CN101305237A - 通过感应加热将衬里粘结在管子表面上的方法 - Google Patents

通过感应加热将衬里粘结在管子表面上的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101305237A
CN101305237A CNA2006800399693A CN200680039969A CN101305237A CN 101305237 A CN101305237 A CN 101305237A CN A2006800399693 A CNA2006800399693 A CN A2006800399693A CN 200680039969 A CN200680039969 A CN 200680039969A CN 101305237 A CN101305237 A CN 101305237A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lining
pipe
preformed
bonded
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800399693A
Other languages
English (en)
Inventor
K·D·法恩斯沃思
L·W·麦基恩
W·I·霍夫曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cranriccisto Frex Co
EIDP Inc
Original Assignee
Cranriccisto Frex Co
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cranriccisto Frex Co, EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical Cranriccisto Frex Co
Publication of CN101305237A publication Critical patent/CN101305237A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/16—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders
    • F16L55/162—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe
    • F16L55/165—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section
    • F16L55/1652—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section the flexible liner being pulled into the damaged section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/26—Lining or sheathing of internal surfaces
    • B29C63/34—Lining or sheathing of internal surfaces using tubular layers or sheathings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/06—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving heating of the applied adhesive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/16—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders
    • F16L55/162—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe
    • F16L55/165—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/16—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders
    • F16L55/162—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe
    • F16L55/165—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section
    • F16L55/1656—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section materials for flexible liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
    • F16L58/10—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics
    • F16L58/1009—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics the coating being placed inside the pipe
    • F16L58/1036—Coatings characterised by the materials used by rubber or plastics the coating being placed inside the pipe the coating being a preformed pipe
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2427/00—Presence of halogenated polymer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种通过将管子感应加热将预成型的聚合物衬里粘结在管子表面上的方法。该衬里可以包含氟聚合物。可以将衬里施加在管子的内表面或外表面上。本发明特别可用于将衬里粘结在油井管子的内表面上。因此借助于本发明的感应加热方法，可以将预成型的衬里粘结在油井管子的内表面上，其能够减少/消除油管内表面上的沥青质、石蜡和无机废料的一种或多种的沉积(堆积)。优选地，对于这些材料的至少一种而言，与未衬里的油管相比，该减少量为至少40％，优选至少50％或更多，并且对于所有这些材料而言更优选为至少40％。在本方法的一个优选实施方案中，粘结在管子表面上的预成型衬里的剥离强度为至少10磅力/英寸(10lbf/in)。在本方法的其他优选实施方案中，将底涂层或粘合助剂用于将预成型的衬里粘结在管子表面上。

Description

通过感应加热将衬里粘结在管子表面上的方法
发明领域
本发明涉及一种通过将管子感应加热将衬里粘结在管子，并且特别是油井管子的表面上的方法。感应加热将热传给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上。该衬里可以包含氟聚合物。
发明背景
用于生产和运输化学物质的管子遭受腐蚀和堵塞。这类管子的一个例子是油管，其通常大并且出于经济的原因由碳钢而不是更昂贵的耐腐蚀合金制成。腐蚀由热的地下环境导致，其中向下钻出的孔将油从深深埋藏的沉积物传到地面。存在于油中的材料例如水、硫、二氧化硫、二氧化碳通常使得其酸性，这造成管子的内表面腐蚀。即使在较冷的温度下，由于涉及到长的接触时间，因此在地面附近伸长长的距离的运输管道经历了腐蚀的影响。腐蚀的管子的替换困难并且昂贵。
对管状元件例如管子加衬里的方法是已知的；参见例如Sandt的美国专利No.2,833,686和Research Disclosure No.263060，其均描述了由作为非-可熔融加工的氟聚合物的聚四氟乙烯制成的衬里。这些参考文献均使用了氟化乙烯丙烯粘结剂，由于氟聚合物通常的非粘结性能，因此该粘结剂不能提供特别好的粘结。
