括：將不銹鋼管進行發綠表面處理，得到處理后的不銹鋼管。

　　27.其中，本發明對所有原料的來源并沒有特殊的限制，為市售即可。

　　28.所述不銹鋼管的材質為310s不銹鋼、840不銹鋼、800不銹鋼或316不銹鋼。

　　29.將不銹鋼管進行發綠表面處理，得到處理后的不銹鋼管；優選地，在進行發綠表面處理前優選用酒精處理表面，去除油污、雜質等；所述發綠表面處理優選具體為：在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1000℃～1200℃恒溫條件下處理2～3h；更優選具體為在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1100℃恒溫條件下處理2.5h；其中，煤氣不充分燃燒的氣氛主要為一氧化碳。

　　30.本發明通過發綠表面處理技術在不銹鋼管表面形成特殊的發綠膜層，其具備隔絕腐蝕介質，從而提高了不銹鋼管的耐點蝕性能，進而使不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性能，具有長效防腐性能。

　　31.本發明還提供了一種換熱管，包括上述耐腐蝕處理方法處理的不銹鋼管。

　　32.所述換熱管包括不銹鋼纏繞盤管、盲管、殼體與法蘭；所述不銹鋼纏繞盤管由不銹鋼管盤繞形成；所述不銹鋼纏繞盤管與盲管、殼體及法蘭之間通過鎳基釬焊工藝進行焊接。

　　33.本發明還提供了一種換熱管的制備方法，包括：將不銹鋼纏繞盤管與盲管、殼體及法蘭之間通過鎳基釬焊工藝進行焊接，然后進行發綠表面處理，得到換熱管；所述不銹鋼纏繞盤管由不銹鋼管盤繞形成。

　　34.參見圖3，圖3為本發明提供的換熱管的制備流程示意圖。

　　35.將不銹鋼纏繞盤管與盲管、殼體及法蘭之間通過鎳基釬焊工藝進行焊接，所述不銹鋼纏繞盤管由不銹鋼管盤繞形成；所述不銹鋼管的材質優選為310s不銹鋼、840不銹鋼、800不銹鋼或316不銹鋼；以質量百分數計，所述鎳基釬焊工藝所用的鎳基焊料優選包括：cr8.0％～12.0％、b1.8％～2.6％、si2.5％～4.5％、fe≤4％、ni余量；所述焊接的溫度優選為1010℃～1050℃；所述焊接的時間優選為0.5～1.5h，更優選為1h；在本發明中，所述不銹鋼纏繞盤管、盲管、殼體及法蘭優選先進行表面處理，然后再利用鎳基釬焊工藝進行焊接；所述表面處理優選為用酒精除去油污，然后用砂紙打磨除去表面氧化物；所述砂紙打磨優選依次采用600#、1000#與2000#砂紙打磨；然后進行定位固定，安置釬料，進行焊接；所述焊接優選在真空焊接爐中進行焊接；優選地，焊接前優選在鄰近接頭的表面涂覆阻流劑；所述阻流劑優選由氧化鋁與粘結劑組成。

　　36.焊接后，優選進行后處理；所述后處理優選為在60℃～80℃熱水中浸泡5～20min，然后在硝酸溶液中浸泡20～40min，再用水沖洗；所述熱水中浸泡的時間優選為10～15min，更優選為10min；熱水中浸泡后，優選用毛刷清洗釬縫上的殘渣，冷水沖洗；所述硝酸溶液的濃度優選為10％～20％，更優選為15％；所述硝酸溶液中浸泡的時間優選為25～35min，更優選為30min；硝酸溶液中浸泡后，優選用冷水沖洗。

　　37.最后進行發綠表面處理，得到換熱管；優選地，在進行發綠表面處理前優選用酒精處理表面，去除油污、雜質等；所述發綠表面處理優選具體為：在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1000℃～1200℃恒溫條件下處理2～3h；更優選具體為在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1100℃恒溫條件下處理2.5h；其中，煤氣不充分燃燒的氣氛主要為一氧化碳。

　　38.本發明通過采用鎳基釬焊焊接工藝降低焊接工藝對焊接熱影響區的影響，提高熱影響區的耐蝕性，并通過發綠表面處理技術在換熱管表面形成特殊的發綠膜層，其具備隔

　　絕腐蝕介質，從而提高了換熱管的耐點蝕性能，進而使換熱管具有良好的耐腐蝕性能，具有長效防腐性能。

　　39.進一步地，本發明將耐蝕材料和表面處理兩種防腐方案結合，通過使用840等耐蝕性更好的材料制作換熱管，同時對換熱管進行表面處理，從材料和表面狀態兩個角度提升換熱管的耐點蝕性能，從而實現換熱管具有良好的耐蝕性。

　　40.為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法、換熱管及其制備方法進行詳細描述。

　　41.以下實施例中所用的試劑均為市售。

　　42.實施例1

　　43.首先，對板材進行軋制，然后是管的焊接，焊接工藝是一邊卷管一邊焊接。焊接結束后進行固溶處理(在氨分解氣體氣氛下，恒溫1040℃，處理0.5小時)，固溶處理后進行管的盤繞；同時進行的是焊接盲管、焊接殼體、焊接法蘭，焊接工藝流程后進行彎管與盲管、殼體、法蘭等的鎳基釬焊工藝，所有換熱管整體制作完成后進行發綠表面處理得到最終的換熱管。

