專利名稱：有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有高彈耐熱耐蝕耐磨涂層鋼管的涂層及生產(chǎn)工藝，這種鋼
管適用于滿足2000m — 5000m深井作業(yè)要求的油井采油管及注水管。
背景技術(shù)：
高彈、耐熱、耐蝕、耐磨涂層復(fù)合鋼管對(duì)油田開采具有重要意義。我國(guó) 油田現(xiàn)有采油管3.0億米以上，注水管1.5億米以上，每年增加的新油井和 更新注水管數(shù)量更大，它們長(zhǎng)期釆用滲氮、鎳磷鍍、粉末涂料、復(fù)合樹酯防 腐。由于襯層(涂層)不同程度存在針孔和塑性差、耐蝕性較差、耐熱性不 穩(wěn)定、熱狀態(tài)下附著力不夠等一種或一種以上弊病，注水管和抽油管壽命因 此受到很大影響，最短只有幾個(gè)月就必須更換，而一次換管直接經(jīng)濟(jì)損失十 萬(wàn)元以上，間接損失數(shù)十萬(wàn)元。因此亟待獲得一種具有良好涂層(襯層)的 鋼管，這種有良好涂層的鋼管在一定溫度下應(yīng)具備好的耐熱、耐磨、耐蝕穩(wěn) 定性和塑性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種有高 彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層鋼管的生產(chǎn)工藝，用該工藝制得的鋼管具 有高彈、耐熱、耐蝕、耐磨納米復(fù)合材料涂層，用作油井采油管及注水管可 滿足2000m — 5000m深井作業(yè)條件的要求，較現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品具有更長(zhǎng)的使用 壽命，從而可大量減少鋼管的消耗，降底采油生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述生產(chǎn)有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂 層鋼管的工藝為-
1、 鋼管噴砂用剛玉砂對(duì)鋼管內(nèi)外表面進(jìn)行噴砂處理，除去鋼管內(nèi)外 壁(即內(nèi)外表面)的鐵銹腐蝕產(chǎn)物，直至現(xiàn)出明顯的新金屬表面；
2、 吹洗預(yù)熱用壓縮空氣吹凈經(jīng)過(guò)噴砂的鋼管內(nèi)表面的浮砂和灰塵， 隨后在預(yù)熱爐中預(yù)熱，以除去管內(nèi)壁水份和潮氣；
3、 噴涂對(duì)經(jīng)預(yù)熱鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行鈦合金納米復(fù)合材料噴涂，形成
涂層；
4、 流平將噴涂后的鋼管繞管軸旋轉(zhuǎn)，使涂層均勻流平、管表面光滑、
平整；
5、 固化對(duì)經(jīng)過(guò)流平的鋼管進(jìn)行固化處理，使涂層完全固化，即得成 品鋼管；
所述鈦合金納米復(fù)合材料的重量比組成是
鈦合金納米粉A 1—30% ;
環(huán)氧樹酯 50—80%
溶劑 5—20% ;
助劑 1一5% ;
固化劑 10—30% ;
其中，所述鈦合金納米粉A是指Ti-0.3Mo-0.8Ni或Ti-0.2Pa 、Ti-2Ni、 Ti-4Ni、 Ti-15Mo、 Ti-32Mo以及Ta含量為0. 1%—20%、 Zr含量為0%—30%、 Nb含量為0%—30%的四元鈦合金納米粉、Al含量為0. 1%—6% 、 V含量為0. 1% 一4%、 Cr含量為0.1%—1%、 Ni含量為0.1%—1%的四元鈦合金納米粉(共八
類鈦合金納米粉)中的任一種；所述環(huán)氧樹酯是指E44、 E20、 E12中的至少 一種，所述溶劑為環(huán)已酮、丁酮、正丁醇中的至少一種，所述助劑為常規(guī)流 平劑、消泡劑、防沉劑且該流平劑、消泡劑、防沆劑三奢的童量比為1:0.1 一l: O.l—l;所述固化劑為腰果芬一胺縮合物。 以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明。
所述流平劑可用市售BYK306或BYK331、 BYKOK中的一種，所述消泡劑可
采用2155或BYK530,所述防沉劑可采用聚酰胺鈉6900或BYK410。
在本發(fā)明的上述鈦合金納米復(fù)合材料組成中，還可按重量比加入以下組 分中的至少一種
有機(jī)硅環(huán)氧改性樹酯ES—06 1—25% 有機(jī)硅樹酯1054—1 1—10% 醋酸丁酯或100tt溶劑 1一15% 。
網(wǎng)狀的復(fù)合材料，這種網(wǎng)絡(luò)復(fù)合材料具有高彈、耐熱、耐蝕、耐磨等一系列 優(yōu)點(diǎn)，將這種復(fù)合材料作為一種涂層通過(guò)熱噴涂方法應(yīng)用到鋼管內(nèi)襯，可以 承受8(TC—150。C、礦化度達(dá)到3000mg/l地下水的侵蝕。
