專利名稱：抗點蝕耐磨油管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗點蝕耐磨油管及其制備方法。
背景技術(shù)：
油田管道工作環(huán)境中含CO2、H2S、硫酸鹽還原菌等腐蝕介質(zhì)，以及因水礦化程度高而導(dǎo)致的垢下腐蝕，水中還含有泥沙，對管道產(chǎn)生磨損，并且承受一定的溫度和壓力等，條件惡劣，磨損腐蝕嚴重。改變油管材質(zhì)是有效的方法，但造價昂貴，也有陽極保護、加入阻化劑等防護措施，但效果不理想。另一方法就是對油管進行耐磨、抗腐蝕處理。
根據(jù)專利查新，為了防止油管腐蝕，有“具有鎳磷合金防腐層的油管及制造方法”的發(fā)明專利(ZL93100518.3)，和“油管抗蝕氮化防腐處理裝置”的實用新型專利(ZL00256163.8)。分別采用化學(xué)鍍鎳和真空滲氮的方法，在油管表面得到高耐磨、抗腐蝕的表面層。但是，化學(xué)鍍防腐層由于空隙率高，點蝕嚴重，使用壽命不高；真空氮化所得的表面層較脆，抗變形能力差，結(jié)果長時間氮化容易導(dǎo)致絲扣處發(fā)生脆斷，縮短氮化時間又會使耐蝕的化合物層厚度降低，從而縮短管道的使用壽命。另一方面，油井上面的管道要承受井下2000多米、也即200多根管道的重量，因此井下管道容易出現(xiàn)變形，導(dǎo)致氮化層中出現(xiàn)微裂紋，破壞其致密性，結(jié)果也容易產(chǎn)生點蝕穿孔而導(dǎo)致使用壽命下降。嚴重的甚至導(dǎo)致管道發(fā)生斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗點蝕耐磨油管及其制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該油管的內(nèi)外表面具有底層和表層的復(fù)合結(jié)構(gòu)；底層為鐵氮化合物層或含碳的鐵氮化合物層，層厚5～15微米；表層為鎳磷合金層，其中鎳磷合金比例為鎳89～93％wt，磷7～11％wt，層厚10～20微米。
抗點蝕耐磨油管的制備方法包括如下步驟1)油管前處理為常規(guī)的堿洗→清洗→酸洗→干燥，或用噴砂除銹的方法，以除去油管表面的氧化層；2)氮化或軟氮化處理對前處理后的油管進行氣體氮化或軟氮化，溫度560～620℃，時間2～5hr；3)活化處理將氣體氮化或軟氮化后的油管在20％的鹽酸溶液、40～70℃浸漬1～5min，水洗后再用蒸餾水清洗；4)化學(xué)鍍鎳將活化后的油管放入化學(xué)鍍槽中進行化學(xué)鍍鎳，鍍液組成為硫酸鎳20～30g/L，次亞磷酸鈉25～35g/L，檸檬酸鈉25～45g/L，醋酸鈉13～21g/L，穩(wěn)定劑1～50mg/L，潤濕劑0～200mg/L，其余為蒸餾水。pH值4.0～6.0，溫度85～90℃，時間1～2hr。
所說的穩(wěn)定劑為硫脲或Pb2+或IO3-，潤濕劑為十二烷基硫酸鈉或苯亞磺酸鈉。
本發(fā)明的優(yōu)點是油管表面的底層、表層復(fù)合結(jié)構(gòu)可在油管表面獲得具有犧牲陽極性保護層，不存在孔蝕，同時它是一種金屬性的保護層，因此具有耐溫、抗壓以及良好的抗變形能力。通過該表面處理的油管，抗磨損腐蝕性能為氮化處理油管的2倍、化學(xué)鍍鎳油管的3倍。并且處理時間短、成本低。


附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如附圖所示，該油管1的內(nèi)外表面具有底層2和表層3的復(fù)合結(jié)構(gòu)；底層2為鐵氮化合物層或含碳的鐵氮化合物層，表層3為鎳磷合金層。
