專利名稱：有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有高彈耐熱耐蝕耐磨涂層鋼管的涂層及生產工藝，這種鋼
管適用于滿足2000m — 5000m深井作業要求的油井采油管及注水管。
背景技術：
高彈、耐熱、耐蝕、耐磨涂層復合鋼管對油田開采具有重要意義。我國 油田現有采油管3.0億米以上，注水管1.5億米以上，每年增加的新油井和 更新注水管數量更大，它們長期釆用滲氮、鎳磷鍍、粉末涂料、復合樹酯防 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 穩定、熱狀態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，最短只有幾個月就必須更換，而一次換管直接經濟損失十 萬元以上，間接損失數十萬元。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具備好的耐熱、耐磨、耐蝕穩 定性和塑性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的缺陷，提出一種有高 彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層鋼管的生產工藝，用該工藝制得的鋼管具 有高彈、耐熱、耐蝕、耐磨納米復合材料涂層，用作油井采油管及注水管可 滿足2000m — 5000m深井作業條件的要求，較現有技術產品具有更長的使用 壽命，從而可大量減少鋼管的消耗，降底采油生產成本和提高生產效率。
本發明的技術解決方案是，所述生產有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂 層鋼管的工藝為-
1、 鋼管噴砂用剛玉砂對鋼管內外表面進行噴砂處理，除去鋼管內外 壁(即內外表面)的鐵銹腐蝕產物，直至現出明顯的新金屬表面；
2、 吹洗預熱用壓縮空氣吹凈經過噴砂的鋼管內表面的浮砂和灰塵， 隨后在預熱爐中預熱，以除去管內壁水份和潮氣；
3、 噴涂對經預熱鋼管的內表面進行鈦合金納米復合材料噴涂，形成
涂層；
4、 流平將噴涂后的鋼管繞管軸旋轉，使涂層均勻流平、管表面光滑、
平整；
5、 固化對經過流平的鋼管進行固化處理，使涂層完全固化，即得成 品鋼管；
所述鈦合金納米復合材料的重量比組成是
鈦合金納米粉A 1—30% ;
環氧樹酯 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；所述環氧樹酯是指E44、 E20、 E12中的至少 一種，所述溶劑為環已酮、丁酮、正丁醇中的至少一種，所述助劑為常規流 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。 以下對本發明做出進一步說明。
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。
在本發明的上述鈦合金納米復合材料組成中，還可按重量比加入以下組 分中的至少一種
有機硅環氧改性樹酯ES—06 1—25% 有機硅樹酯1054—1 1—10% 醋酸丁酯或100tt溶劑 1一15% 。
網狀的復合材料，這種網絡復合材料具有高彈、耐熱、耐蝕、耐磨等一系列 優點，將這種復合材料作為一種涂層通過熱噴涂方法應用到鋼管內襯，可以 承受8(TC—150。C、礦化度達到3000mg/l地下水的侵蝕。
本發明中，所述各納米合金粉末可采用已有技術方法制備，如在高能球 磨機的反應釜中添加所述溶劑和助劑，通過高能球磨制得；或通過化學沉積 方法制得。
由以上可知，本發明為有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生 產工藝，用該工藝制得的鋼管具有高彈、耐熱、耐蝕、耐磨納米復合材料涂 層，用作油井采油管及注水管可滿足2000m — 5000m深井作業條件的要求，其使用壽命比現有技術鋼管壽命提高一倍以上，可由此節約大量噸鋼材、降
低生產成本。
圖l是本發明工藝流程圖2是一種實施例熱噴涂裝置噴涂位的結構示意圖。在圖中 l一齒輪泵 5—壓縮空氣閥 9一加熱爐
6— 導桿定位輪
7— 壓縮空氣管
8— 鋼管
2— 料斗
3— 料斗閥 4一齒輪泵閥
具體實施例方式
實施例1:如圖1所示，選用內徑4>30
IO—導桿
ll一風動電機 12—霧化罩
cl)500鋼管，鋼管長度6000mm 一12000mm;其工藝過程是
鋼管噴砂用粒度為d)l—5mm的剛玉砂在專門的噴房中對鋼管內外表面 進行噴砂處理，除去鋼管內外壁的鐵銹等腐蝕產物，直至出明顯的新金屬表 面，噴砂應達到ST 2. 5級標準；
吹洗與預熱經過噴砂的鋼管最好是噴后立即轉運至噴涂車間，噴涂前 用壓縮空氣吹凈鋼管內壁的浮砂和灰塵，隨后在4(TC一5(TC預熱爐預熱約半 小時除去管內壁水份和潮氣；
噴涂經預熱的鋼管通過液壓裝置進入熱噴室，放置在滾輪支架上。打開
料斗閥門，開啟齒輪泵，物料通過導料管迅速充滿管子并到達管頭，打開壓