本發(fā)明中，所述各納米合金粉末可采用已有技術(shù)方法制備，如在高能球 磨機(jī)的反應(yīng)釜中添加所述溶劑和助劑，通過(guò)高能球磨制得；或通過(guò)化學(xué)沉積 方法制得。
由以上可知，本發(fā)明為有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生 產(chǎn)工藝，用該工藝制得的鋼管具有高彈、耐熱、耐蝕、耐磨納米復(fù)合材料涂 層，用作油井采油管及注水管可滿足2000m — 5000m深井作業(yè)條件的要求，其使用壽命比現(xiàn)有技術(shù)鋼管壽命提高一倍以上，可由此節(jié)約大量噸鋼材、降
低生產(chǎn)成本。


圖l是本發(fā)明工藝流程圖2是一種實(shí)施例熱噴涂裝置噴涂位的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中 l一齒輪泵 5—壓縮空氣閥 9一加熱爐
6— 導(dǎo)桿定位輪
7— 壓縮空氣管
8— 鋼管
2— 料斗
3— 料斗閥 4一齒輪泵閥
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:如圖1所示，選用內(nèi)徑4>30
IO—導(dǎo)桿
ll一風(fēng)動(dòng)電機(jī) 12—霧化罩
cl)500鋼管，鋼管長(zhǎng)度6000mm 一12000mm;其工藝過(guò)程是
鋼管噴砂用粒度為d)l—5mm的剛玉砂在專門的噴房中對(duì)鋼管內(nèi)外表面 進(jìn)行噴砂處理，除去鋼管內(nèi)外壁的鐵銹等腐蝕產(chǎn)物，直至出明顯的新金屬表 面，噴砂應(yīng)達(dá)到ST 2. 5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；
吹洗與預(yù)熱經(jīng)過(guò)噴砂的鋼管最好是噴后立即轉(zhuǎn)運(yùn)至噴涂車間，噴涂前 用壓縮空氣吹凈鋼管內(nèi)壁的浮砂和灰塵，隨后在4(TC一5(TC預(yù)熱爐預(yù)熱約半 小時(shí)除去管內(nèi)壁水份和潮氣；
噴涂經(jīng)預(yù)熱的鋼管通過(guò)液壓裝置進(jìn)入熱噴室，放置在滾輪支架上。打開
料斗閥門，開啟齒輪泵，物料通過(guò)導(dǎo)料管迅速充滿管子并到達(dá)管頭，打開壓
縮空氣閥，風(fēng)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，霧化罩高速旋轉(zhuǎn)(5000rpm—20000rpm)并將涂料 霧化均勻噴灑涂敷在鋼管壁，涂層(襯層)厚度為80 U m—200 " m，噴涂溫度
60~180'C,; —般情況下，10m長(zhǎng)鋼管一分鐘可以完成噴涂作業(yè)；
流平管子經(jīng)噴涂結(jié)束后，將霧化罩及導(dǎo)管通過(guò)齒輪條傳動(dòng)復(fù)位，鋼管 通過(guò)自動(dòng)液壓傳輸裝置從爐子另一端送出，輸送至自流平工序，以60—120 rpm速度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)半小時(shí)左右涂層均勻流平，管表面光滑、平整。
固化經(jīng)過(guò)流平的襯有復(fù)合材料的鋼管進(jìn)入8CTC— 18(TC加熱爐溫度下 固化處理，經(jīng)過(guò)30 — 60min后，襯層(涂層)已完全固化，經(jīng)液壓輸送裝置 送出，檢驗(yàn)合格后為具有高彈、耐熱、耐磨、耐蝕襯層(涂層)成品鋼管。 所述鈦合金納米復(fù)合材料的重量比組成是
鈦合金納米粉A 15%;
環(huán)氧樹酯 55% ;
溶劑 12% ;
助劑 2% ;
固化劑 15% ;
其中，所述環(huán)氧樹酯是指E44、 E20、 E12中的一種，所述溶劑為環(huán)已酮、 丁酮、正丁醇中的一種，所述助劑為流平劑BYK306(用量0. 590、消泡劑BYK530 (用量0.5%)、防沉劑6900 (用量1%);所述固化劑為腰果芬一胺縮合物。
將上述各組分按常規(guī)方法均勻混合即得噴涂用鈦合金納米復(fù)合材料。 實(shí)施例2:在實(shí)施例1的工藝基礎(chǔ)上，在其所述鈦合金納米復(fù)合材料組分 中按重量比加入5%的有機(jī)硅環(huán)氧改性樹酯ES—06和2%的醋酸丁酯。
權(quán)利要求
