一种耐磨防腐内涂层油管的生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐磨防腐内涂层油管的生产方法；涂料配方按重量比为：环氧树脂E12?100，铸石粉90-120，石墨3-5，二硫化钼微粉10-12，聚乙烯粉15-20，双氰胺2-3.5，癸二酸二酰肼1-1.5，生产工艺包括去油喷砂、混料、预热、静电喷涂、固化、成型、打磨抛光、检验与粉末回收等八个步骤，本方法可显著降低抽油杆与油管内壁间的摩擦系数，具有减摩、抗磨双重作用，可显著提高油管内壁的耐腐蚀性能，具有固化时间短，不改变油管内径，耐高温性能好，抑制管壁结垢、结蜡，使用寿命长等优点。
【专利说明】一种耐磨防腐内涂层油管的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐磨防腐内涂层油管的生产工艺，属于油田井筒防治【技术领域】。
【背景技术】
[0002]抽油杆与油管之间的磨损问题一直是影响油田正常生产的主要原因之一。油管内涂层防护技术就是在油管内壁涂覆一种涂层，使其达到减缓磨损，延长油管使用寿命的方法。在已有技术中，主要可分为三类:传统型内涂层、改进型内涂层、整体式防护层。举例说明如下:
[0003]CN87100920A公开了一种防腐耐磨粉末涂料及该涂料的涂覆方法，该涂料各组分的重量百分比为:环氧E12为100，铸石粉为20-200，双氰胺为3_5，尼龙粉为10-30，聚乙烯醇缩丁醛为5-8 ;其涂覆方法为:去油喷砂，加热工件，喷粉枪涂覆，保温冷却。该涂层的对接抗拉强度为60MPa，冲刷腐蚀试验磨损量为铸铁的1/4。
[0004]CN1283660A公开了一种高强防腐耐磨粉末涂料及其涂覆方法，涂料各组分的重量比为:环氧ElO为100，铸石粉为80-120，双氰胺为1.8-2.8，癸二酸二酰肼为0.3-0.8，聚乙烯粉为10-30 ;其涂覆方法与CN87100920A基本相同，冷却温度和固化时间有所减少，抗拉强度90-95MPa。
[0005]CN101735572A公开了一种防偏磨油管的配方及生产工艺，制备原料包括玻璃纤维纱、环氧树脂、固化剂、增韧剂和流平剂，其中双酚A型树脂与酸酐的重量比为100 =80-100 ；其生产工艺包括缠绕、固化、脱模和成型四个工艺，产品为一根整体玻璃钢管。
[0006]通过比较可以看出，传统型内涂层主要存在成本较高，固化时间长，强度低等缺陷。改进型内涂层采用聚乙烯粉代替尼龙粉，大大降低了成本；采用双氰胺和癸二酸二酰肼混合固化剂，显著缩短了固化时间，抗拉强度也有所提高；但该方法的缺点是高温耐热性能差,涂层较厚改变了油管内径,摩擦系数高等。整体式防护层强度高,耐磨抗腐蚀性能优,耐高温性能好，介质流动性能好；但存在生产成本高，弯曲韧性差，易老化，接口密封性差等缺点。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于开发一种耐磨防腐内涂层油管的生产工艺，使其具有成本低，摩擦系数小，抗磨耐蚀，不改变油管内径尺寸，耐高温性能好，可抑制管壁结垢、结蜡等特点。
[0008]本发明的具体技术方案如下:
[0009]涂料配方的按重量比如下:
[0010]环氧树脂E12 100 ；铸石粉90-120;
[0011]石墨3-5;聚乙烯粉 15-20;
[0012]双氰胺2-3.5; 癸二酸二酰肼1-1.5;
[0013]二硫化钥微粉(≤10微米) 10-12;
[0014]用石墨和二硫化钥微粉混合以增加涂层的自润滑作用，显著降低油管内壁的摩擦系数，二硫化钥(MoS2)是重要的固体润滑剂，被誉为“高级固体润滑油王”，摩擦系数仅为
0.05-0.09，具有防水、防碱、防酸等特性，莫氏硬度1.0-1.5，密度1.8g/cm3，熔点为1185°C。因此在静电喷涂工艺中，不发生熔化，而是均匀分布和镶嵌于涂层中，增加涂层硬度，显著降低摩擦系数。二硫化钥具有高温高压下润滑效果不改变的特点，当油管与抽油杆摩擦升温的时候，自润滑效果仍然很好。
