專利名稱：一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型針涉及金屬材料的化學(xué)熱處理，具體地說，涉及金屬材料表面 工程領(lǐng)域的一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置。
背景技術(shù)：
油氣管道遭受腐蝕后，會給油氣田造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致災(zāi)難
性事故和環(huán)境污染以及惡劣的社會影響，目前我國石油工業(yè)中，高含H2S、 C02及高溫、高壓耦合工況下的腐蝕問題日趨嚴(yán)重。為解決此問題，國內(nèi)外通 常采用表面涂鍍、內(nèi)襯不銹鋼、玻璃鋼管及投入緩釋劑、甚至適用Ni、 Cr耐 蝕合金等方法。表面涂鍍工藝簡單，但與基體結(jié)合力差，易脫落；內(nèi)襯不銹 鋼工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差、成本高；玻璃鋼管防腐性能優(yōu)異，但其生產(chǎn)技術(shù)、 配套設(shè)備要求高，生產(chǎn)成本大幅度提高；而投入緩蝕劑，有效保護(hù)周期短， 累計成本高，地層適應(yīng)性較差。而Ni、 Cr合金的成本相當(dāng)于常規(guī)油、套管的 10倍以上，油田根本無力承受。因此，探索具有高性價比和大規(guī)模工業(yè)化推 廣價值的防腐技術(shù)意義顯著。
鋼鐵中含有8%的Al原子時，表面即可形成致密、耐蝕、抗高溫氧化的 Al203薄膜，但是基體脆性增加，而只在表面滲鋁既可以保證心部韌性，乂可 以改善表面性能。滲鋁技術(shù)是在一定條件下，使得滲劑與工件界面活化反應(yīng) 得以進(jìn)行，產(chǎn)生活性A1原子，并通過工件點陣內(nèi)空位及晶界、位錯等快速擴(kuò) 散通道與鐵原子發(fā)生置換，形成鋁在鋼中的固溶體及金屬間化合物，從而改 善了表面組織與性能。由于所獲得的表面是在對工件原有表面進(jìn)行改性產(chǎn)生的，因此與基體結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于涂鍍技術(shù)。
但是，通常的滲鋁技術(shù)在石油專用油、套管應(yīng)用方面有兩個致命的弱點。第
一， 一般滲鋁處理工件都是在700 — 110(TC進(jìn)行，其處理對象主要為普通碳鋼， 如20鋼，或者一些低合金鋼部件，這些部件的心部組織與性能在滲鋁前后變 化不大，或者變化較大但不影響使用性能。而油、套管屬于石油專用管，合 金化程度較高，其基體微觀組織、機(jī)械性能指標(biāo)受相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制，高于 其退火溫度(56(TC左右)的滲鋁，將顯著改變其組織與性能，從而帶來 -系 列嚴(yán)重問題，因此，如何在保證基體組織沒有明顯變化的條件下，實現(xiàn)油管 表面滲鋁是第一個必須解決的問題。第二，通常滲鋁需要處理8 — 20小時， 效率太低，而且一般的電阻爐根本不能適應(yīng)長達(dá)10米的細(xì)長油管，因此，從 生產(chǎn)方面考慮，開發(fā)快速滲鋁工藝及實用裝置是第二個必須解決的問題。這 兩個問題的解決就將為油管滲鋁工業(yè)化推廣奠定基礎(chǔ)。
現(xiàn)行專利技術(shù)中，專利技術(shù)[l]是利用了機(jī)械能輔助進(jìn)行的高溫金屬熱滲 處理，專利技術(shù)[2]是利用直接電加熱技術(shù)快速滲鋁的原理方法，專利技術(shù)[7] 利用了感應(yīng)加熱，然后慢速擴(kuò)滲，處理時間偏長。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置，從適 用技術(shù)及高效率工業(yè)化生產(chǎn)角度針對石油專用油、套管細(xì)長特征進(jìn)行低溫、 快速表面滲鋁，形成組織與厚度可控且具有優(yōu)異性能的表面滲層，使得油、 套管表面對H2S、 C02、 02等介質(zhì)及管內(nèi)輸送流體沖刷具有優(yōu)異的耐腐蝕及耐摩
