低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺的制作方法
【专利摘要】一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺，低洼耐蚀合金化防腐保温管道包括：钢管（1）、多元合金耐蚀层（2）、聚氨酯保温层（3）、聚乙烯防护层（4），解决了保温管道易腐蚀的问题。低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺有以下步骤：步骤一、钢管表面进行抛丸除锈处理；步骤二、在熔池中将Zn、Al熔融；步骤三、将钢管浸入熔池；步骤四、转入热喷涂工位；步骤五、热喷涂制备Zn—Ni表层，形成Zn—Al—Ni多元合金耐蚀层；步骤六、“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层。低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺简单合理，节约能源，低洼耐蚀合金化防腐保温管道具有耐腐蚀性强、使用寿命长的特点。
【专利说明】低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及管道领域，特别是应用在油田的保温管道，具体是一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道及其加工工艺。
【背景技术】
[0002]东北松嫩平原是我国最大的产油区，地处北温带高纬度高寒地区，作为陆相油田土壤，土壤含盐量大，大约15%的集输管道需要敷设在低洼、沼泽等强腐蚀区，土壤环境条件恶劣，地下水位高，当管道防腐层出现局部破损或老化后，形成大阴极(非破坏区)、小阳极(破损点)，作为阳极的金属管道部位因这种电化学腐蚀，导致穿孔腐蚀，保温管道使用寿命下降。
[0003]为了延长保温管道在低洼和沼泽地区使用寿命，以往通常采用外加电流或牺牲阳极的阴极保护技术，外加电流法需要持续外部电源，维护电源费用较高，并且因低洼和沼泽地杂散电流作用导致过保护，引发防腐层的破坏及管材氢脆，牺牲阳极虽然免维护，但依然存在着远离阳极点保护作用降低问题，近几年国内也出现了一种电化学保温管，通过以单纯锌铝为主形成合金镀层，实现了旧油管基材的全覆盖，仅适用在普通土壤二级腐蚀环境下使用，在沼泽和低洼含盐碱量高的一级土壤强腐蚀区域使用，锌铝原子作为阳极材料加快了消耗，存在涂层提前粉化和老化问题，缩短了使用寿命，因此，满足特殊地理地质条件下的防腐保温新结构工程意义重大。
【发明内容】
[0004]为解决【背景技术】中存在问题，本发明提出了一种耐腐蚀性强，不需要外接电流的低洼耐蚀合金化防腐保温管道，并提出了一种工艺简单合理，节约能源的低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道，包括钢管、多元合金耐蚀层、聚氨酯保温层、聚乙烯防护层，其特征是:钢管外壁覆盖有多元合金耐蚀层，多元合金耐蚀层外覆盖有聚氨酯保温层，聚乙烯防护层覆盖在聚氨酯保温层外。
[0006]所述的多元耐蚀合金层厚度200 μ m—300 μ m,是包括Zn、Al、Ni的多元合金复合涂层。
[0007]所述的聚氨酯保温层厚度为25mm — 30mm，是由聚醚和异氰酸酯在常温下发生聚合反应形成的一种质轻、高强的保温材料。
[0008]所述的聚乙烯防护层厚度不小于1.6mm，是由高密度聚乙烯颗粒经过挤出机高温加热、熔融所形成的筒状无缝保护壳，具有防水、抗压功能。
[0009]本发明还提出了一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺，包括以下步骤: 步骤一、首先清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，
表面处理质量达到Sa2.5近白级，锚纹深度达到80 μ m—150 μ m。
[0010]步骤二、以天然气为热源，在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430°C—700°C，相继熔融。
[0011]步骤三、表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min — 3min，钢管表面形成Zn Al合金内层。
