本试验采取复合涂层的设计思路，依靠等离子喷涂技术，在低碳钢管表面依次喷涂Fe-Al合金涂层，Fe-Al₂O₃-FeAl₂O₄复合涂层和ZrO₂涂层（封孔），制备出一种耐液锌腐蚀、强度高、韧性好、导热性强的内加热套管，节约了能源，提高了效率。首先，采用喷雾造粒法制备Al-Fe₂O₃复合粉末。制得的复合粉末平均物性为：收集率60%左右，松装密度约0.97kg/cm，流动性7.5s/50g。喷雾造粒法的最佳工艺参数为：胶含量X，固含量Y，雾化压力Z，干燥温度W1。其次，喷涂不同比例Al、Fe₂O₃复合粉末，得出涂层的主要物相为Fe、Al₂O₃、FeAl₂O₄和FeAl合金，且随着原始粉末中铝含量的增加，涂层中的Fe含量越多，铁的氧化物由Fe3O₄逐渐转变为FeO。当Al粉与Fe₂O₃粉重量比达到1:2时，铁的氧化物彻底消失，反应最完全，且与其他比例涂层相比1:2含有的Fe相最多。当比例达到1:1时，复合涂层中的主相由FeAl₂O₄转变为Fe-Al合金，其中1:1为FeAl，2:1为FeAl和FeAl2，3:1为FeAl和FeAl₃（Fe24Al76.8），尤其是当比例达到3:1时，涂层的层状结构基本消失，还出现了大量未反应的Al粉。研究还发现，随着原始粉末铝含量的增加，涂层的导热性越好，抗热震性能越差，耐蚀性越差。综合考虑，选取铝铁比例为1:2的复合涂层作为内加热套管涂层的中间层，既保证了涂层的耐液锌腐蚀能力，又使得涂层具有良好的导热性能和一定的抗热震性能。通过耐液锌腐蚀试验，得出了FeAl₂O₄复合涂层和ZrO₂涂层的腐蚀过程。FeAl₂O₄复合涂层的腐蚀：Zn液以Zn原子的形式首先进入复合涂层中的FeAl₂O₄相，与Al原子发生置换，形成溶Zn的FeAl₂O₄固溶体-Zn(Fe_xAl_2-x)O₄，随着腐蚀的进行，Zn(Fe_xAl_2-x)O₄先逐渐转变成(Zn_1-xFe_x)（ZnxFe2-x）O₄和Zn1+xO，(Zn_1-xFe_x)（ZnxFe2-x）O₄最终被腐蚀成树枝状和不规则状Fe-Zn合金，涂层破坏。ZrO₂涂层的腐蚀过程是c-ZrO₂和Zr0.92Y0.08O1.96→Zr0.82Y0.18O1.91的分解过程，当腐蚀到1440h时涂层的主相完全发生了分解，整个涂层变成了不稳定的状态，涂层破碎。经测定，内加热套管复合涂层的腐蚀寿命为1200h左右。展望，由于纳米ZrO₂涂层具有组织致密，孔隙较少，弹性模量小等特性，具有比微米ZrO₂涂层更优越的耐锌蚀性能，经测定，涂层腐蚀2160h不粘锌。