[0015]用双氰胺和癸二酸二酰肼混合以大大缩短环氧树脂的固化时间；配方中增加了癸二酸二酰肼的比例，以降低固化所需温度和时间，增加涂层的结合强度。
[0016]本发明的生产工艺包括去油喷砂、混料、预热、静电喷涂、固化、成型、打磨抛光、检验与粉末回收等八个步骤，具体为:
[0017](I)去油喷砂:将油管去油，内壁喷砂，除锈。
[0018](2)混料:将涂料按配方比例混合均匀，经球磨机研磨后装入储料罐中，通过供粉软管与喷枪相连，喷枪接负极。
[0019](3)预热:将油管加热至180_200°C。
[0020](4)静电喷涂:油管接正极构成回路，匀速旋转，转速100_120r/min，喷枪沿油管轴线匀速穿过油管，速率2-4m/min，将涂料粉末均匀喷涂于油管内壁，喷枪送粉压力为
0.25MPa ;待喷枪完全穿出油管后，改变喷枪行进方向，使喷枪沿轴线反向再通过油管一遍，避免涂层漏点现象发生，速率3-5m/min，涂层厚度通过调节喷枪行进速度来控制。
[0021](5)固化:降低油管旋转速度至20-30r/min，温度控制在160-170°C，固化20_30mino
[0022](6)成型:由传送装置将固化好的油管移至后处理区，冷却成型。
[0023](7)打磨抛光:用1500#或2000#弹性砂球挤入内涂层油管，在控制杆的作用下，相同方向快速通过油管3-5遍，去除涂层表面未熔粉末，降低表面粗糙度，使其光滑平整。
[0024](8)检验与粉末回收:内涂层油管经检测合格后入库；剩余粉末被吸收至回收罐内，经振动筛过滤后按比例与新料一起装入储料罐。
[0025]静电喷涂技术是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。原理为:工作时，喷枪和工件之间形成一个高压电晕放电电场，当涂料粉末由喷枪喷出经过放电区时，便携带大量电子，成为带负电的微粒，在静电吸引的作用下，高速运动到带正电荷的油管内壁上，由于此时油管温度为180-200°C，涂料粉末会经过熔化、吸附、固化、成型等过程，最终在油管内壁形成均匀、致密的耐磨防腐内涂层。
[0026]本发明的有益效果:
[0027](I)由于涂料粉末在电场加速下吸附于油管内壁，使涂层的结合力和抗拉强度显著提高。
[0028](2)涂料配方中添加了二硫化钥和石墨等固体润滑剂，使涂层具有良好的自润滑作用，摩擦系数显著降低。
[0029](3)涂层厚度为300-500微米，管柱有效通径无变化，井下施工工具无需特制；耐高温性能好，可以在井温小于150°C下使用。
[0030](4)内涂层打磨抛光后，表面光滑平整，介质流动性好，可以抑制管内结垢、结蜡。
[0031](5)生产工艺节能环保，固化时间短，成本低，耐磨防腐性能好，可显著延长油管寿命O
【具体实施方式】
[0032]实施例1:
[0033]取环氧树脂E12 100克，铸石粉90克，石墨3克，二硫化钥微粉10克，聚乙烯粉20克，双氰胺3.5克，癸二酸二酰肼I克，按上述生产工艺喷涂在工件上，加工成耐磨防腐涂层工件。按SY/T04442-1997标准进行附着力测试，达到了行业标准A级要求；抗拉强度150MPa以上；168小时高温高压腐蚀试验后涂层无明显变化；以抽油杆常用材料20CrMo为摩擦副，测得涂层摩擦系数为0.14，远小于N80油管的摩擦系数0.61 ；40万次往复对磨试验表明，耐磨损性能较N80油管提高29.3倍。
[0034]实施例2:
[0035]某油田95%为定向井开发，导致井斜大、井眼轨迹复杂井普遍存在，造成管杆偏磨严重，严重影响了油田的正常生产。选出102 口偏磨严重井开展现场试验，检泵时在这些井的偏磨井段下入耐磨防腐内涂层油管，结果表明油管平均磨损周期已从原来的104天延长至639天，油管平均寿命提高4倍以上，最高已延长至6.1倍，使井筒效率显著提高，油井免修期显著延长。
[0036]配方如下(重量比):