[0012]步骤四、将钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200°C—300°C，悬吊钢管转入热喷涂工位。
[0013]步骤五、利用余温和氧乙炔环形火焰喷涂工艺制备Zn — Ni表层，喷涂所采用的氧气压力为 0.5 MPa — 0.8MPa，流量 1.2L/min,乙炔压力为 0.07 MPa— 0.2MPa,流量 1.4L/min, Zn一Ni粉末送粉量为50g/min,最终获得Zn—Al一Ni多元合金耐蚀层。
[0014]步骤六、将覆盖有多元合金耐蚀层的钢管冷却至常温，通过“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层，最终加工完成低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
[0015]本发明的有益效果是:由于采用本发明所采用的技术方案，具有以下优点:
1、多元合金钝化功能:在预先经过抛丸除锈处理的钢管外表面，利用热浸镀和热喷涂联合工艺，在钢管基材外表面形成一种嵌入到基材中的多元合金镀层，特别是钢管抛丸除锈形成了 80 μ m—150 μ m的凹坑，有利于多层合金元素在较高温度下形成致密的金相组织，确保了镀层对钢管的结合力，镀层具有抗冲击特性。
[0016]2、自我阴极极化保护作用:在钢管上镀一层Ζη、Α1合金阳极性材料，为基体提供良好的牺牲涂层，具有阴极保护作用，钢材表面防护合金化前自然电位为-0.50V至-0.60V左右，处理后不仅具有常规防腐隔离层的保护作用，同时因合金层中锌、铝原子的牺牲阳极保护作用，使管体破损处极化电位达到-0.85V以上，符合国家标准。
[0017]3、多元合金层稳定可靠:管道浸湿初期，伴随Zn-Al原子牺牲阳极逐渐发生，自腐蚀电位呈现上下浮动的正移趋势，由于Zn-Ni作为阳极材料作用的进一步发挥，Ni起到了稳定Zn(OH)2和Al (OH) 3作用，使ZnO和Al2O3的钝化膜结构更加稳定致密，且无脱离、粉化和起层现象。
[0018]4、消除保温管阴极屏蔽现象:常规阴极保护方法存在阴极屏蔽现象，使保温层远离渗水区成为电化学保护的盲区，经过多元合金化处理后的保温管，实现了多元合金镀层的全覆盖和自生电流免维护，消除了保温管的阴极屏蔽现象。
[0019]5、防腐层的可焊接性:常规有机材料防腐，在管道间连接部位防腐层被破坏以后，涂层断开保护，而低洼耐蚀合金防腐保温管道的多元合金耐蚀层为锌、铝、镍多元合金层且与管基体是冶金结合，具备可焊接性，且焊接后不烧损防腐层。
[0020]6、使用寿命长、检修期短:因防腐层自身具有自生电流免维护的电化学保护作用，以及在强腐蚀条件下的稳定性。而大大的延长管道的使用寿命，同时，产品应用过程中不需要维护。
[0021]
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明构造示意图。
[0023]图中1-钢管，2-多元合金耐蚀层，3-聚氨酯保温层，4-聚乙烯防护层。
【具体实施方式】[0024]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0025]由图1所示，一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道，包括钢管1、多元合金耐蚀层2、聚氨酯保温层3、聚乙烯防护层4，其特征是:钢管I外壁覆盖有多元合金耐蚀层2，多元合金耐蚀层2外覆盖有聚氨酯保温层3，聚乙烯防护层4覆盖在聚氨酯保温层3外，多元耐蚀合金层2厚度200 μ m—300 μ m,是包括Zn、Al、Ni的多元合金复合涂层，聚氨酯保温层3厚度为25mm — 30mm，是由聚醚和异氰酸酯在常温下发生聚合反应形成的一种质轻、高强的保温材料，聚乙烯防护层4厚度不小于1.6mm，是由高密度聚乙烯颗粒经过挤出机高温加热、熔融所形成的筒状无缝保护壳，具有防水、抗压功能。
[0026]本发明的低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺实施例如下，该加工工艺可以制备本发明的低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
[0027]步骤一、选择DN50普通钢管单管长度8?10m，首先清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，对钢管外表面实施抛丸除锈处理，表面处理质量达到Sa2.5近白级，锚纹深度达到80 μ m—150 μ m。