實施例11)J55油管，噴砂達到Sa2.5級別；2)用深井式氣體氮化爐進行軟氮化，滲劑為氨氣和乙醇，溫度560℃，保溫5hr，得到15μm含碳的鐵氮化合物；3)油管出爐后用20％鹽酸溶液浸漬5min，蒸餾水清洗；4)放入溫度為90℃的化學(xué)鍍鎳液中，鍍液組成為硫酸鎳20g/L，次亞磷酸鈉25g/L，檸檬酸鈉25g/L，醋酸鈉13g/L，Pb2+1mg/L，十二烷基硫酸鈉20mg/L，pH值5.5，反應(yīng)1hr后取出清洗，鍍層厚度10μm，鎳含量93％wt，磷含量7％wt；結(jié)果表面硬度Hv480，用赤血鹽-氯化鈉水溶液法測得鍍層孔隙率為0，中性鹽霧試驗300小時以上無銹蝕，試片彎曲90度以上無開裂、無剝離。油管抗磨損腐蝕性能為氮化處理油管的2倍、化學(xué)鍍鎳油管的3倍。
實施例21)N80油管，市售除油劑室溫除油30min后漂洗，20％鹽酸溶液浸漬15min；2)用深井式氣體氮化爐進行氮化，滲劑為氨氣，溫度620℃，保溫1hr，得到5μm鐵氮化合物層；3)油管出爐后用20％鹽酸溶液浸漬1min，蒸餾水清洗；
4)放入溫度為85℃的化學(xué)鍍鎳液中，鍍液組成為硫酸鎳30g/L，次亞磷酸鈉35g/L，檸檬酸鈉25g/L，醋酸鈉21g/L，硫脲2mg/L，十二烷基磺酸鈉200mg/L，pH值4.5，反應(yīng)2hr后取出清洗，鍍層厚度20μm，鎳含量89％wt，磷含量11％wt；結(jié)果表面硬度Hv500，用赤血鹽-氯化鈉水溶液法測得鍍層孔隙率為0，中性鹽霧試驗300小時以上無銹蝕，試片彎曲90度以上無開裂、無剝離。油管抗磨損腐蝕性能為氮化處理油管的2倍、化學(xué)鍍鎳油管的3倍。
權(quán)利要求
1.一種抗點蝕耐磨油管，其特征在于該油管(1)的內(nèi)外表面具有底層(2)和表層(3)的復(fù)合結(jié)構(gòu)；底層(2)為鐵氮化合物層或含碳的鐵氮化合物層，層厚5～15微米；表層(3)為鎳磷合金層，其中鎳磷合金比例為鎳89～93％wt，磷7～11％wt，層厚10～20微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗點蝕耐磨油管的制備方法，包括如下步驟1)油管前處理為常規(guī)的堿洗→清洗→酸洗→干燥，或用噴砂除銹的方法，以除去油管表面的氧化層；2)氮化或軟氮化處理對前處理后的油管進行氣體氮化或軟氮化，溫度560～620℃，時間2～5hr；3)活化處理將氣體氮化或軟氮化后的油管在20％的鹽酸溶液、40～70℃浸漬1～5min，水洗后再用蒸餾水清洗；4)化學(xué)鍍鎳將活化后的油管放入化學(xué)鍍槽中進行化學(xué)鍍鎳，鍍液組成為硫酸鎳20～30g/L，次亞磷酸鈉25～35g/L，檸檬酸鈉25～45g/L，醋酸鈉13～21g/L，穩(wěn)定劑1～50mg/L，潤濕劑0～200mg/L，其余為蒸餾水。pH值4.0～6.0，溫度85～90℃，時間1～2hr。5)后處理水洗或水洗后鉻酸鹽鈍化、水洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗點蝕耐磨油管的制備方法，其特征是所說的穩(wěn)定劑為硫脲或Pb2+或IO3-，潤濕劑為十二烷基硫酸鈉或苯亞磺酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗點蝕耐磨油管及其制備方法。首先利用化學(xué)熱處理在油管表面形成鐵氮化合物或含碳的鐵氮化合物；然后利用化學(xué)鍍，在油管表面獲得具有犧牲陽極性保護層。其工藝流程為預(yù)處理→氣體氮化或軟氮化→活化→清洗→化學(xué)鍍鎳→后處理。所得到的表面層具有很高的耐蝕性和硬度，不產(chǎn)生點蝕，同時它是一種金屬性的保護層，因此具有耐溫、抗壓以及良好的抗變形能力。通過該表面處理的油管，抗磨損腐蝕性能為氮化處理油管的2倍、化學(xué)鍍鎳油管的3倍。并且處理時間短、成本低。
文檔編號C23C18/32GK1439838SQ0311596
公開日2003年9月3日 申請日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月20日
發(fā)明者凌國平 申請人:浙江大學(xué)