专利名称：一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于采油、采气、压送水井、燃气输送及化工管道内衬的制造工艺方法及其装置。
背景技术：
随着经济的快速发展，石油、天然气燃料需求量的迅速猛增，石油的开采从高含油量到现在的高含水量，从以前所抽上来的原油含油量达到80%-90%，到现在大部份原油中含油量只有20%-35%，由于含油量的不断下降，采油井、压送水井的输油、气管道内水蒸汽、硫化氢、二氧化碳、氧化钙等物质增多，管道腐蚀、结垢和穿孔以及采油管偏心磨损问题越来越严重，使之换管的频率越来越高，管道报损相当严重，给企业造成了巨大的经济损失，给社会带来了极大的危害。目前，针对采油(气)管出现的这些问题所采用的处理主要方法有下列几种，这些方法虽然各自具有一些优点，但它们存在有下列问题1，如采用HDPE(高密度聚乙烯)内衬作为石油管内衬，其缺点是不能耐高温.HDPE(高密度聚乙烯)的脆化温度在75度左右.而熔点温度在130度，而采油井下温度绝大部份都在100度以上.并且在一定温度不耐磨；2，如由国内重点大学所发明的自漫燃法内衬管道.该种方法一是只能用于大型管道，并且内衬厚度不能小于6-8mm.且在其冷却当中大部分会有开片现象，二是由于燃烧产生高温，使管受热变形，为此在加工内衬时要有拉伸装置将管道在拉伸的同时才能进行内补加工，否则内衬会不均勻，达不到技术要求，同时这种方法所用装置耗能大；3， 如喷涂合金材料法，采用将树脂和合金材料混合通过高压无空气喷涂在管内壁进行防腐处理，此工艺方法不仅要求涂料粘度非常严格，对施工环境气候要求高，工艺复杂、操作不方便、效率低，涂层只能达到150-300 μ m，而且容易产生挂流，出现内衬与管壁相接不紧，内衬容易碎掉落，高温下树脂易软化，并因合金层太过于硬，使采油杆容易磨坏；4，如电镀合金法，因成本太高，无法适应市场的要求，特别满足不了 100毫米以内的小油管的使用要求; 5、针对上述现有技术中存在的特别是满足不了 100毫米以内油管技术要求的问题，本申请人于2010年3月30日申请了一项申请号为2010101379040的主要用于制造100米以内的陶瓷管道内衬的工艺方法和装置，该申请采用在加热条件下使管道陶瓷管道高速旋转时内衬成型固化，该装置存在结构比较复杂、生产成本较高和管道内衬不大均勻问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种不仅工艺简单、操作方便、加工效率高，且耐温和耐磨性高、耐腐蚀强、不易结垢，使用寿命长，使用成本低，可节约金属材料的制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法及其装置。本发明所述一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法是
所述高分子陶瓷管道内衬主要由70-90%wt的陶瓷粉末、5-25%wt的高分子材料和 0. l-5%wt的固化剂原料组成，并按下述方法制造而成
1、先将上述原料混合搅拌形成搪涂料，
2、根据管道内衬长度、厚度和比重计算出搪涂料加入量，再将定量的搪涂料加入到密封并支撑在驱动轮上的管道内，
3、启动电机带动驱动轮，使管道在100 1000转/分钟内按先慢后快旋转，在旋转过程中使搪涂料涂覆、成型和固化，
4、完全固化后，打开管道两端，完成管道内衬制造。本发明所述高分子陶瓷搪涂工艺方法是在旋转的离心装置上(机)实现的，利用离心装置产生的离心力来实现管道内衬的涂覆、成型和固化，使内衬成型更完整，内衬厚度更均勻和致密，解决了现有技术中管道内衬采用喷涂、压涂、浸涂所存在的问题。本发明所述陶瓷粉末属于无机非金属材料中耐腐蚀的氧化物和盐类，它包括细度在100目以上的二氧化硅粉、三氧化二铝粉、氧化锆粉、硅酸锆、硅酸镁、硅酸铝、莫来石粉等；所述高分子材料为热固性树脂、如酚醛树脂、环氧树脂等；所述固化剂包括乙二胺、聚酰胺、二乙烯三胺和甲基四氢苯酐、聚酮胺等热固性树脂固化剂。