防腐金屬管的製備方法及所製得的防腐金屬管的製作方法
2023-10-09 21:47:04 2
專利名稱：防腐金屬管的製備方法及所製得的防腐金屬管的製作方法
技術領域：
本發明涉及防腐金屬管的製備方法及所製備的防腐金屬管。
用金屬管道輸送流體介質安全，方便不汙染，輸量大、能耗低，特別是用金屬管道作油氣田各類井的套管(井壁)開闢了把地下資源採集到地面的通道，但是，由於缺少有效的防腐措施，在國內外都造成了巨大損失，據文獻報導「每年僅管道腐蝕一項損失，美國達20億美元，英國達到17億美元，德國達到33億美元，日本達到33億美元」。國內以大慶油田為例1980年不完全統計，金屬管道腐蝕穿孔1905次，僅其採油一廠當年腐蝕長度達到266.3公裡，佔該廠全部管道的26.4%;在中原油田，一九九二年金屬管道穿孔1889次，平均2.4次/公裡·年，因腐蝕損壞管線57條，總長33.94公裡，經濟損失巨大，由於穿孔流體介質外洩汙染環境、被迫停產直接經濟損失達7000多萬元。其中中原油田採油五廠的南一線投產42天就開始穿孔注水，井套管使用不足十年……。大量調查表明，絕大多數的腐蝕是由於輸送介質引起的管道內壁腐蝕(簡稱內腐蝕)造成的。
目前，金屬管道的內防腐技術採用的是水泥沙漿襯裡和管道內防腐擠塗施工工藝。該工藝是將一條新建焊接好的金屬管線，在現場將水泥砂漿從管道的一端注入到管道內，用壓縮空氣作動力，用化學球將水泥砂漿從一端推向另一端，力圖使管線內壁象灌腸一樣都貼上一層砂漿，在管線另一端將多餘的砂漿和化學球回收出來，待砂漿固化後按設計重複若干次。
另一種為環氧磷片內擠塗防腐施工工藝，該工藝所用的防腐材料是環氧樹脂及相應固化劑、促進劑及磷片，在新建金屬管線整體焊接完成後，在現場將以環氧樹脂及磷片為主的流體從管道的一端注入管道內，以壓縮空氣為動力，用化學球推動流體由一端流到另一端，在另一端將多餘的防腐流體由收球桶流出回收，經一段時間固化，再重複上述方法若干次即可。
上述方法力圖在金屬管道內壁塗一層防腐層，用該防腐層把金屬管道同輸送介質隔絕開來，以杜絕腐蝕。但在實際使用中，如在中原油田推廣使用中效果不盡人意，有的僅幾個月就引起了穿孔。經分析調查，經上述方法處理的防腐金屬管道存在以下缺點(1)塗層不均勻;(2)塗層不連續。其原因是(1)重力影響由於塗料開始以流體狀態分布於金屬管道內壁，水平放置的金屬管道內壁上端的塗料就會在重力作用下流淌，使上端塗層變薄或者喪失塗層。
(2)管道內表面的粗糙影響首先大多數管道(直徑219毫米以上)都是螺紋管，加上焊縫的存在，內表面不平整。其次是兩根管道焊接時的焊縫、焊渣造成管道內表面粗糙，粗糙的表面使按上述管道內防腐擠塗施工工藝處理得到的內表面塗層不均勻，不連續。
(3)其它因素的影響工藝管道上的閥門、彎頭、變徑都直接影響內層的連續性，以上防腐工藝施工條件比較苛刻，如氣溫高於攝氏五度，溼度低於85%的晴天等都影響塗層質量。
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種防腐金屬管線的製備方法，以及由該方法製得的防腐金屬管線，從防腐金屬管的製備入手，加上合理的安裝方法，以使防腐金屬管道的防腐性能得以提高。
為達到上述發明目的，本發明採用了如下的方法來製備防腐的金屬管線(或稱複合管線)，該方法包含如下步驟1.把設計選用規格的金屬管商品材焊接成10-60米的長度，並對內壁除鏽;
