本實(shí)用新型屬于金屬表面工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置。
背景技術(shù)：
在油氣田生產(chǎn)中，油井管和輸送管都面臨著CO2、H2S、元素硫、地層水等腐蝕問(wèn)題。這些腐蝕問(wèn)題的嚴(yán)重性和破壞性在于不僅給油氣田造成物質(zhì)和經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成人員傷亡和環(huán)境污染等災(zāi)難性后果。
化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層是利用還原劑把化學(xué)鍍液中的鎳離子還原沉積在具有催化活性的金屬表面上，以改善金屬的表面硬度、耐磨性能、耐腐蝕性能等，從而延長(zhǎng)金屬構(gòu)件在相應(yīng)的工業(yè)環(huán)境中的使用壽命。為改善傳統(tǒng)化學(xué)鍍Ni-P鍍層的性能，有學(xué)者[Y D He,et al.Scripta Materialia 58(2008)504-507]將機(jī)械研磨技術(shù)用于化學(xué)鍍工藝中，在小試片鎂合金表面制備出結(jié)構(gòu)致密、表面光滑、性能優(yōu)良的納米Ni-P鍍層。但是，在金屬管內(nèi)壁制備Ni-P鍍層依然存在以下問(wèn)題：
(1)難以實(shí)現(xiàn)金屬管內(nèi)壁與化學(xué)鍍液的完全接觸，從而影響Ni-P鍍層的完整性；
(2)機(jī)械研磨化學(xué)鍍Ni-P鍍層性能優(yōu)良，但仍無(wú)有效的方式在金屬管內(nèi)壁施加機(jī)械研磨作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置，能夠在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備出結(jié)構(gòu)致密、表面光滑、粘附性好、耐蝕性好的Ni-P鍍層，提高其在油氣田腐蝕環(huán)境中的服役性能。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：
一種利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置，包括用于給待施鍍的金屬管進(jìn)行加熱的加熱帶，用于儲(chǔ)存鍍鎳液并向金屬管內(nèi)添加鍍鎳液的鍍液罐，用于對(duì)金屬管內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)械研磨的氧化鋁球，用于對(duì)金屬管兩端進(jìn)行封堵以防止鍍鎳液流出的封頭，以及用于帶動(dòng)金屬管旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；其中加熱帶設(shè)置在金屬管的外壁上，金屬管的內(nèi)部填充有氧化鋁球和鍍鎳液，封頭設(shè)置在金屬管的兩端并與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連。
還包括用于支撐金屬管的支撐架，金屬管水平的支撐在支撐架的上方，且支撐架的頂部與金屬管接觸的部分設(shè)有開(kāi)放式滾動(dòng)軸承。
所述的金屬管的外徑≤88.9mm，長(zhǎng)度≤1m。
所述的氧化鋁球的粒徑為1～8mm。
所述的氧化鋁球中粒徑＜5mm的氧化鋁球的體積分?jǐn)?shù)為65～75％，粒徑＞5mm的氧化鋁球體積分?jǐn)?shù)為25～35％。
所述的金屬管內(nèi)氧化鋁球的總體積為金屬管容積的30～35％。
所述的加熱帶通過(guò)導(dǎo)線與控溫器相連。
所述的封頭的伸出段通過(guò)傳送帶與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連。
所述的封頭的內(nèi)襯為聚四氟乙烯材質(zhì)。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果為：
本實(shí)用新型提供的利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置，由金屬管、加熱帶、鍍液罐、封頭、電機(jī)、氧化鋁球等部件組成，其中金屬管為待施鍍的工件，使用時(shí)將氧化鋁球和鍍液罐中的鍍鎳液倒入金屬管中，利用封頭既能將金屬管兩端密封，又能在電機(jī)的作用下帶動(dòng)金屬管勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，氧化鋁球在隨金屬管轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，與金屬管內(nèi)壁不斷碰撞而產(chǎn)生機(jī)械研磨作用，同時(shí)利用加熱帶纏繞在金屬管外壁為管內(nèi)的鍍鎳液加熱，進(jìn)行化學(xué)鍍。因此利用該裝置能夠?qū)C(jī)械研磨技術(shù)與化學(xué)鍍結(jié)合起來(lái)用于在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備性能優(yōu)良的納米Ni-P鍍層。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于組裝，操作方便，造價(jià)低廉，能夠有效克服金屬管內(nèi)壁與化學(xué)鍍液不能有效接觸和無(wú)法有效實(shí)施機(jī)械研磨作用的問(wèn)題，進(jìn)而可在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備出結(jié)構(gòu)致密、表面光滑、粘附性好、耐蝕性好的納米Ni-P鍍層，提高金屬管在油氣田腐蝕環(huán)境中的服役性能。