用于管子的氟聚合物预成型衬里披露于Pope的美国专利No.3,462,825中。然而，在这类衬里的管子的使用中可能出现的压力和温度循环可能造成衬里弯折、从内表面上脱离，使得气体和液体聚集在衬里与壁面之间。该聚集导致在金属界面上起泡并且最终衬里弯折而限制并且可能堵塞管子的内部。
WO2005/100843披露了使用借助于包含氟聚合物和耐热性聚合物粘结剂的底涂层粘结在管子表面上的预成型氟聚合物衬里。
EP0278685使用可光固化的环氧粘合剂用于将氟聚合物粘结在金属基材上。
将希望的是具有抵抗不溶性有机材料和无机材料的沉积物并且对酸的腐蚀影响具有抗性的内表面的管子。另外希望该内表面耐用并且良好地粘结在管子上，并且当在恶劣的环境中经受这些腐蚀条件许多年时不容易弯折。
发明简述
借助于本发明，将感应加热用于衬里的管子。热从管子转移到衬里的外面，使得衬里的外面能够达到比衬里的内部更高的温度，使得在加热期间其粘结在管子上同时衬里的内部保持更冷。这使得衬里能够保持其的形状，由此限制破裂以及收缩。
此外，衬里在冷却期间具有比管子更大的收缩，这将容易使衬里从管子的内表面上脱离。感应加热的使用有助于减轻该影响。
通过防止衬里免于弯折或者从管子的内表面上脱离，根据本发明使用感应加热使得衬里粘结在管子的内表面上，由此防止气体和液体聚集在衬里与壁面之间和因此油流动路径变窄。
因此，借助于本发明的感应加热方法，可以将预成型的衬里粘结在油井管子的内表面上，其能够减少/消除油管内表面上的沥青质、石蜡和无机废料的一种或多种的沉积(堆积)。优选地，对于这些材料的至少一种而言，与未衬里的油管相比，该减少量为至少40％，优选至少50％或更多，并且对于所有这些材料而言更优选为至少40％。这些百分比减少量可以通过管子内堆积数量的周期性测量或者仅仅通过在必须关闭油井以清理之前观察增量超过生产时间的两倍而确定。这些沉积减少通过与未衬里的油管相比增加的腐蚀保护优点来实现。本发明的衬里管子减少的沉积性能与具有与油接触的环氧树脂内衬里的环氧树脂衬里的油管得到的结果相对。
因此，根据本发明，提供了一种将包含聚合物的预成型衬里粘结在管子的内表面上的方法，其包括将管子感应加热以传热给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上。
本发明的感应加热方法尤其可用于将由氟聚合物制成的预成型衬里粘结在管子的内和/或外表面上。因此，进一步根据本发明，提供了一种将预成型的衬里粘结在管子表面上的方法，其中该衬里在一个实施方案中包含可熔融加工的氟聚合物并且在另一个实施方案中包含非-可熔融加工的氟聚合物，该方法包括将管子感应加热以传热给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上。另外，本发明的感应加热方法提供了这样的管子，其中粘结在管子表面上的预成型衬里具有至少10磅力/英寸(10lbf/in)，优选至少15磅力/英寸(15lbf/in)并且更优选至少20磅力/英寸(20lbf/in)的剥离强度。
本发明的感应加热方法还特别可用于将包含聚合物的预成型衬里粘结在油井管子的内表面上。因此，根据本发明，提供了一种将预成型的衬里粘结在油井管子的内表面上的方法，其包括将管子感应加热以传热给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上。
发明详述
本发明旨在一种通过感应加热将包含聚合物的预成型衬里粘结在管子的内表面上的方法。根据本发明，将预成型的衬里粘结在管子的内表面上，或者在某些实施方案中可以将其粘结在管子的内和/或外表面上。尽管本文中的论述集中于插入管子内的预成型衬里，但本领域那些技术人员也将发现的是至少在如下所述的可熔融加工的实施方案中，可以将预成型的衬里插入：1)管子的外表面上、2)作为套管插入管子的外面，或者3)这两者。预成型的衬里将可用于降低环境的腐蚀影响，尽管在管子内部和外部遇到的环境不同。从管子的内部到外部预成型衬里的位置变化或者在管子外部增加另外的预成型层将仅仅为本披露内容的附加实施方案并且将不偏离本发明的精神。
特别地，管子可以是油传输管或油管。在油运输管道或向下钻出的油井管道中，本发明的油管可被用作这些管子的继续，然而理解的是本发明的管子不被如此限制。油管通常是大的，其具有至少2in(5cm)并且有时大至6in(15.24cm)的内径和至少10ft(3m)，更通常至少20ft(6.1m)的长度并且通常为至少30ft(9.1m)的长度。