2.根據已焊接好的金屬管長度及口徑，選用能在金屬管內自由進出的內部模具(簡稱內模)，該內部模具具有兩個相對密閉的圓環形內腔，外圓筒為用具有彈性或可伸縮性的材料製成，內圓筒為用金屬材料製成，外圓筒與內圓筒之間構成充模腔，內圓筒內部為導熱腔;
3.將選用的熱固性化工流體防腐材料配製成流體膠漿，按流體膠漿∶玻璃纖維或其它纖維及織物＝1-1.5∶1(重量)浸潤混合，製成一混合物;
4.把由步驟3製成的混合物圍掛在內部模具外表面上，並將其送入經步驟1處理的金屬管中，並在金屬管兩端定位密閉，對內部模具充模腔注入流體介質，使其中的壓力達到0.2-1.5MPa，保持壓力，並對內部模具的導熱腔施加熱量，使混合物被均勻地粘貼在金屬管內壁上並固化;
5.切斷對內部模具的導熱腔施加的熱量，釋放充模腔內的流體，待充模腔洩壓後，採用脫膜技術把整個內部模具從管道中抽出，製成用於焊接的防腐金屬管。
這樣，用於焊接的防腐金屬管道內壁被均勻的襯上-密閉的防腐層，上述的防腐金屬管的製備方法稱作「流體充模製備法」，由此可得到一種內壁上防腐塗層均勻的防腐金屬管。
本發明還涉及一種防腐金屬管的製備方法，該方法包括如下步驟1.對上述製成的防腐金屬管進行焊接;
2.採用管道多功能補口裝置，該裝置包括一個和防腐金屬管長短相宜的導杆，一個和導杆相連接觸的電動的除鏽裝置，它能除鏽、除焊渣、強磁吸塵，一個和導杆一體的補口釋放器，它有一個流體充模膠囊及電加熱裝置，起補口作用，一個依靠導管導光的內窺鏡，用以觀測補口目標;
3.用導杆將除鏽裝置送到管內焊口處，在內窺鏡觀察下對焊口及兩側進行打磨，同時用強磁吸附金屬塵埃;
4.按本發明製備防腐金屬管中使用的用於圍掛內部模具的混合物圍掛在多功能補口裝置的釋放器上，用導杆送到焊口處定位，然後用流體充模並啟動電加熱裝置，使混合物均勻分布並迅速固化粘貼在焊口處;
5.釋放流體膠囊中的流體和定位裝置，用導杆將裝置整體抽出;
6.每道焊口重複如上操作。
本發明的方法還包括對防腐管線中的拐點、跨越、穿越處使用的彎頭，第一道焊口內壁用手動粘帖，第二道仍採用上述辦法(步驟1-4)施工操作。由此類推，一根接一根，兩邊延伸，一條內壁被全部封閉的防腐輸送管道就連接起來了，這種管道焊接口內防腐技術可稱之為「探入內窺式流體充模接口法」。
本發明還進一步涉及由上述方法製成的防腐管線。
本發明可以解決現有的防腐金屬管道內壁因防腐塗層不均勻暴露而造成的腐蝕問題，延長金屬管道的使用壽命，可減少因腐蝕造成的巨大損失，以確保它在生產、生活中的安全運行。同時它還具有a.防腐層薄、內表面光滑、與金屬管相比能降低沿程損失;b.防腐層具有良好絕熱性能，導熱係數低，沿程熱能散失少，具有節能降耗的效能;c.防腐層的抗拉強度是金屬材料的7倍，二者結合的剝離強度高，使複合管比金屬管的機械強度更高更好;d.能有效地運用到油田各類井的套管防腐。
下面根據附圖詳細說明本發明，附圖中
圖1 為本發明的防腐金屬管制備時使用的內部模具的結構示意圖;
圖2 為一種特殊的防腐金屬管制備時使用的內部模具的結構示意圖。
圖3 為補口裝置的示意圖。
防腐金屬管制備方法中採用的內部模具(如圖1所示)用具有彈性或可伸縮性的密閉材料，如橡膠囊或聚氯乙烯薄膜及其它密閉材料製成其外圓筒1，用金屬材料製成內圓筒2，外圓筒的外徑小於欲進行防腐製備的金屬管的內徑，並能在金屬管內自由進出;外圓筒1與內圓筒2之間形成一充模腔，內圓筒2內為導熱腔。內、外圓筒的連接及流體介質和熱源的充入和排出按現有技術方法實現，如依靠兩端部的環形鋼板將內、外圓筒進行連接，並在內、外圓筒的兩端處各設兩個通往內、外圓筒的接頭和閥門供流體介質和熱源的充入和排出。