縮空氣閥，風動電機啟動，霧化罩高速旋轉(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長鋼管一分鐘可以完成噴涂作業；
流平管子經噴涂結束后，將霧化罩及導管通過齒輪條傳動復位，鋼管 通過自動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，經過半小時左右涂層均勻流平，管表面光滑、平整。
固化經過流平的襯有復合材料的鋼管進入8CTC— 18(TC加熱爐溫度下 固化處理，經過30 — 60min后，襯層(涂層)已完全固化，經液壓輸送裝置 送出，檢驗合格后為具有高彈、耐熱、耐磨、耐蝕襯層(涂層)成品鋼管。 所述鈦合金納米復合材料的重量比組成是
鈦合金納米粉A 15%;
環氧樹酯 55% ;
溶劑 12% ;
助劑 2% ;
固化劑 15% ;
其中，所述環氧樹酯是指E44、 E20、 E12中的一種，所述溶劑為環已酮、 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方法均勻混合即得噴涂用鈦合金納米復合材料。 實施例2:在實施例1的工藝基礎上，在其所述鈦合金納米復合材料組分 中按重量比加入5%的有機硅環氧改性樹酯ES—06和2%的醋酸丁酯。
權利要求
1、一種有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生產工藝，其特征是，該工藝為(1)鋼管噴砂用剛玉砂對鋼管內外表面進行噴砂處理，除去鋼管內外壁的鐵銹腐蝕產物，直至現出明顯的新金屬表面；(2)吹洗預熱用壓縮空氣吹凈經過噴砂的鋼管內表面的浮砂和灰塵，隨后在預熱爐中預熱，以除去管內壁水份和潮氣；(3)噴涂對經預熱鋼管的內表面進行鈦合金納米復合材料噴涂，形成涂層；(4)流平將噴涂后的鋼管繞管軸旋轉，使涂層均勻流平、管表面光滑、平整；(5)固化經流平后的鋼管固化處理，涂層完全固化，即得成品鋼管；所述鈦合金納米復合材料的重量比組成是鈦合金納米粉A1-30％；環氧樹酯 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；所述環氧樹酯是指E44、E20、E12中的至少一種，所述溶劑為環己酮、丁酮、正丁醇中的至少一種，所述助劑為常規流平劑、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、 根據權利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生 產工藝，其特征是，所述預熱在4(TC一5(TC下進行。
3、 根據權利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生 產工藝，其特征是，所述涂層厚度為80iim—200!xm 。
4、 根據權利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生 產工藝，其特征是，所述流平時鋼管的轉速為60 — 120 i"pm。
5、 根據權利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生 產工藝，其特征是，所述固化在8(TC—18(TC溫度下進行。
6、 根據權利要求1所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復合材料涂層的鋼管生 產工藝，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、 根據權利要求1至6的任一權利要求所述有高彈耐熱耐蝕耐磨納米復 合材料涂層的鋼管生產工藝，其特征是，在所述鈦合金納米復合材料組分中 按重量比加入以下組分中的至少一種有機硅環氧改性樹酯ES—06 1—25% 有機硅樹酯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合材料涂層的鋼管生產工藝，包括用剛玉砂對鋼管內外表面進行噴砂處理，除去鋼管內外壁的鐵銹腐蝕產物；用壓縮空氣吹凈經過噴砂的鋼管內表面的浮砂和灰塵，隨后在預熱爐中預熱，以除去管內壁水份和潮氣；對經預熱鋼管的內表面進行鈦合金納米復合材料噴涂，形成涂層；將噴涂后的鋼管繞管軸旋轉，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；鈦合金納米復合材料由幾種鈦合金納米粉體作為活性添加劑與優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深井作業條件的要求，其使用壽命長，可由此節約大量噸鋼材、降低生產成本。
文檔編號C09D5/10GK101108377SQ20061003197
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月17日 優先權日2006年7月17日
發明者辛湘杰 申請人:長沙科星納米工程技術有限公司