管子通常由硬的金属制成，尽管它们可以由柔软的金属管材制成。出于经济的原因，它们通常由碳钢制成并且同样容易遭受来自油中的酸性物质的腐蚀性侵蚀，除非受到耐腐蚀涂料的保护。在本发明中，将耐腐蚀并且具有优良释放特性的预成型衬里施加在管子的内表面上。对于由其他基材例如铝、不锈钢和其他耐腐蚀合金制成的管子而言，也观察到有利的效果。
尽管根据本发明制造的油管的相对尺寸大，但衬里和如果使用的话，底涂层或粘合剂的厚度十分小。在一个优选实施方案中，预成型的衬里通常具有约20密耳-约250密耳(500-6250微米)、更优选约30密耳-约200密耳(750-5100微米)、甚至更优选约20密耳-约100密耳(500-2500微米)，并且最优选30-100密耳(750-2500微米)的厚度。如果使用，粘合剂或底涂层仅仅需要足够厚以将预成型的衬里粘结在油管的内表面上。例如，当使用底涂层时，底涂层具有5-100微米，并且优选10-30微米的厚度，这足以将预成型的衬里粘结在管子的内表面上。
除了通过粘结在管子内表面上之外的其上未负载衬里的该管子的内表面的巨大需要高的粘结完整性。另外，变化的温度、压力和甚至机械接触的条件可能造成衬里从内表面上分离、导致腐蚀保护丧失并且如果衬里破裂的话，可能甚至非-粘性保护。此外，衬里的分离可能导致衬里破裂，造成减少的流动或者甚至堵塞。
因此根据本发明，可以使用粘合剂或底涂层以提供预成型的衬里对管子内表面的粘结，尽管在某些条件下可以不使用粘合剂或底涂层将衬里粘结。术语粘合或粘结是指如下面将在实施例中描述的，衬里通过90°剥离试验。可以通过本发明获得的剥离强度为至少10磅力/英寸(10f/in)、优选至少15磅力/英寸(15lfb/in)并且更优选至少20磅力/英寸(20lbf/in)。如果使用粘合剂，则粘合剂可以选自能够在升高的温度下固化的各种材料。在一个优选实施方案中，粘合剂是热固性粘合剂。粘合剂可以是环氧化物。不含挥发性溶剂的环氧化物特别适用于本发明，因为没有挥发物将在管壁与衬里之间释放/收集。用于本发明中的热固性粘合剂在小于预成型衬里中的聚合物熔点至少50℃，优选至少75℃并且更优选至少100℃的温度下固化。热固性粘合剂优选是环氧化物。
另外，希望使用在相对低温下固化的热固性环氧化物。环氧化物固化温度通常小于500°F(260℃)并且可以更低。因此一般而言，环氧化物在比氟聚合物底涂层更低的温度下处理以使得使用粘合剂实施方案所需的最大温度低于使用底涂层实施方案所需的那些。当冷却时，这变成减小的收缩力。
可用于本发明的可商购获得的环氧化物的例子是
Figure A20068003996900071
A359。该环氧化物是由Bondmaster市售的单组分热固性环氧化物。固化周期为在100℃下90分钟-200℃下40秒。该环氧化物装有铝并且具有稠的糊剂稠度。工作温度范围为-40至356°F(-40至+180℃)。
适用于本发明的其他粘合剂包括，但不限于，硅酮、聚酰胺、聚氨酯和丙烯酸基体系。另外，在本发明中可能希望使用特别包含氟聚合物的底涂层代替粘合剂以进行衬里的粘结。
在本发明的某些实施方案，包括油井管子实施方案中，预成型的衬里可以包含氟聚合物。氟聚合物选自三氟乙烯、六氟丙烯、单氯三氟乙烯、二氯二氟乙烯、四氟乙烯、全氟丁基乙烯、全氟(烷基乙烯基醚)、偏氟乙烯和氟乙烯的聚合物和共聚物及其的共混物，以及这些聚合物与非氟聚合物的共混物。
在一个实施方案中，用于本发明中的氟聚合物可熔融加工。可熔融加工是指聚合物可以熔融态加工(即由熔体制成展现出足够的强度和韧度以可用于它们的预期目的的成型制品例如薄膜、纤维和管子等)。这些可熔融加工的氟聚合物的例子包括四氟乙烯(TFE)和至少一种氟化可共聚单体(共聚单体)的共聚物，该可共聚单体以足以将共聚物的熔点显著降低低于TFE均聚物-聚四氟乙烯(PTFE)的熔点，例如降低至不大于315℃的熔融温度的数量存在于聚合物中。这类氟聚合物包括聚氯三氟乙烯、四氟乙烯(TFE)的共聚物或者铝三氟乙烯(CTFE)的共聚物。优选的TFE的共聚单体是具有3-8个碳原子的全氟烯烃，例如六氟丙烯(HFP)和/或其中线型或支化的烷基包含1-5个碳原子的全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。优选的PAVE单体是其中烷基含有1、2、3或4个碳原子的那些，并且该共聚物可以使用几种PAVE单体制备。优选的TFE共聚物包括FEP(TFE/HFP共聚物)、PFA(TFE/PAVE共聚物)、TFE/HFP/PAVE一其中PAVE是PEVE和/或PPVE和MFA(其中PAVE的烷基具有至少两个碳原子的TFE/PMVE/PAVE)。
