一种防腐合金组合物及其装置、制备和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属防腐领域，尤其涉及采油工程领域的防腐，特别涉及的是一种防腐合金组合物及其装置、制备和应用。
【背景技术】
[0002]目前，由于油田稠油开发生产中的注入干蒸汽和采出液对套管、隔热油管、抽油泵、抽油杆等井下工具具有较强的物理化学腐蚀性。将导致隔热油管等井下工具腐蚀，随着时间的延长易引发安全及环保事故。
[0003]因此，需要研制一种减缓隔热油管等井下工具腐蚀的隔热油管合金防腐装置。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的在于提供一种防腐合金组合物；
[0005]本发明的另一目的在于提供所述的防腐合金组合物制造的防腐装置；
[0006]本发明的又一目的在于提供所述防腐合金组合物和防腐装置的制造方法；
[0007]本发明的再一目的在于提供所述的防腐合金组合物在制备防腐装置中的应用。
[0008]为达上述目的，一方面，本发明提供了一种防腐合金组合物，所述组合物包括:硅0.4-0.8%、铁 0.7%、铜 0.15-0.4%、锰 0.15%、镁 0.8-1.2%、铟 0.04-0.35%、锌 3.2%,钛0.15%、其余为铝。
[0009]常规阳极材料配方在国家标准中都有规定，但在稠油井注入的干蒸汽和采出气、液的防腐效果不是很理想，因此研制适合在稠油井注入的干蒸汽和采出气、液的特殊铝合金粉末配方是必须的。
[0010]本发明所提供的组合物制造的防腐装置经具有相关资质的检测机构检测结果显示，可降低A3钢片腐蚀速率1/2?2/3。特殊铝合金粉末配方的研制目的就是使隔热油管合金防腐装置具备最佳的防腐效率。
[0011]另一方面，本发明还提供了所述的防腐合金组合物制造的防腐装置。
[0012]所述的防腐装置可以为本领域现有技术任何的防腐装置，其中本发明优选所述防腐装置为防腐套管或防腐接管。
[0013]根据本发明所述的防腐装置，所述防腐装置为防腐接管，所述防腐接管包括接管单元II和套设在接管单元外的防腐单元I，所述防腐单元为所述防腐合金组合物制备得到。
[0014]根据本发明所述的防腐装置，所述接管单元材质可以为本领域常规材料，譬如油井常用管材材料，本发明优选的为N80石油管材专用材质。
[0015]根据本发明所述的防腐装置，所述接管单元II的两端分别设置上接头I和下接头3。
[0016]本发明创造性的提出了合金防腐粉末与隔热油管进行无间隙、冶金方式结合，即保证了连接强度又保证最佳的导电能力。
[0017]为进一步增强其性能，甚至可以将隔热油管与合金防腐粉末浇铸为一体并辅助氩弧焊进行补强。
[0018]又一方面，本发明还提供了所述防腐合金组合物的制造方法，所述方法包括:合金组合物的预热、浇铸、退火和自然时效处理。
[0019]本发明合金粉末配方较现有国标规定的牺牲阳极的合金配方不仅在合金元素含量上有所区别，而且还多出四种元素。本发明合金粉末配方的独特性导致如果按照常规牺牲阳极材料的浇铸工艺的各合金元素的添加顺序，所制备出来的产品性能仅能满足本发明最低标准需求，为了进一步提高产品强度，在浇铸的过程中各合金元素的添加顺序应该予以严格规定。
[0020]本发明经过大量实验意外发现，配方中多出的四种元素添加先后顺序为钛、铜、锰、铁，可以获得更为理想的效果。
[0021]即:铸造时防腐合金组合物成分的添加顺序为:铝、钛、铜、锰及其他成分。