1、一種有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生產(chǎn)工藝，其特征是，該工藝為(1)鋼管噴砂用剛玉砂對(duì)鋼管內(nèi)外表面進(jìn)行噴砂處理，除去鋼管內(nèi)外壁的鐵銹腐蝕產(chǎn)物，直至現(xiàn)出明顯的新金屬表面；(2)吹洗預(yù)熱用壓縮空氣吹凈經(jīng)過(guò)噴砂的鋼管內(nèi)表面的浮砂和灰塵，隨后在預(yù)熱爐中預(yù)熱，以除去管內(nèi)壁水份和潮氣；(3)噴涂對(duì)經(jīng)預(yù)熱鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行鈦合金納米復(fù)合材料噴涂，形成涂層；(4)流平將噴涂后的鋼管繞管軸旋轉(zhuǎn)，使涂層均勻流平、管表面光滑、平整；(5)固化經(jīng)流平后的鋼管固化處理，涂層完全固化，即得成品鋼管；所述鈦合金納米復(fù)合材料的重量比組成是鈦合金納米粉A1-30％；環(huán)氧樹酯 50-80％溶劑 5-20％；助劑 1-5％；固化劑 10-30％；其中，其中，所述鈦合金納米粉A是指Ti-0.3Mo-0.8Ni或Ti-0.2Pa、Ti-2Ni、Ti-4Ni、Ti-15Mo、Ti-32Mo以及Ta含量為0.1％-20％、Zr含量為0％-30％、Nb含量為0％-30％的四元鈦合金納米粉、Al含量為0.1％-6％、V含量為0.1％-4％、Cr含量為0.1％-1％、Ni含量為0.1％-1％的四元鈦合金納米粉中的任一種；所述環(huán)氧樹酯是指E44、E20、E12中的至少一種，所述溶劑為環(huán)己酮、丁酮、正丁醇中的至少一種，所述助劑為常規(guī)流平劑、消泡劑、防沉劑且該流平劑、消泡劑、防沉劑三者的重量比為1∶0.1-1∶0.1-1；所述固化劑為腰果芬一胺縮合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生 產(chǎn)工藝，其特征是，所述預(yù)熱在4(TC一5(TC下進(jìn)行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生 產(chǎn)工藝，其特征是，所述涂層厚度為80iim—200!xm 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生 產(chǎn)工藝，其特征是，所述流平時(shí)鋼管的轉(zhuǎn)速為60 — 120 i"pm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生 產(chǎn)工藝，其特征是，所述固化在8(TC—18(TC溫度下進(jìn)行。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生 產(chǎn)工藝，其特征是，所述流平劑為BYK306或BYK331、 BYKOK中的一種，所述 消泡劑為2155或BYK530，所述防沉劑為聚酰胺鈉6900或BYK410。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一權(quán)利要求所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù) 合材料涂層的鋼管生產(chǎn)工藝，其特征是，在所述鈦合金納米復(fù)合材料組分中 按重量比加入以下組分中的至少一種有機(jī)硅環(huán)氧改性樹酯ES—06 1—25% 有機(jī)硅樹酯1054—1 1—10% 醋酸丁酯或100#溶劑 1一15% 。
全文摘要
一種有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復(fù)合材料涂層的鋼管生產(chǎn)工藝，包括用剛玉砂對(duì)鋼管內(nèi)外表面進(jìn)行噴砂處理，除去鋼管內(nèi)外壁的鐵銹腐蝕產(chǎn)物；用壓縮空氣吹凈經(jīng)過(guò)噴砂的鋼管內(nèi)表面的浮砂和灰塵，隨后在預(yù)熱爐中預(yù)熱，以除去管內(nèi)壁水份和潮氣；對(duì)經(jīng)預(yù)熱鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行鈦合金納米復(fù)合材料噴涂，形成涂層；將噴涂后的鋼管繞管軸旋轉(zhuǎn)，使涂層均勻流平、管表面光滑、平整；再使涂層完全固化，即得成品鋼管；鈦合金納米復(fù)合材料由幾種鈦合金納米粉體作為活性添加劑與優(yōu)選的樹酯及助劑組成，具有該涂層的鋼管用作油井采油管及注水管可滿足2000m-5000m深井作業(yè)條件的要求，其使用壽命長(zhǎng)，可由此節(jié)約大量噸鋼材、降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C09D5/10GK101108377SQ20061003197
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者辛湘杰 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙科星納米工程技術(shù)有限公司