進(jìn)一步的，本實(shí)用新型提供的利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置中，還設(shè)置有用于水平支撐金屬管的支撐架，而且在支撐架與金屬管接觸部分附開(kāi)放式滾動(dòng)軸承，能夠保證金屬管可勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐架對(duì)金屬管的水平支撐作用不僅能夠保證金屬管轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中內(nèi)部鍍鎳液和氧化鋁球分布的均勻性，而且能減小金屬管的重力對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的施力，提高電機(jī)的使用壽命。
進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中采用的氧化鋁球的粒徑為1～8mm，而且粒徑＜5mm的氧化鋁球的體積占所有氧化鋁球總體積的65～75％，并且加入的氧化鋁球的總體積為金屬管容積的30～35％，這樣氧化鋁球能夠均勻的鋪滿金屬管的底部?jī)?nèi)壁，且不同粒徑的氧化鋁球間雜著均勻的分布，使得相鄰氧化鋁球之間的間隙非常小，以最大程度的保證金屬管內(nèi)壁的每個(gè)細(xì)小部分都能夠得到充分的機(jī)械研磨。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型提供的利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置的示意圖；
其中：1為加熱帶，2為金屬管，3為鍍鎳液，4為封頭，5為氧化鋁球，6為支撐架，7為導(dǎo)線，8為控溫器，9為傳送帶，10為電機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供的利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置，由金屬管2、加熱帶1、控溫器8、支撐架6、鍍液罐、封頭4、傳送帶9、電機(jī)10、氧化鋁球5等組成。各組成部分的具體要求及作用如下：
金屬管2為試驗(yàn)對(duì)象，其外徑控制在88.9mm以內(nèi)，長(zhǎng)度控制在1m以內(nèi)；
加熱帶1纏在金屬管2外部，利用加熱帶1為金屬管2內(nèi)的鍍鎳液3加熱，并且加熱帶1通過(guò)導(dǎo)線7與控溫器8相連，以使得鍍鎳液3處于合適的溫度，控制在60～80℃范圍內(nèi)；
支撐架6用于水平支撐金屬管2，為了保證金屬管2可勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐架6與金屬管2接觸部分附開(kāi)放式滾動(dòng)軸承；
鍍液罐用于儲(chǔ)存鍍鎳液3，可對(duì)鍍鎳液3進(jìn)行預(yù)熱，可預(yù)熱至60～80℃；
封頭4用于封堵金屬管2，防止化學(xué)鍍液流出，封頭4內(nèi)襯聚四氟乙烯，并且封頭4的伸出段通過(guò)傳送帶9與變頻電機(jī)10的轉(zhuǎn)軸相連，可帶動(dòng)金屬管2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速在500rpm以內(nèi)；
氧化鋁球5的粒徑在1～8mm范圍內(nèi)，而且將粒徑小于5mm的氧化鋁球量控制在65～75％，粒徑大于5mm的氧化鋁球量控制在25～35％；施鍍時(shí)，將氧化鋁球5和鍍鎳液3一起倒入金屬管2中，在金屬管2轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，氧化鋁球5與金屬管2內(nèi)壁撞擊而產(chǎn)生機(jī)械研磨作用。
本實(shí)用新型提供的利用機(jī)械研磨技術(shù)在小尺寸金屬管內(nèi)壁制備納米Ni-P鍍層的裝置的使用方法具體為：將鍍鎳液3在鍍液罐中預(yù)熱至60～80℃，與氧化鋁球5一起倒入金屬管2中，其中加入的氧化鋁球的總體積為金屬管容積的30～35％，加入的鍍鎳液的體積為金屬管容積的45～55％，將金屬管2兩端用封頭4密封后，將金屬管2水平晃動(dòng)以使得氧化鋁球5在金屬管2中均勻分布，待金屬管2外部加熱帶1的溫度達(dá)到60～80℃的施鍍溫度后，開(kāi)動(dòng)電機(jī)10使得金屬管2以100～500rpm的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，施鍍30～45分鐘后，即可在金屬管2內(nèi)壁制備出納米Ni-P鍍層。
施鍍前需要對(duì)金屬管2內(nèi)壁依次進(jìn)行噴砂除銹、除油和酸化活化處理工序，能夠提高施鍍效果。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。