[0022]其具体可以为:铝熔化后，加入钛并搅拌均匀，加入铜、锰及其他的合金元素。
[0023]其中为了更好的混合均匀，可以将铜和/或锰分批加入；
[0024]为了达到更好的混合均匀的效果，其中优选是待上一批加入的融化并搅拌均匀后，再加入下一批；
[0025]其可以更具体为:铝熔化后，加入钛并搅拌均匀，分批加入铜并搅拌，将预热后的锰分批加入铝液中并搅拌均匀，加入经过预热的铁并搅拌，再加入其他的合金元素并不断搅拌。
[0026]其中还可以优选的是，所述的分批加入是分成3-5批加入。
[0027]其中可以理解的是，在铸造时还可按照现有技术常规操作加入熔剂以提高产品纯度；
[0028]其中优选将铝锭和熔剂同时熔化。
[0029]所述熔剂可以采用本领域现有常规的熔剂，而本发明优选可以为NaCl。
[0030]所述熔剂用量可以参照现有技术添加，而本发明优选的是所述合金组合物总质量的 5-25% ο
[0031]其中所述锰优选为块度为5毫米的锰块。
[0032]其中还优选所述的其他合金是在整体浇铸前2分钟被加入铝液中。
[0033]其中还可以优选在加入其他合金期间加入氯化锌和磷铜进行除气精炼及脱氧处理，扒渣后进行整体浇铸。
[0034]所述氯化锌和磷铜加入量可以参照现有技术，本发明优选的是，氯化锌和磷铜加入量为总质量的2-5%。
[0035]其中本发明还进一步优选氯化锌和磷铜的质量比为0.45-1.2。
[0036]其还可以具体为:铝锭和熔剂在石墨坩祸内熔化后，熔剂完全覆盖在铝液表面以防止氧化。先将破碎的钛用石墨盅罩压入铝液中并不断搅拌使其在铝液中均匀分布，将破碎的电解铜分批加入铝液中并不断搅拌，将预热后的块度为5毫米的锰分批次加入铝液中并不断搅拌使其均匀分布，加入经过预热的破碎的铁片并不断搅拌，其他的合金元素应在整体浇铸前2分钟加入铝液并不断搅拌。期间加入氯化锌和磷铜进行除气精炼及脱氧处理，扒渣后进行整体浇铸。
[0037]对于本发明如果按照现有常规牺牲阳极材料的浇铸及热处理的工艺参数加工，得到的防腐装置效果优于现有技术常规牺牲阳极。但为了进一步提高其防腐性能及接管单元II和防腐单元I的牢固程度，我们在合金防腐粉末与隔热油管浇铸为一体的过程中，经过多批次的反复试验，创造性的开发出一套适合的浇铸及热处理工艺并确定了几个重要的技术参数:
[0038]首先进行预热，预热的目的是为了更好的保证高温合金防腐粉末液降温过程中隔热油管外管以同一收缩速率与高温合金防腐粉末液进行收缩，防止合金防腐单元内部产生裂纹。预热温度过高会影响隔热油管的直线精度和隔热油管扣的密封性能，预热温度过低会引起隔热油管外管以不同收缩速率与高温合金防腐粉末液进行收缩，导致合金防腐单元内部产生裂纹。
[0039]为进一步提高该防腐接管的性能，其中本发明优选所述预热温度为275_370°C ;
[0040]其中更优选为285 °C;
[0041]其中还优选所述预热时间为1.5h ；
[0042]本发明还发现，过高的浇铸温度导致合金液过热造成晶粒过大，过低的浇铸温度易造成各元素分布的不均匀从而影响防腐效果。
[0043]因此，本发明为进一步确保所述防腐接管的防腐效果，还优选所述浇铸温度为650-735°C ；
[0044]其中更优选为694 °C;
[0045]本发明经过大量的实验发现，以694度的温度进行融化才能保证最佳的防腐效率和强度要求。
[0046]我们发现虽然浇铸后经探伤检测合金防腐单元内部无裂纹，但在放置较长时间后合金防腐单元内外部容易出现细小裂纹，此种现象产生我们分析是浇铸应力未及时消除导致的。经过退火处理，可以进一步消