擦性能，拓寬常規(guī)油、套管的適用范圍，極大地提高管柱服役壽命。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的包括傳動軸l、保溫層2、滲劑3、待處理鋼
管4、熱電耦5、傳動齒輪6、電動機(jī)7、溫度指示儀表8、空心轉(zhuǎn)動軸9、導(dǎo) 線10、傳動齒輪ll、絕緣傳動部件12、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13、 開關(guān)14、網(wǎng)狀導(dǎo)電接頭15、可調(diào)低壓電源16、變阻器17、電流計18、恒溫 自動控制儀19，保溫層2內(nèi)裝有待處理鋼管4，待處理鋼管4內(nèi)設(shè)有滲劑3， 傳動軸1與傳動齒輪6、空心轉(zhuǎn)動軸9、傳動齒輪11、絕緣傳動部件12、含 透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13依次連接，電動機(jī)7與傳動齒輪6連接，空 心轉(zhuǎn)動軸9內(nèi)裝有熱電耦5，含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13的 -端裝有 網(wǎng)狀導(dǎo)電接頭15。
熱電耦5通過導(dǎo)線10與可調(diào)低壓電源16、變阻器17、電流計18、恒溫 自動控制儀19依次串聯(lián)。
熱電耦5與溫度指示儀表8連接。 導(dǎo)線10上裝有開關(guān)14。
本實用新型的優(yōu)點在于第一，滲鋁過程中滲劑、油管同時轉(zhuǎn)動，保證 滲劑均勻、滲層均勻、無漏滲；第二，通電以后滲劑、工件直接加熱，期間 交變電磁場與溫度場耦合作用，產(chǎn)生強(qiáng)大的催滲作用，大大縮短處理時間； 第三，內(nèi)壁滲鋁、外壁滲鋁及內(nèi)外壁同時滲可以采用同一套設(shè)備，對外壁滲 鋁時只需要加大含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件半徑，在油管與保溫層之間 外加一個直徑更大的、由特殊材料制作的隔層管，在隔層管與油管外壁之間 加入滲劑即可，內(nèi)外壁同時滲則同時在兩個空間內(nèi)加入滲劑；第四，本裝置 配套多種工裝與模具材料，適用于不同鋼管在《800。C的區(qū)間內(nèi)不同溫度的滲 鋁處理。

附圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

如附圖所示，包括傳動軸l、保溫層2、滲劑3、待處理鋼管4、熱電耦 5、傳動齒輪6、電動機(jī)7、溫度指示儀表8、空心轉(zhuǎn)動軸9、導(dǎo)線IO、傳動齒 輪11、絕緣傳動部件12、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13、開關(guān)14、網(wǎng) 狀導(dǎo)電接頭15、可調(diào)低壓電源16、變阻器17、電流計18、恒溫自動控制儀 19，保溫層2內(nèi)裝有待處理鋼管4，待處理鋼管4內(nèi)設(shè)有滲劑3，傳動軸1與 傳動齒輪6、空心轉(zhuǎn)動軸9、傳動齒輪11、絕緣傳動部件12、含透氣小孔的 絕緣絕熱傳動部件13依次連接，電動機(jī)7與傳動齒輪6連接，空心轉(zhuǎn)動軸9 內(nèi)裝有熱電耦5，含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13的一端裝有網(wǎng)狀導(dǎo)電接 頭15;熱電耦5通過導(dǎo)線10與可調(diào)低壓電源16、變阻器17、電流計18、恒 溫自動控制儀19依次串聯(lián)；熱電耦5與溫度指示儀表8連接；導(dǎo)線10上裝 有開關(guān)14。
該裝置利用了滾動過程中滲劑的均勻化以及機(jī)械能助滲作用，在滾動中及 時排放界面化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。該氣體將通過專用廢氣處理裝置予以處理。 滲劑與鋼管的直接電加熱將產(chǎn)生交變電磁場，對界面金屬原子Fe、 Al、 Zn、 Re等具有選擇性作用，從而優(yōu)化工件表面區(qū)域活性原子分布，產(chǎn)生強(qiáng)大的催 滲作用，大大縮短油管滲鋁時間。