通过将一定数量的共聚单体引入共聚物以提供通常具有根据ASTM D-1238在作为特定共聚物的标准的温度下测量为约1-100g/10min的熔体流动速率的共聚物而制备可熔融加工的共聚物。一般而言，在372℃下通过如美国专利4,380,618中描述的那样改进的ASTMD-1238方法测量，熔体粘度将为102Pa·s-约106Pa·s，优选103-约105Pa·s。另外的可熔融加工的氟聚合物是乙烯或丙烯与TFE或CTFE的共聚物，特别为ETFE、ECTFE、PCTFE、TFE/ETFE/HFP(也已知为THV)和TFE/E/HFP(也已知为EFEP)。另一些有用的聚合物是聚偏氟乙烯(PVDF)成膜聚合物和偏氟乙烯的共聚物以及聚氟乙烯(PVF)和氟乙烯的共聚物。
在另一个实施方案中，聚四氟乙烯(PTFE)，包括不可熔融加工的改性PTFE可与可熔融加工的氟聚合物一起使用或者代替该氟聚合物。改性的PTFE是指含有少量提高烘焙(熔化)期间成膜能力的共聚单体改性剂，例如全氟烯烃，特别为六氟丙烯(HFP)或全氟(烷基乙烯基)醚(PAVE)，其中烷基含有1-5个碳原子，优选全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)的PTFE。这些改性剂的数量将不足以赋予给PTFE熔体加工能力，通常不超过0.5mol％。并且为了简单，PTFE可以具有单个熔体粘度，通常为至少1x109Pa·s，但可以使用具有不同熔体粘度的PTFE的混合物形成氟聚合物组分。该高熔体粘度表明PTFE不会以熔融态流动并且因此不可熔融加工。应该注意的是当将PTFE用作预成型的衬里时，将优选使用粘合剂或底涂层。
在本发明的一个实施方案中，使用底涂层代替粘合剂将预成型的衬里粘结在管子上。该底涂层可以包含氟聚合物。该氟聚合物可与上面相对于用于预成型衬里的氟聚合物描述的相同。
底涂层中的一种优选组分是耐热性聚合物粘合剂，其的存在使得底涂层能够粘结在管子的内表面上。该粘合剂组分由当加热至熔化时成膜并且同样热稳定的聚合物组成。该组分在底涂层应用中被公知为用于非粘性成片、用于将含有氟聚合物的底涂层粘结在基材上和用于在底涂层内成膜并且作为底涂层的一部分。该氟聚合物本身对金属管子的内表面具有极少或者没有粘合性。该粘合剂通常是不含氟的并且仍然粘结在氟聚合物上。
该非-氟化热稳定聚合物粘合剂的例子包括聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚芳基醚酮、聚醚酰亚胺和通常被已知为聚苯醚(PPO)的聚(1，4(2，6-二甲基苯基)氧化物)。这些聚合物也是不含氟的并且是热塑性的。所有这些树脂在至少140℃的温度下热稳定。聚醚砜是一种具有至多190℃的持续使用温度(热稳定性)和220℃的玻璃转化温度的无定形聚合物。聚酰胺酰亚胺在至少250℃的温度下热稳定并且在至少290℃的温度下熔融。聚苯硫醚在285℃下熔融。聚亚芳基醚酮在至少250℃下热稳定并且在至少300℃的温度下熔融。当将底涂层组合物作为液体介质涂覆时，当将底涂层干燥并且烘焙以及与将随后涂覆的氟聚合物层一起烘焙以形成基材的非粘性涂层时，上述的粘合性能将表现出来。
在涂覆底涂层之前，在处理以除去其的杂质和溶剂溶液之后可以将该聚合物粘合剂作为内涂层涂覆在管子内表面上。所得的干燥的聚合物粘合剂薄膜可以进一步增强底涂层对管子内表面的粘合性。
为了简单，可以仅使用一种粘合剂树脂以形成本发明的底涂层组合物的粘合剂组分。然而，也考虑将多个粘合剂树脂用于本发明，尤其是当需要某些最终应用性能例如柔性、硬度或腐蚀保护时。常用的组合包括PAI/PES、PAI/PPS和PES/PPS。
其他组分可存在于底涂层中，例如颜料、填料、高沸点液体、分散助剂和表面张力改性剂。