特殊情況只作一充模腔，如附圖2所示。內部模具的長度與金屬管的長度相當。
圍掛在內模外表面的混合物是根據設計輸送介質的化學腐蝕性和輸送介質的溫度、組分選用針對性強的若干種熱固性化工流體防腐材料按一定的配比製成流體膠漿，與玻璃纖維(或者其它纖維及織物)浸潤混合，二者之間的重量比是流體膠漿∶玻璃纖維＝1-1.5∶1。例如，輸送水的防腐金屬管的製備採用的是耐水樹脂，如選用聚酯樹脂與相應的固化劑製成的流體膠漿與玻璃纖維的混合物;輸送油水氣混合物的防腐金屬管的製備採用的是環氧樹脂與相應的固化劑製成的流體膠漿與玻璃纖維的混合物;輸送含酸(鹼)防腐金屬管的製備採用的是改性環氧樹脂或其它樹脂與相應的固化劑製成的流體膠漿與玻璃纖維的混合物;
把流體膠漿與玻璃纖維的混合物圍掛在內模外表面，將其送入管道中，在金屬管兩端定位密閉後，對內模充模腔注入流體介質，該流體介質可選用水、空氣、流砂或可溶性膠體，並使充模腔內的壓力達到0.2-1.5MPa，保持壓力，按膠漿的有關性能在接下來的適當時間裡對內模的導熱腔施加熱量，施加熱量的時間約5分鐘至48小時不等，直至混合物被均勻地分布固化粘貼在金屬管內壁上為止。
脫模時首先切斷熱源，並釋放充模腔內的流體，使之洩壓，把整個內模從管道中抽出。實際應用時，可採用預先在內部模具外表面塗抹脫模劑再圍掛防腐材料或採用其他脫模技術脫模。
將製備好的防腐金屬管按設計走向擺放到現場後，在進行焊接安裝時由於焊口高溫必然破壞焊口兩側的內壁防腐層。本發明採用一個有導杆伸入管道內部的裝置，可通過該裝置探視金屬管焊接口的內壁情況並進行除鏽，將流體充入該裝置後，該裝置能用自身的橡膠氣囊將半流體狀態的防腐材料均勻地、緊緊地覆蓋粘貼在焊接口內表面上，裝置的加溫、加壓功能可以迅速將半流體防腐材料轉變成固體防腐層。該安裝方法包括如下步驟本發明在製備防腐金屬管道的方法中使用了補口裝置。如圖3所示，該裝置包括1)導杆11;2)補口釋放器12，該補口釋放器12中間採用上述技術，使之具有加溫、加壓功能，補口釋放器12的外殼為充模膠囊;3)電動除塵裝置及強磁吸塵裝置13;4)端部內窺鏡14。該裝置可以自由地伸如金屬管道，光路傳導放大是通過該裝置頂部的內窺鏡14和導杆11的空腔傳遞出來(如圖3中的箭頭所示)，該光路傳導放大可採用現有技術來實現，如採用現代的光電影像技術。
下面根據實施例詳細說明本發明。
實施例1防腐輸油金屬管的製備1.把設計選用的Φ325mm金屬管商品材焊接成約40米的長度，並對內壁除鏽;
2.選用能在金屬管內自由進出的內部模具，該內部模具具有兩個相對密閉的圓筒形內腔，外圓筒外徑為約300mm，用橡膠材料製成，厚度約為3mm，內圓筒外徑為86mm，用無縫鋼管制成;
3.將環氧樹脂與其相應的固化劑聚醯胺按環氧樹脂∶聚醯胺＝100∶45的重量比配製成流體膠漿，再按流體膠漿∶玻璃纖維＝1∶1(重量)浸潤混合，製成一混合物;
4.把由步驟3製成的混合物圍掛在已施加脫膜劑低熔點石蠟溶液的內部模具外表面上，並將其送入經步驟1處理的金屬管中，並在金屬管兩端定位密閉，對內模充模腔注入水，使其中的壓力由0.2達到1.5MPa，保持壓力，並對內模的導熱腔施加熱量約48小時(溫度控制在50-180℃)，直至混合物被均勻地分布固化粘貼在金屬管內壁上;
5.切斷對內模的導熱腔施加的熱量，釋放充模腔內的流體，待充模腔洩壓後，把整個內模從管道中抽出，製成防腐輸油金屬管。
