專利名稱：一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于采油、采氣、壓送水井、燃?xì)廨斔图盎す艿纼?nèi)襯的制造工藝方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油、天然氣燃料需求量的迅速猛增，石油的開采從高含油量到現(xiàn)在的高含水量，從以前所抽上來的原油含油量達(dá)到80%-90%，到現(xiàn)在大部份原油中含油量只有20%-35%，由于含油量的不斷下降，采油井、壓送水井的輸油、氣管道內(nèi)水蒸汽、硫化氫、二氧化碳、氧化鈣等物質(zhì)增多，管道腐蝕、結(jié)垢和穿孔以及采油管偏心磨損問題越來越嚴(yán)重，使之換管的頻率越來越高，管道報(bào)損相當(dāng)嚴(yán)重，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給社會(huì)帶來了極大的危害。目前，針對(duì)采油(氣)管出現(xiàn)的這些問題所采用的處理主要方法有下列幾種，這些方法雖然各自具有一些優(yōu)點(diǎn)，但它們存在有下列問題1，如采用HDPE(高密度聚乙烯)內(nèi)襯作為石油管內(nèi)襯，其缺點(diǎn)是不能耐高溫.HDPE(高密度聚乙烯)的脆化溫度在75度左右.而熔點(diǎn)溫度在130度，而采油井下溫度絕大部份都在100度以上.并且在一定溫度不耐磨；2，如由國(guó)內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)所發(fā)明的自漫燃法內(nèi)襯管道.該種方法一是只能用于大型管道，并且內(nèi)襯厚度不能小于6-8mm.且在其冷卻當(dāng)中大部分會(huì)有開片現(xiàn)象，二是由于燃燒產(chǎn)生高溫，使管受熱變形，為此在加工內(nèi)襯時(shí)要有拉伸裝置將管道在拉伸的同時(shí)才能進(jìn)行內(nèi)補(bǔ)加工，否則內(nèi)襯會(huì)不均勻，達(dá)不到技術(shù)要求，同時(shí)這種方法所用裝置耗能大；3， 如噴涂合金材料法，采用將樹脂和合金材料混合通過高壓無空氣噴涂在管內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理，此工藝方法不僅要求涂料粘度非常嚴(yán)格，對(duì)施工環(huán)境氣候要求高，工藝復(fù)雜、操作不方便、效率低，涂層只能達(dá)到150-300 μ m，而且容易產(chǎn)生掛流，出現(xiàn)內(nèi)襯與管壁相接不緊，內(nèi)襯容易碎掉落，高溫下樹脂易軟化，并因合金層太過于硬，使采油桿容易磨壞；4，如電鍍合金法，因成本太高，無法適應(yīng)市場(chǎng)的要求，特別滿足不了 100毫米以內(nèi)的小油管的使用要求; 5、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的特別是滿足不了 100毫米以內(nèi)油管技術(shù)要求的問題，本申請(qǐng)人于2010年3月30日申請(qǐng)了一項(xiàng)申請(qǐng)?zhí)枮?010101379040的主要用于制造100米以內(nèi)的陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法和裝置，該申請(qǐng)采用在加熱條件下使管道陶瓷管道高速旋轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)襯成型固化，該裝置存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高和管道內(nèi)襯不大均勻問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種不僅工藝簡(jiǎn)單、操作方便、加工效率高，且耐溫和耐磨性高、耐腐蝕強(qiáng)、不易結(jié)垢，使用壽命長(zhǎng)，使用成本低，可節(jié)約金屬材料的制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法及其裝置。本發(fā)明所述一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法是
所述高分子陶瓷管道內(nèi)襯主要由70-90%wt的陶瓷粉末、5-25%wt的高分子材料和 0. l-5%wt的固化劑原料組成，并按下述方法制造而成
1、先將上述原料混合攪拌形成搪涂料，
