本发明属于材料加工工程技术领域，涉及一种粉芯丝材，具体为一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材及其制备方法。
背景技术：
在油气田开采和输送过程中，腐蚀、结垢、结蜡、磨损是其四大公害，始终伴随着整个过程。输油管道的腐蚀、结垢、结蜡、磨损是造成油田所用输油管道产品寿命短、维修费用高、影响产量和效益的主要因素，对于采油、注水井，打井费用较高，而一些井由于腐蚀、结垢、结蜡、磨损修井频繁，停井率高，要多产油少打井，最有效的办法就是采取一定的防护措施，有效降低停井率；对于集输管线系统，同样存在腐蚀、结垢、结蜡、磨损问题，为了减阻、节能，实现不加热输送，提高输送效率以及保证输送介质的质量，也必须进行有效的防护。
然而目前所有的管道产品，不能同时具备防腐、防垢、阳蜡、防磨的性能，解决油田管道的腐蚀、结垢、结蜡和磨损问题是油田生产中的难题，是我国乃至世界油田迫切需要的，对降低采油生产成本、提高经济效益有着重要意义。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种能够适用于油田开采输送工程，解决油田管道腐蚀、结垢、结蜡和磨损问题，本发明提供了一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材及其制备方法。
技术方案：一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为36％～48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅2.5～6wt.％、纳米二氧化钛1.5～5wt.％、纳米氧化镧0.5～2wt.％、铈0.5～1.5wt.％、铝1～5wt.％、铁4～11wt.％、余量为镁。
优选的，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为36％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅2.5wt.％、纳米二氧化钛1.5wt.％、纳米氧化镧0.5wt.％、铈0.5wt.％、铝1wt.％、铁4wt.％、余量为镁。
优选的，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为40％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅3.5wt.％、纳米二氧化钛2.5wt.％、纳米氧化镧1wt.％、铈1wt.％、铝2wt.％、铁5wt.％、余量为镁。
优选的，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为42％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅4wt.％、纳米二氧化钛3wt.％、纳米氧化镧1.5wt.％、铈1wt.％、铝3wt.％、铁7wt.％、余量为镁。
优选的，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅6wt.％、纳米二氧化钛5wt.％、纳米氧化镧2wt.％、铈1.5wt.％、铝5wt.％、铁11wt.％、余量为镁。
以上任一所述制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粉芯的各成分混合，加入混粉机内混合2.5～6小时；
(2)选用纯镍带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形纯镍带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33～36v，喷涂电流为120～160a，喷涂距离为180～200mm，喷涂气压为0.7mpa。
有益效果：(1)本发明所述粉芯丝材改变了涂层基体的微观结构，使得涂层的抗高温氧化性能和耐磨损性能明显提高；(2)本发明所述粉芯丝材解决了油田管道腐蚀、结垢、结蜡和磨损问题，具有硬度高、耐化学腐蚀性和耐磨性好的优点。
具体实施方式
实施例1
一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为36％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅2.5wt.％、纳米二氧化钛1.5wt.％、纳米氧化镧0.5wt.％、铈0.5wt.％、铝1wt.％、铁4wt.％、余量为镁。
所述制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粉芯的各成分混合，加入混粉机内混合2.5小时；
(2)选用纯镍带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形纯镍带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为33v，喷涂电流为120a，喷涂距离为180mm，喷涂气压为0.7mpa。
实施例2
一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为40％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅3.5wt.％、纳米二氧化钛2.5wt.％、纳米氧化镧1wt.％、铈1wt.％、铝2wt.％、铁5wt.％、余量为镁。
所述制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粉芯的各成分混合，加入混粉机内混合3.5小时；
(2)选用纯镍带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形纯镍带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为34v，喷涂电流为130a，喷涂距离为180mm，喷涂气压为0.7mpa。
实施例3
一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为42％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅4wt.％、纳米二氧化钛3wt.％、纳米氧化镧1.5wt.％、铈1wt.％、铝3wt.％、铁7wt.％、余量为镁。
所述制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粉芯的各成分混合，加入混粉机内混合5小时；
(2)选用纯镍带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形纯镍带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为35v，喷涂电流为150a，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7mpa。
实施例4
一种制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材，所述丝材由纯镍外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为48％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：纳米碳化硅6wt.％、纳米二氧化钛5wt.％、纳米氧化镧2wt.％、铈1.5wt.％、铝5wt.％、铁11wt.％、余量为镁。
所述制备输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将粉芯的各成分混合，加入混粉机内混合6小时；
(2)选用纯镍带，将其扎成u型，然后将步骤(1)获得的粉末加入u形纯镍带槽中；
(3)将u形槽合口，把粉末包覆在其中，经过拉丝模，逐渐拉拔，减径，获得直径为2mm的粉芯丝材；
(4)在经过喷砂粗化后的基体上制备电弧喷涂涂层，喷涂电压为36v，喷涂电流为160a，喷涂距离为200mm，喷涂气压为0.7mpa。
对实施例1～4制备获得的输油管道涂层用的纳米复合粉芯丝材进行检测，结果如下表所示。其中自腐蚀电位和自腐蚀电流均是在4wt.％氯化钠溶液中浸泡7天后的电化学腐蚀试验测试结果。