　　44.鎳基焊料成分：cr 10％，b 2.2％，si 3.5％，fe≤4％，ni余量；

　　45.鎳基釬焊生產工藝包括：

　　46.焊前表面處理：用酒精清除油污，依次用600#、1000#和2000#砂紙打磨方法清除零件表面的氧化物；

　　47.裝配：用工裝模具進行定位固定；

　　48.安置釬料：釬料安置在接頭處；

　　49.釬焊：在鄰近接頭的工件表面上涂阻流劑(阻流劑主要是由氧化鋁與適當的粘接劑組成)，在真空焊接爐中進行焊接，焊接溫度是1010～1050℃之間，時間1小時。

　　50.焊接后處理：在70℃熱水中浸泡10min，用毛刷清洗釬縫上的殘渣，冷水沖洗，在hno315％水溶液中浸泡約30min，再用冷水沖洗。

　　51.發綠表面處理：

　　52.用酒精處理樣件表面，去除油污、雜質等；

　　53.在煤氣不充分燃燒的氣氛中(氣氛主要成分為一氧化碳)，恒溫1100℃條件下處理2.5小時。

　　54.根據以上技術方案，分別制作310s發綠處理及未發綠處理換熱管、840發綠處理及未發綠處理換熱管、800發綠處理及未發綠處理換熱管和316l發綠及未發綠處理換熱管并以304不銹鋼換熱管作為對照。

　　55.使用組成為3.5％氯化鐵溶液在85℃恒溫條件下進行浸泡實驗2.5小時。實驗結果如下表1所示，其中表1均為僅未經發綠處理的換熱管。

　　56.表1氯化鐵浸泡實驗數據

　　57.材料氯化鐵溶液溫度℃時間h點蝕數穿孔數304片3.5％852.5100+7+310s片3.5％852.500840片3.5％852.530+1800片3.5％852.55+0

　　58.由表1數據可知，310s、800、840材料的耐腐蝕性較304的耐腐蝕性好，310s材料的耐腐蝕性最好。

　　59.使用組成為4％氯化鐵溶液在85℃恒溫條件下進行浸泡實驗2.8小時。實驗結果如下表2所示。

　　60.表2氯化鐵浸泡實驗數據

　　61.種類氯化鐵溶液溫度℃時間h點蝕數穿孔數3044％852.8100+10+316l4％852.8200+0310s發綠4％852.800840發綠4％852.820+0800發黑4％852.8100+0

　　62.由表2數據可知，310s發綠、840發綠、800發黑的耐腐蝕性均優于304，316l自身耐蝕性不佳，310s發綠耐蝕性最佳。

　　63.選擇換熱管服役壽命在1年以內的典型地區的水質作為腐蝕試驗介質，通過電化學試驗對比3種樣品的耐腐蝕性能。通過極化曲線測試及擬合獲得310s、840、800三種不同材料換熱管的25℃和85℃不同服役溫度下的極化曲線，見圖4與圖5，其中圖4為25℃極化曲線，圖5為85℃極化曲線。由圖4可知，310s換熱管比840和800換換熱管的腐蝕電流密度更小，服役壽命會更高，能夠實現換熱管的長效防腐蝕。

　　技術特征：

　　1.一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法，其特征在于，包括：將不銹鋼管進行發綠表面處理，得到處理后的不銹鋼管。2.根據權利要求1所述的耐腐蝕處理方法，其特征在于，所述發綠表面處理具體為：在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1000℃～1200℃恒溫條件下處理2～3h。3.根據權利要求1所述的耐腐蝕處理方法，其特征在于，所述發綠表面處理具體為：在煤氣不充分燃燒的氣氛中，1100℃恒溫條件下處理2.5h。4.根據權利要求1所述的耐腐蝕處理方法，其特征在于，所述不銹鋼管的材質為310s不銹鋼、840不銹鋼、800不銹鋼或316不銹鋼。5.一種換熱管，其特征在于，包括權利要求1～4任意一項所述耐腐蝕處理方法處理的不銹鋼管。6.一種換熱管的制備方法，其特征在于，包括：將不銹鋼纏繞盤管與盲管、殼體及法蘭之間通過鎳基釬焊工藝進行焊接，然后進行發綠表面處理，得到換熱管；所述不銹鋼纏繞盤管由不銹鋼管盤繞形成。7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，以質量百分數計，所述鎳基釬焊工藝所用的鎳基焊料包括：cr8.0％～12.0％、b1.8％～2.6％、si2.5％～4.5％、fe≤4％、ni余量。8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述焊接的溫度為1010℃～1050℃；所述焊接的時間為0.5～1.5h。9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述焊接后在60℃～80℃熱水中浸泡5～20min，然后在硝酸溶液中浸泡20～40min，再用水沖洗。

　　技術總結

　　本發明提供了一種不銹鋼管的耐腐蝕處理方法，包括：將不銹鋼管進行發綠表面處理，得到處理后的不銹鋼管。與現有技術相比，本發明通過發綠表面處理技術在不銹鋼管表面形成特殊的發綠膜層，其具備隔絕腐蝕介質，從而提高了不銹鋼管的耐點蝕性能，進而使不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性能，具有長效防腐性能。具有長效防腐性能。具有長效防腐性能。

　　技術研發人員：孟令旭 董瑋利 楊少強 李小嬌 王秀萍

　　受保護的技術使用者：海爾智家股份有限公司

　　技術研發日：2020.09.30

　　技術公布日：2022/4/12