[0028]步骤二、以天然气为热源，在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430°C—700°C，相继熔融。
[0029]步骤三、表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min — 3min，钢管表面形成Zn Al合金内层。
[0030]步骤四、将钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200°C—300°C，悬吊钢管转入热喷涂工位。
[0031]步骤五、利用余温和氧乙炔环形火焰喷涂工艺制备Zn — Ni表层，喷涂所采用的氧气压力为 0.5 MPa — 0.8MPa，流量 1.2L/min,乙炔压力为 0.07 MPa— 0.2MPa,流量 1.4L/min, Zn一Ni粉末送粉量为50g/min, Zn-Ni喷涂距离为150mm,喷枪行进速度0.2m/min,最终获得厚度200 μ m的Zn — Al—Ni多元合金耐蚀层。
[0032]步骤六、将覆盖有多元合金耐蚀层的钢管冷却至常温，通过“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层，最终加工完成低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
[0033]该低洼耐蚀合金化防腐保温管道具有多元合金钝化、自我阴极极化保护、合金层稳定可靠，也消除了保温管阴极屏蔽现象，可焊接性好，在低洼和沼泽区域使用寿命长；该低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺充分利用热浸镀工艺余热，利用热喷涂可以熔融重金属粉末Ni的技术优势,通过复合喷涂制取了 Zn-Al-Ni多元合金耐蚀层,节省能源,减少了生产运行成本，复合涂层充分熔合，内外层无分界，涂层均匀、外表面光滑平整，质量稳定。
[0034]以上为本发明较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的原则之内的做的任何修改、替换、改进均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道，包括钢管(I)、多元合金耐蚀层(2)、聚氨酯保温层(3)、聚乙烯防护层(4)，其特征是:钢管(I)外壁覆盖有厚度为200 μ m-300 μ m包括Zn、Al、Ni的多兀合金耐蚀层(2),多兀合金耐蚀层(2)外覆盖有聚氨酯保温层(3),厚度为25mm — 30mm，聚乙烯防护层(4)覆盖在聚氨酯保温层(3)外，聚乙烯防护层(4)厚度不小于1.6mm。
2.一种低洼耐蚀合金化防腐保温管道加工工艺，其特征包括以下步骤: 步骤一、首先对钢管外表面实施抛丸除锈处理，清除钢管外表面盐分、油污及氧化皮，表面处理质量达到Sa2.5近白级，锚纹深度达到80μπι— 150μπι ; 步骤二、以天然气为热源，在密闭熔池中将低熔点的Zn、Al活泼金属加热到430°C —700°C，相继熔融； 步骤三、表面进行过抛丸除锈处理的钢管浸入熔池中2min — 3min，钢管表面形成Zn—Al合金内层； 步骤四、将钢管取出熔池悬吊冷却，利用远红外测温仪测试表面温度，待钢管表面温度冷却至200°C—300°C，悬吊钢管转入热喷涂工位； 步骤五、利用余温和氧乙炔环形火焰喷涂工艺制备Zn — Ni表层，喷涂所采用的氧气压力为 0.5 MPa — 0.8MPa,流量 1.2L/min,乙炔压力为 0.07 MPa— 0.2MPa,流量 1.4L/min，Zn — Ni粉末送粉量为50g/min，最终获得Zn — Al—Ni多元合金耐蚀层； 步骤六、将覆盖有多元合金耐蚀层的钢管冷却至常温，通过“一步法”成型机头同步完成聚氨酯保护层、聚乙烯防护层，最终加工完成低洼耐蚀合金化防腐保温管道。
【文档编号】F16L9/02GK103629446SQ201310573658
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】郜玉新, 王秀章, 郭铭, 聂红德, 李福军 申请人:中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局, 大庆油田建设集团有限责任公司