为提高管道内衬的润滑性能，降低采油杆与管道之间的磨擦，延长采油杆的使用寿命，降低成本，提高生产效率，在制备搪涂料中还可加入具有润滑作用的辅料，所述辅料为硫化钼、硅油、石墨等，辅料加入量为上述原料总重量的0. 1-5%。所述管道先以100-300转/分钟的转速低速旋转1-3分钟进行内衬涂覆和成型， 而后再以300-1000转/分钟的转速高速旋转3-10分钟进行挤压固化，待管道内衬完全固化后，将管道两端密封头打开，再对管道内衬进行打磨清理。所述高分子陶瓷搪涂内衬厚度为0. 5-3毫米、维氏硬度大于500HV、抗压强度大于 250MPa、磨损率小于0. 05%、耐温度大于150 °C。本发明所述装置，它包括电动机、传动轴、联轴器、控制器、左右密封头、驱动轮，所述传动轴由多根通过联轴器相连的短轴组成，所述传动轴通过间隔设置的轴承固定在轴承座上，传动轴上间隔设置有驱动轮，在每只驱动轮所对应的管道周边设置有两只可调且对称设置的限位轮，所述传动轴中间设置有传动轮，管道两端分别用左密封头和右密封头密封，所述右密封头上设置有进料孔。本发明采用离心制造工艺方法将高分子材料和陶瓷粉末及固化剂融合的混合物搪涂在管道内壁制造成管道内衬，形成的混合物管道内衬不仅强度好、硬度高、耐高温又耐腐蚀，而且内衬厚度均勻、致密、光滑又耐磨，使用寿命长。同时该搪涂装置结构简单，操作方便，搪涂效率高，可实现规模化生产，该制造工艺方法和装置广泛适用于石油采油管、天然气采气管、压送水井管、石油和天然气输送管以及各种化工用管和各种城市用管道内衬加工。同时还可提高管道内衬的润滑性能，降低采油杆与管道之间的磨擦，延长采油杆的使用寿命。
图1是本发明所述装置的结构示意图， 图2是图1的A-A剖视结构示意图。在图中，1、左密封头2、限位轮3、管道4、内衬5、传动轮6、联轴器7、右密封头8、进料孔9、轴承10、轴承座11、驱动轮 12、传动轴 13、传动带 14、主动轮 15、电机。
具体实施例方式本发明所述工艺方法的具体实施步骤是
实施例1，先将重量比为80%且细度在200-500目的二氧化硅粉先与重量比为1的聚酰胺在容器中预混合，在制造内衬之前5分钟内再在容器中加入重量比为18%的环氧树脂粉充分搅拌混合三分钟形成搪涂料，根据内衬4长度、厚度和比重计算出搪涂料加入量，管道配装在间隔设置的六只驱动轮11上，先将管道3 —端用左密封头1密封固定，再将定量的搪涂料在规定时间内通过右密封头7上的进料孔8加入到管道内，再将管道两端密封，管道长为9. 6米，管道内径为62毫米，在每一只驱动轮位置所在的管道下部份周边对称设置有两只可调节并紧贴在管道外表面上的限位轮2，通过调节两对称的两限位轮2可使管道左右精确定位，当然在驱动轮垂直中心线上的管道两端上顶面最好再设置一只限位轮3，以防止管道在旋转时向上移动，通过控制器启动电机15，利用与电机相连的主动轮14和传动带13带动传动轮5旋转，传动轮位于传动轴中间，传动轴通过轴承9支撑在轴承座10上， 传动轴由五根短轴通过联轴器6相连组成，传动轮5通过传动轴12带动驱动轮11同步同向旋转，使管道先以150转/分钟的转速旋转1分钟，而后再以700转/分钟的转速旋转 5分钟，停止旋转再静止固化3分钟，使内衬完全固化，打开管道两端的密封头，再清理管道内的渣物，完成内衬搪涂、成型和固化。经检测，所述内衬厚度在1. 5 2毫米之间(单边)， 厚度最大偏差为0.5毫米，最大误差率为万分之零点五，内衬抗压强度为沈3 MPa，维氏硬度为543HV，磨损率0. 046%、耐温度为152 °C、耐酸性为99. 96%。实施例2，将重量比为86%且细度在1000-2500目的三氧化二铝粉先与重量比为