2、根據(jù)管道內(nèi)襯長(zhǎng)度、厚度和比重計(jì)算出搪涂料加入量，再將定量的搪涂料加入到密封并支撐在驅(qū)動(dòng)輪上的管道內(nèi)，
3、啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，使管道在100 1000轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)按先慢后快旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中使搪涂料涂覆、成型和固化，
4、完全固化后，打開管道兩端，完成管道內(nèi)襯制造。本發(fā)明所述高分子陶瓷搪涂工藝方法是在旋轉(zhuǎn)的離心裝置上(機(jī))實(shí)現(xiàn)的，利用離心裝置產(chǎn)生的離心力來實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)襯的涂覆、成型和固化，使內(nèi)襯成型更完整，內(nèi)襯厚度更均勻和致密，解決了現(xiàn)有技術(shù)中管道內(nèi)襯采用噴涂、壓涂、浸涂所存在的問題。本發(fā)明所述陶瓷粉末屬于無機(jī)非金屬材料中耐腐蝕的氧化物和鹽類，它包括細(xì)度在100目以上的二氧化硅粉、三氧化二鋁粉、氧化鋯粉、硅酸鋯、硅酸鎂、硅酸鋁、莫來石粉等；所述高分子材料為熱固性樹脂、如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等；所述固化劑包括乙二胺、聚酰胺、二乙烯三胺和甲基四氫苯酐、聚酮胺等熱固性樹脂固化劑。為提高管道內(nèi)襯的潤(rùn)滑性能，降低采油桿與管道之間的磨擦，延長(zhǎng)采油桿的使用壽命，降低成本，提高生產(chǎn)效率，在制備搪涂料中還可加入具有潤(rùn)滑作用的輔料，所述輔料為硫化鉬、硅油、石墨等，輔料加入量為上述原料總重量的0. 1-5%。所述管道先以100-300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速旋轉(zhuǎn)1-3分鐘進(jìn)行內(nèi)襯涂覆和成型， 而后再以300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)3-10分鐘進(jìn)行擠壓固化，待管道內(nèi)襯完全固化后，將管道兩端密封頭打開，再對(duì)管道內(nèi)襯進(jìn)行打磨清理。所述高分子陶瓷搪涂?jī)?nèi)襯厚度為0. 5-3毫米、維氏硬度大于500HV、抗壓強(qiáng)度大于 250MPa、磨損率小于0. 05%、耐溫度大于150 °C。本發(fā)明所述裝置，它包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器、控制器、左右密封頭、驅(qū)動(dòng)輪，所述傳動(dòng)軸由多根通過聯(lián)軸器相連的短軸組成，所述傳動(dòng)軸通過間隔設(shè)置的軸承固定在軸承座上，傳動(dòng)軸上間隔設(shè)置有驅(qū)動(dòng)輪，在每只驅(qū)動(dòng)輪所對(duì)應(yīng)的管道周邊設(shè)置有兩只可調(diào)且對(duì)稱設(shè)置的限位輪，所述傳動(dòng)軸中間設(shè)置有傳動(dòng)輪，管道兩端分別用左密封頭和右密封頭密封，所述右密封頭上設(shè)置有進(jìn)料孔。本發(fā)明采用離心制造工藝方法將高分子材料和陶瓷粉末及固化劑融合的混合物搪涂在管道內(nèi)壁制造成管道內(nèi)襯，形成的混合物管道內(nèi)襯不僅強(qiáng)度好、硬度高、耐高溫又耐腐蝕，而且內(nèi)襯厚度均勻、致密、光滑又耐磨，使用壽命長(zhǎng)。同時(shí)該搪涂裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，搪涂效率高，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，該制造工藝方法和裝置廣泛適用于石油采油管、天然氣采氣管、壓送水井管、石油和天然氣輸送管以及各種化工用管和各種城市用管道內(nèi)襯加工。同時(shí)還可提高管道內(nèi)襯的潤(rùn)滑性能，降低采油桿與管道之間的磨擦，延長(zhǎng)采油桿的使用壽命。


圖1是本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，1、左密封頭2、限位輪3、管道4、內(nèi)襯5、傳動(dòng)輪6、聯(lián)軸器7、右密封頭8、進(jìn)料孔9、軸承10、軸承座11、驅(qū)動(dòng)輪 12、傳動(dòng)軸 13、傳動(dòng)帶 14、主動(dòng)輪 15、電機(jī)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述工藝方法的具體實(shí)施步驟是