低溫快速滲鋁預(yù)處理關(guān)鍵工藝如下通過噴砂、酸洗、堿洗等方法對油管 去除鐵銹、油污(新管可以簡化處理)；在滲鋁以前將油管浸入25 — 65波美 度的水玻璃、硼砂或者乙酯飽和溶液中浸泡3 — 10秒，鋼管表面掛上保護(hù)涂 層，以防止油管新鮮表面氧化，該保護(hù)涂層對界面化學(xué)反應(yīng)及原子擴(kuò)散沒有 影響，在滲鋁完成后，該涂層將自然剝落，工件表面保持整潔。 油管表面低溫快速滲鋁是通過以下過程實現(xiàn)的
首先將油管去除鐵銹、油污，之后浸泡于前述溶液中獲得保護(hù)涂層，然
后安裝于附圖裝置中，油管內(nèi)腔裝入體積百分比為65 85%的滲劑(預(yù)混均 勻，并在15(TC干燥箱中烘干)，然后接通電源，啟動馬達(dá)，在380 50(TC之 間滲鋁30—60分鐘，鋼管隨爐冷卻后取出油管，保護(hù)涂層自然剝落后即可投 入使用。
權(quán)利要求1.一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置，包括傳動軸(1)、保溫層(2)、滲劑(3)、待處理鋼管(4)、熱電耦(5)、傳動齒輪(6)、電動機(jī)(7)、溫度指示儀表(8)、空心轉(zhuǎn)動軸(9)、導(dǎo)線(10)、傳動齒輪(11)、絕緣傳動部件(12)、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件(13)、開關(guān)(14)、網(wǎng)狀導(dǎo)電接頭(15)、可調(diào)低壓電源(16)、變阻器(17)、電流計(18)、恒溫自動控制儀(19)，其特征在于保溫層(2)內(nèi)裝有待處理鋼管(4)，待處理鋼管(4)內(nèi)設(shè)有滲劑(3)，傳動軸(1)與傳動齒輪(6)、空心轉(zhuǎn)動軸(9)、傳動齒輪(11)、絕緣傳動部件(12)、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件(13)依次連接，電動機(jī)(7)與傳動齒輪(6)連接，空心轉(zhuǎn)動軸(9)內(nèi)裝有熱電耦(5)，含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件(13)的一端裝有網(wǎng)狀導(dǎo)電接頭(15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置，其特征 在于熱電耦(5)通過導(dǎo)線(10)與可調(diào)低壓電源(16)、變阻器(17)、電 流計(18)、恒溫自動控制儀(19)依次串聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置，其特征 在于熱電耦(5)與溫度指示儀表(8)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置，其特征 在于導(dǎo)線(10)上裝有開關(guān)(14)。
專利摘要一種涉及金屬材料表面工程領(lǐng)域的石油專用油、套管快速滲鋁裝置，包括熱電耦(5)、傳動齒輪(6)、空心轉(zhuǎn)動軸(9)等，保溫層(2)內(nèi)裝有待處理鋼管(4)，待處理鋼管(4)內(nèi)設(shè)有滲劑(3)，傳動軸(1)與傳動齒輪(6)、空心轉(zhuǎn)動軸(9)、傳動齒輪(11)、絕緣傳動部件(12)、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件(13)依次連接，保證滲劑均勻、滲層均勻、無漏滲；大大縮短處理時間；配套多種工裝與模具材料，適用于不同鋼管在≤800℃的區(qū)間內(nèi)不同溫度的滲鋁處理。
文檔編號C23C10/00GK201056587SQ20072014973
公開日2008年5月7日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者上官豐收, 馮耀榮, 凱 林, 韓禮紅 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所