0.3%的乙二胺在容器中预混合，在制造内衬之前5分钟内再在容器中加入重量比为13. 7% 的酚醛树脂粉和上述三种原料总重量m的硫化钼充分混合三分钟形成搪涂料，根据内衬长度、厚度和比重计算出搪涂料加入量，所述管道长为10米，管道内径为62毫米，再利用实施例1所述的装置和制造工艺方法完成管道内衬的涂覆、成型和固化。经检测，所述内衬厚度在1. 2 1. 5毫米之间(单边)，厚度最大偏差为0. 3毫米，最大误差率为万分之零点三，内衬抗压强度为276 MPa，维氏硬度为562HV，磨损率0.024%、耐温度为168 °C、耐酸性为99. 9%ο实施例3将重量比为72%且细度在600-1000目的硅酸锆先与重量比为4%的二乙烯三胺在容器中预混合，在制造内衬之前5分钟内再在容器中加入重量比为14%的酚醛树脂粉和上述三种原料总重量3%的硅油充分混合三分钟形成搪涂料，根据内衬长度、厚度和比重计算出搪涂料加入量，管道长为9. 6米，管道内径为62毫米，再利用实施例1所述的装置和制造工艺方法完成管道内衬的涂覆、成型和固化。经检测，所述内衬厚度在1.3
1.6毫米之间(单边)，厚度最大偏差为0. 3毫米，最大误差率为万分之零点三，内衬抗压强度为沈9 MPa，维氏硬度为568HV，磨损率0.027%、耐温度为163°C、耐酸性为99. 9%。
权利要求
1.一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法，其特征在于所述高分子陶瓷管道内衬主要由70-90%wt的陶瓷粉末、5-25%wt的高分子材料和 0. l-5%wt的固化剂原料组成，并按下述方法制造而成(1)、先将上述原料混合搅拌形成搪涂料，(2)、根据管道内衬长度、厚度和比重计算出搪涂料加入量，将定量的搪涂料加入到密封的并支撑在驱动轮上的管道内，(3)、启动电机带动驱动轮，使管道在100 1000转/分钟内按先慢后快旋转，在旋转过程中使搪涂料涂覆、成型和固化，(4)、完全固化后，打开管道两端，完成管道内衬搪涂。
2.根据权利要求1所述的一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法，其特征在于所述搪涂料中加入具有润滑作用的辅料。
3.根据权利要求1或2所述的一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法，其特征在于所述陶瓷粉末为二氧化硅粉、三氧化二铝粉、氧化锆粉、硅酸锆、硅酸镁、硅酸铝或莫来石粉。
4.根据权利要求1或2所述的一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法，其特征在于所述高分子材料为热固性树脂。
5.根据权利要求2所述的一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法，其特征在于所述辅料为硫化钼、硅油或石墨。
6.一种实现权利要求1所述制造高分子陶瓷管道内衬工艺方法的装置，其特征是 它包括电动机(15)、传动轴(12)、联轴器(6)、控制器、左密封头(1)、右密封头(7)、驱动轮(11)，所述传动轴由多根短轴通过联轴器(6)相连形成，所述传动轴通过间隔设置的轴承(9)固定在轴承座(10)上，传动轴上间隔设置有驱动轮(11)，在每只驱动轮所对应的管道(3)周边下部设置有两只可调且对称设置的限位轮(2)，所述传动轴中间设置有传动轮(5)，管道两端分别用左密封头(1)和右密封头(7)密封，所述右密封头上设置有进料孔 (8)。
全文摘要
本发明分开了一种制造高分子陶瓷管道内衬的工艺方法，它主要由70-90%wt的陶瓷粉末、5-25%wt的高分子材料和0.1-5%wt的固化剂原料组成，先将上述原料混合搅拌形成搪涂料，根据管道内衬长度、厚度和比重计算出搪涂料加入量，将搪涂料加入到密封并支撑在驱动轮上的管道内，电机带动驱动轮，使管道在100～1000转/分钟内按先慢后快旋转，在旋转过程中使搪涂料涂覆、成型和固化，本发明内衬不仅强度好、硬度高、耐高温又耐腐蚀，而且内衬厚度均匀、致密、光滑又耐磨，使用寿命长。同时该装置结构紧凑简单，操作方便，搪涂效率高，可实现规模化生产，该方法和装置广泛适用于石油采油管、天然气采气管、石油和天然气输送管以及各种化工用管和各种城市用管道内衬加工。
文档编号C23D5/00GK102277571SQ20111014055
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月28日 优先权日2011年5月28日
发明者于武昌, 周承武, 杨绍军, 袁君, 袁茂豪, 袁超 申请人:袁茂豪