實(shí)施例1，先將重量比為80%且細(xì)度在200-500目的二氧化硅粉先與重量比為1的聚酰胺在容器中預(yù)混合，在制造內(nèi)襯之前5分鐘內(nèi)再在容器中加入重量比為18%的環(huán)氧樹脂粉充分?jǐn)嚢杌旌先昼娦纬商峦苛?，根?jù)內(nèi)襯4長(zhǎng)度、厚度和比重計(jì)算出搪涂料加入量，管道配裝在間隔設(shè)置的六只驅(qū)動(dòng)輪11上，先將管道3 —端用左密封頭1密封固定，再將定量的搪涂料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過右密封頭7上的進(jìn)料孔8加入到管道內(nèi)，再將管道兩端密封，管道長(zhǎng)為9. 6米，管道內(nèi)徑為62毫米，在每一只驅(qū)動(dòng)輪位置所在的管道下部份周邊對(duì)稱設(shè)置有兩只可調(diào)節(jié)并緊貼在管道外表面上的限位輪2，通過調(diào)節(jié)兩對(duì)稱的兩限位輪2可使管道左右精確定位，當(dāng)然在驅(qū)動(dòng)輪垂直中心線上的管道兩端上頂面最好再設(shè)置一只限位輪3，以防止管道在旋轉(zhuǎn)時(shí)向上移動(dòng)，通過控制器啟動(dòng)電機(jī)15，利用與電機(jī)相連的主動(dòng)輪14和傳動(dòng)帶13帶動(dòng)傳動(dòng)輪5旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)輪位于傳動(dòng)軸中間，傳動(dòng)軸通過軸承9支撐在軸承座10上， 傳動(dòng)軸由五根短軸通過聯(lián)軸器6相連組成，傳動(dòng)輪5通過傳動(dòng)軸12帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪11同步同向旋轉(zhuǎn)，使管道先以150轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1分鐘，而后再以700轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) 5分鐘，停止旋轉(zhuǎn)再靜止固化3分鐘，使內(nèi)襯完全固化，打開管道兩端的密封頭，再清理管道內(nèi)的渣物，完成內(nèi)襯搪涂、成型和固化。經(jīng)檢測(cè)，所述內(nèi)襯厚度在1. 5 2毫米之間(單邊)， 厚度最大偏差為0.5毫米，最大誤差率為萬分之零點(diǎn)五，內(nèi)襯抗壓強(qiáng)度為沈3 MPa，維氏硬度為543HV，磨損率0. 046%、耐溫度為152 °C、耐酸性為99. 96%。實(shí)施例2，將重量比為86%且細(xì)度在1000-2500目的三氧化二鋁粉先與重量比為
0.3%的乙二胺在容器中預(yù)混合，在制造內(nèi)襯之前5分鐘內(nèi)再在容器中加入重量比為13. 7% 的酚醛樹脂粉和上述三種原料總重量m的硫化鉬充分混合三分鐘形成搪涂料，根據(jù)內(nèi)襯長(zhǎng)度、厚度和比重計(jì)算出搪涂料加入量，所述管道長(zhǎng)為10米，管道內(nèi)徑為62毫米，再利用實(shí)施例1所述的裝置和制造工藝方法完成管道內(nèi)襯的涂覆、成型和固化。經(jīng)檢測(cè)，所述內(nèi)襯厚度在1. 2 1. 5毫米之間(單邊)，厚度最大偏差為0. 3毫米，最大誤差率為萬分之零點(diǎn)三，內(nèi)襯抗壓強(qiáng)度為276 MPa，維氏硬度為562HV，磨損率0.024%、耐溫度為168 °C、耐酸性為99. 9%ο實(shí)施例3將重量比為72%且細(xì)度在600-1000目的硅酸鋯先與重量比為4%的二乙烯三胺在容器中預(yù)混合，在制造內(nèi)襯之前5分鐘內(nèi)再在容器中加入重量比為14%的酚醛樹脂粉和上述三種原料總重量3%的硅油充分混合三分鐘形成搪涂料，根據(jù)內(nèi)襯長(zhǎng)度、厚度和比重計(jì)算出搪涂料加入量，管道長(zhǎng)為9. 6米，管道內(nèi)徑為62毫米，再利用實(shí)施例1所述的裝置和制造工藝方法完成管道內(nèi)襯的涂覆、成型和固化。經(jīng)檢測(cè)，所述內(nèi)襯厚度在1.3
1.6毫米之間(單邊)，厚度最大偏差為0. 3毫米，最大誤差率為萬分之零點(diǎn)三，內(nèi)襯抗壓強(qiáng)度為沈9 MPa，維氏硬度為568HV，磨損率0.027%、耐溫度為163°C、耐酸性為99. 9%。