[0037]环氧树脂E12 100克，铸石粉110克，石墨4克，二硫化钥微粉12克，聚乙烯粉15克，双氰胺2.5克，癸二酸二酰肼1.5克。
[0038]生产工艺如下:
[0039](I)油管整体去油后，内壁经喷砂处理,表面清洁度达到国标Sa2.5喷砂除锈标准。
[0040](2)涂料按上述配方混合均匀，研磨后装入喷枪，喷枪接负极。
[0041](3)在烘房内将油管整体加热至200°C。
[0042](4)油管接正极，匀速旋转，转速120r/min，喷枪沿油管轴线匀速穿过油管，速率3m/min，将涂料粉末均匀喷涂于油管内壁，喷枪送粉压力为0.25MPa，待喷枪完全穿出油管后，改变喷枪行进方向，使喷枪沿轴线反向再通过油管一遍，速率5m/min。
[0043](5)固化:降低油管旋转速度至20r/min，温度控制在170°C，固化30min。
[0044](6)成型:由传送装置将固化好的油管移至后处理区，冷却成型。
[0045](7)打磨抛光:用1500#弹性砂球挤入内涂层油管，在控制杆的作用下，相同方向快速通过油管5遍，去除涂层表面未熔粉末，降低表面粗糙度，使其光滑平整。
[0046](8)检验与粉末回收:内涂层油管经检测合格后入库，涂层厚度400微米；吸收剩余粉末至回收罐，经振动筛过滤后按一定比例与新料一起装入储料罐进行再利用。
[0047]实施例3:
[0048]某油田某作业区由于开发时间较长，油井含水普遍较高，平均在80%以上，导致腐蚀与磨损问题共存，加剧了抽油杆与油管之间的偏磨，频繁出现油管漏失、腐蚀穿孔等问题，严重影响了该作业区油井的正常生产。在该作业区选出24 口偏磨严重井开展现场试验，检泵时在24 口试验井中的偏磨井段下入耐磨防腐内涂层油管，结果表明油管平均磨损周期已从原来的97天延长至583天，油管平均寿命提高3倍以上，最高已延长至4.6倍，使油井免修期显著延长。
[0049]配方如下(重量比):
[0050]环氧树脂E12 100，铸石粉120，石墨5，二硫化钥微粉12，聚乙烯粉20，双氰胺2，癸二酸二酰肼1.5。
[0051]生产工艺同实施例2，涂层厚度450微米。
【权利要求】
1.一种耐磨防腐内涂层油管的的生产方法，其特征在于: (1)去油喷砂:将油管去油，内壁喷砂，除锈； (2)混料:将涂料按配方比例混合均匀，经球磨机研磨后装入储料罐中，通过供粉软管与喷枪相连，喷枪接负极； (3)预热:将油管加热至180-2000C； (4)静电喷涂:油管接正极构成回路，匀速旋转，转速100-120r/min，喷枪沿油管轴线匀速穿过油管，速率2-4m/min，将涂料粉末均匀喷涂于油管内壁，喷枪送粉压力为.0.25MPa ;待喷枪完全穿出油管后，改变喷枪行进方向，使喷枪沿轴线反向再通过油管一遍，避免涂层漏点现象发生，速率3-5m/min，涂层厚度通过调节喷枪行进速度来控制；(5)固化:降低油管旋转速度至20-30r/min，温度控制在160_170°C，固化20_30min； (6)成型:由传送装置将固化好的油管移至后处理区，冷却成型； (7)打磨抛光:用1500#或2000#弹性砂球挤入内涂层油管，在控制杆的作用下，相同方向快速通过油管3-5遍，去除涂层表面未熔粉末，降低表面粗糙度，使其光滑平整； (8)检验与粉末回收:内涂层油管经检测合格后入库；剩余粉末被吸收至回收罐内，经振动筛过滤后按比例与新料一起装入储料罐； 涂料配方按重量比如下 :环氧树脂E12 100铸石粉90-120二硫化钼微粉 10-12石墨
3-5聚乙烯粉15-20双氰胺2-3.5癸二酸二酰肼 1-1 5。
【文档编号】B05D7/24GK104069999SQ201310103803
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月28日 优先权日:2013年3月28日
【发明者】奚运涛, 朱天寿, 杨全安, 马红星, 何建军, 李琼玮, 张振云 申请人:中国石油天然气股份有限公司