實施例2防腐輸水金屬管的製備1.把設計選用的Φ426mm金屬管商品材焊接成約24米的長度，並對內壁除鏽;
2.選用能在金屬管內自由進出的內部模具，該內部模具具有兩個相對密閉的圓筒形內腔，外圓筒外徑為約400mm，用PVC材料製成，厚度為0.1mm，內圓筒外徑為100mm，用無縫鋼管制成;
3.將聚酯樹脂與其相應的固化劑過氧化環已酮以及相應的促進劑按聚酯樹脂∶過氧化環已酮∶促進劑＝100∶5∶3的重量比配製成流體膠漿，按流體膠漿∶玻璃纖維＝1∶0.8(重量)浸潤混合，製成一混合物;
4.把由步驟3製成的混合物圍掛在已施加脫膜劑低熔點石蠟溶液的內模外表面上，並將其送入經步驟1處理的金屬管中，並在金屬管兩端定位密閉，對內模充模腔注入水，使其中的壓力由0.2達到0.8MPa，保持壓力，並對內模的導熱腔施加熱量約10分鐘，直至混合物被均勻地分布固化粘貼在金屬管內壁上;
5.切斷對內模的導熱腔施加的熱量，釋放充模腔內的流體，待充模腔洩壓後，把整個內模從管道中抽出，製成防腐輸水金屬管。
實施例3防腐輸水金屬管的製備1.把設計選用的Φ426mm金屬管商品材焊接成約24米的長度，並對內壁除鏽;
2.選用能在金屬管內自由進出的內部模具，該內部模具只具有一個圓筒形充模腔，該圓筒外徑為400mm，用PVC材料製成，厚度為0.1mm，無導熱腔;
3.將聚酯樹脂與其相應的固化劑過氧化環已酮以及相應的促進劑按聚酯樹脂∶過氧化環已酮∶促進劑＝100∶5∶3的重量比配製成流體膠漿，按流體膠漿∶玻璃纖維＝1∶0.8(重量)浸潤混合，製成一混合物;
4.把由步驟3製成的混合物圍掛在已施加脫膜劑低熔點石蠟溶液的內模外表面上，並將其送入經步驟1處理的金屬管中，並在金屬管兩端定位密閉，對內模充模腔注入流體介質，該流體介質為50℃的水，使其中的壓力由0.2達到0.8MPa，保持壓力，直至混合物被均勻地分布固化粘貼在金屬管內壁上;
5.釋放充模腔內的流體，待充模腔洩壓後，把整個內模從管道中抽出，製成防腐輸水金屬管。
實施例4防腐輸油金屬管道的製備將實施例1製成的防腐輸油金屬管按走向擺設焊接，採用管道多功能補口裝置，該裝置包括一個和防腐金屬管長短相宜的導杆，一個和導杆相連接觸的電動的除鏽裝置，一個和導杆一體的具有一個流體充模膠囊及電加熱裝置的補口釋放器，一個依靠導管導光的內窺鏡;用導杆將除鏽裝置送到管內焊口處，在內窺鏡觀察下對焊口及兩側進行打磨，同時用強磁吸附金屬塵埃;將製備防腐金屬管時使用的用於圍掛內部模具的混合物圍掛在多功能補口裝置的釋放器上，用導杆送到焊口處定位，然後用流體充模並啟動電加熱裝置，使混合物均勻分布並迅速固化粘貼在焊口處;釋放流體膠囊中的流體和定位裝置，用導杆將裝置整體抽出;每道焊口重複如上操作，完成防腐輸油金屬管道的製備。
實施例5防腐輸水金屬管道的製備將實施例2製成的防腐輸水金屬管按走向擺設焊接，採用管道多功能補口裝置，該裝置包括一個和防腐金屬管長短相宜的導杆，一個和導杆相連接觸的電動的除鏽裝置，一個和導杆一體的具有一個流體充模膠囊及電加熱裝置的補口釋放器，一個依靠導管導光的內窺鏡;用導杆將除鏽裝置送到管內焊口處，在內窺鏡觀察下對焊口及兩側進行打磨，同時用強磁吸附金屬塵埃;將預製防腐金屬管時使用的用於圍掛內部模具的混合物圍掛在多功能補口裝置的釋放器上，用導杆送到焊口處定位，然後用流體充模並啟動電加熱裝置，使混合物均勻分布並迅速固化粘貼在焊口處;釋放流體膠囊中的流體和定位裝置，用導杆將裝置整體抽出;每道焊口重複如上操作，完成防腐輸水金屬管道的製備。