權(quán)利要求
1.一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法，其特征在于所述高分子陶瓷管道內(nèi)襯主要由70-90%wt的陶瓷粉末、5-25%wt的高分子材料和 0. l-5%wt的固化劑原料組成，并按下述方法制造而成(1)、先將上述原料混合攪拌形成搪涂料，(2)、根據(jù)管道內(nèi)襯長(zhǎng)度、厚度和比重計(jì)算出搪涂料加入量，將定量的搪涂料加入到密封的并支撐在驅(qū)動(dòng)輪上的管道內(nèi)，(3)、啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，使管道在100 1000轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)按先慢后快旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中使搪涂料涂覆、成型和固化，(4)、完全固化后，打開管道兩端，完成管道內(nèi)襯搪涂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法，其特征在于所述搪涂料中加入具有潤(rùn)滑作用的輔料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法，其特征在于所述陶瓷粉末為二氧化硅粉、三氧化二鋁粉、氧化鋯粉、硅酸鋯、硅酸鎂、硅酸鋁或莫來石粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法，其特征在于所述高分子材料為熱固性樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法，其特征在于所述輔料為硫化鉬、硅油或石墨。
6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯工藝方法的裝置，其特征是 它包括電動(dòng)機(jī)(15)、傳動(dòng)軸(12)、聯(lián)軸器(6)、控制器、左密封頭(1)、右密封頭(7)、驅(qū)動(dòng)輪(11)，所述傳動(dòng)軸由多根短軸通過聯(lián)軸器(6)相連形成，所述傳動(dòng)軸通過間隔設(shè)置的軸承(9)固定在軸承座(10)上，傳動(dòng)軸上間隔設(shè)置有驅(qū)動(dòng)輪(11)，在每只驅(qū)動(dòng)輪所對(duì)應(yīng)的管道(3)周邊下部設(shè)置有兩只可調(diào)且對(duì)稱設(shè)置的限位輪(2)，所述傳動(dòng)軸中間設(shè)置有傳動(dòng)輪(5)，管道兩端分別用左密封頭(1)和右密封頭(7)密封，所述右密封頭上設(shè)置有進(jìn)料孔 (8)。
全文摘要
本發(fā)明分開了一種制造高分子陶瓷管道內(nèi)襯的工藝方法，它主要由70-90%wt的陶瓷粉末、5-25%wt的高分子材料和0.1-5%wt的固化劑原料組成，先將上述原料混合攪拌形成搪涂料，根據(jù)管道內(nèi)襯長(zhǎng)度、厚度和比重計(jì)算出搪涂料加入量，將搪涂料加入到密封并支撐在驅(qū)動(dòng)輪上的管道內(nèi)，電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，使管道在100～1000轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)按先慢后快旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中使搪涂料涂覆、成型和固化，本發(fā)明內(nèi)襯不僅強(qiáng)度好、硬度高、耐高溫又耐腐蝕，而且內(nèi)襯厚度均勻、致密、光滑又耐磨，使用壽命長(zhǎng)。同時(shí)該裝置結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，操作方便，搪涂效率高，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，該方法和裝置廣泛適用于石油采油管、天然氣采氣管、石油和天然氣輸送管以及各種化工用管和各種城市用管道內(nèi)襯加工。
文檔編號(hào)C23D5/00GK102277571SQ20111014055
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月28日
發(fā)明者于武昌, 周承武, 楊紹軍, 袁君, 袁茂豪, 袁超 申請(qǐng)人:袁茂豪