權利要求
1.一種防腐金屬管道的製備方法，其特徵在於該方法包括如下步驟(1).把設計選用規格的金屬管商品材焊接成10-60米的長度，並對內壁除鏽；(2).根據已焊接好的金屬管長度及口徑，選用能在金屬管內自由進出的內部模具，該內部模具具有兩個相對密閉的圓環形內腔，外環為用具彈性的密閉材料製成的充模腔，內環為用金屬材料製成的導熱腔；(3).將選用的熱固性化工流體防腐材料配製成流體膠漿按流體膠漿∶玻璃纖維或其它纖維及織物=1-1.5∶1(重量)浸潤混合，製成一混合物；(4).把由步驟(3)製成的混合物圍掛在內部模具外表面上，並將其送入按步驟(1)處理的金屬管中，並在金屬管兩端定位密閉，對內模充模腔注入流體介質，使其中的壓力達到0.2-1.5MPa，保持壓力，並對內部模具的導熱腔施加熱量，直至混合物被均勻地分布固化粘貼在金屬管內壁上；(5).切斷對內模的導熱腔施加熱量，釋放充模腔內的流體，待充模腔洩壓後，把整個內模從管道中抽出；製成用於焊接的防腐金屬管。
2.一種防腐金屬管的製備方法，其特徵在於該方法包括如下步驟(1)將權利要求1製得的防腐金屬管焊接起來，(2)採用管道多功能補口裝置，該裝置包括一個和防腐金屬管長短相宜的導杆，一個和導杆相連接觸的電動的除鏽裝置，一個和導杆一體的具有一個流體充模膠囊及電加熱裝置的補口釋放器，一個依靠導管導光的內窺鏡;(3)用導杆將除鏽裝置送到管內焊口處，在內窺鏡觀察下對焊口及兩側進行打磨，同時用強磁吸附金屬塵埃;(4)將預製防腐金屬管時使用的用於圍掛內部模具的混合物圍掛在多功能補口裝置的釋放器上，用導杆送到焊口處定位，然後用流體充模並啟動電加熱裝置，使混合物均勻分布並迅速固化粘貼在焊口處;(5)釋放流體膠囊中的流體和定位裝置，用導杆將裝置整體抽出;(6)每道焊口重複如上操作。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的方法還進一步包含在對防腐管線中的拐點、跨越、穿越處使用的彎頭處，採用如下方法採用所述的管道多功能補口裝置，用導杆將除鏽裝置送到管內彎頭處，在內窺鏡觀察下對彎頭及兩側進行打磨，同時用強磁吸附金屬塵埃;將所述的混合物圍掛在多功能補口裝置的釋放器上，用導杆送到彎頭處定位，然後用流體充模並啟動電加熱裝置，使混合物均勻分布並迅速固化粘貼在彎頭處;釋放流體膠囊中的流體和定位裝置，用導杆將裝置整體抽出。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於內部模具只有一個圓筒型的充模腔，流體介質和熱量同時施加於該充模腔中。
5.一種如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的流體介質可選自水、空氣、流砂和可溶性膠體中的一種。
6.一種如權利要求1-5之一的方法所製成的防腐金屬管。
全文摘要
本發明提供一種防腐金屬管的製備方法以及由該方法製成的防腐金屬管線，其中使用的防腐金屬管是採用外表面圍掛防腐材料膠漿的內部模具伸入金屬管並密閉後，採用對其充模腔充注流體介質、使其中的壓力達到0.2-1.5MPa，並對內模的導熱腔施加熱量，直至混合物被均勻地分布固化粘貼在金屬管內壁上，再經脫模後製成。
文檔編號F16L58/02GK1108743SQ9410342
公開日1995年9月20日 申請日期1994年3月18日 優先權日1994年3月18日
發明者於善傑 申請人:於善傑