底涂层优选是液体基的。底涂层的液体基质优选是有机溶剂。尽管在一些应用中可以使用水基底涂层，但溶剂的使用阻止了在管子内表面上铁锈的产生，其可能影响底涂层对管子表面的粘合性。
使得底涂层成为液体组合物的优选液体是在其中作为颗粒存在的氟聚合物分散并且聚合物粘合剂作为分散的颗粒或者溶剂中的溶液存在的一种或多种溶剂。该有机液体的特性将取决于聚合物粘合剂的特性和是否需要其的溶液或分散液。这类液体的例子尤其包括N-甲基吡咯烷酮、丁内酯、甲基异丁酮、高沸点芳族溶剂、醇、其的混合物。有机液体的数量将取决于特定的涂覆操作所希望的流动特性。
溶剂应该具有50-200℃的沸点，以使得在室温下不会过多挥发但在小于氟聚合物的烘焙温度的合理升高温度下蒸发。底涂层的厚度由使用选择的特定底涂层组合物的经验，包括其的氟聚合物和聚合物粘合剂浓度以及存在的溶剂的相对数量确定。油管的底涂层优选具有5-100微米，优选10-30微米的厚度。优选地，基于溶剂、氟聚合物和聚合物粘合剂的组合重量，底涂层含有40-75wt％的溶剂。当将底涂层作为液体涂覆在管子表面上时，在插入预成型的衬里之前当干燥时除去溶剂。
粉末涂料也可被用于底涂层。包含全氟聚合物和聚合物粘合剂，其中这些组分在多组分颗粒中彼此关联的合适的粉末涂料组合物的例子披露于美国专利6,232,372和6,518,349中。当将底涂层作为干燥粉末涂覆时，当将底涂层烘焙时粘合性能变得明显。
预成型的氟聚合物薄膜可由熔融加工的聚合物通过公知的熔融挤出方法成型而制备，例如优选的ETFE、FEP和PFA薄膜。另外，氟聚合物薄膜可由作为氟聚合物的溶液或分散液的液体组合物通过压延或者通过塑化熔融挤出方法而形成。例子包括聚偏氟乙烯或者其的共聚物和三聚物以及丙烯酸作为主要组分的共混物。PVF是一种可以通过塑化熔融挤出形成薄膜的半结晶聚合物。尽管在低于100℃的温度下没有用于PVF的商业溶剂，但在升高的温度下使用潜性溶剂例如碳酸丙烯、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、环丁砜和二甲基乙酰胺将聚合物溶剂化，这造成颗粒凝聚并且允许包含潜性溶剂的薄膜挤出，该潜性溶剂可以通过干燥除去。
在一个尤其优选的实施方案中，油管的内表面具有形成相对于管子的水、溶剂和氧气渗透的机械阻隔的阻隔层。该阻隔层位于底涂层与预成型的衬里之间。阻隔层具有约1-约10密耳(25-254微米)的典型厚度。优选地，阻隔层包含氟聚合物和对化学侵蚀相对惰性的片状填料颗粒。阻隔层的氟聚合物与上面相对于用于预成型衬里的氟聚合物描述的相同。基于阻隔层的总干重，颗粒以约2-约10wt％的量存在。在喷涂中，颗粒会与管子的内表面平行排列。由于氧气、溶剂和水不能通过颗粒本身，因此排列的颗粒的存在进一步降低了通过形成的聚合物薄膜的渗透速率。典型的片状填料颗粒的例子包括云母、玻璃片和不锈钢片。在本发明范围内的还有在有或没有中间的阻隔层的存在下预成型的衬里可以包含片状填料颗粒。在该实施方案中，基于预成型衬里的重量，颗粒以2-约10wt％的量存在于预成型的衬里中。这些颗粒容易在传统的挤出过程期间在预成型衬里的制造中排列并且有助于在管子内表面上形成的衬里的渗透抗性。
阻隔层的填料组分的片状颗粒优选为云母颗粒，包括涂覆有氧化物层例如氧化铁或氧化钛的云母颗粒。这些颗粒具有约10-200微米，优选20-100微米的平均颗粒尺寸，不超过50％的薄片颗粒具有超过约300微米的平均颗粒尺寸。涂覆有氧化物层的云母颗粒是描述于美国专利No.3,087,827(Klenke和Stratton)；3,087,828(Linton)和3,087,829(Linton)中的那些。
描述于这些专利中的云母涂覆有钛、锆、铝、锌、锑、锡、铁、铜、镍、钴、铬或钒的氧化物或含水氧化物。也可以使用涂覆的云母的混合物。
在一个优选的实施方案中，本发明的预成型薄膜中的氟聚合物优选选自聚氟乙烯(PVF)、氟化的乙烯/丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、聚偏氟乙烯以及聚偏氟乙烯和丙烯酸聚合物，优选非氟聚合物的丙烯酸聚合物的共混物。如果在本发明中使用，底涂层和阻隔层中的氟聚合物优选独立地选自可熔融加工的氟化乙烯/丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物，和四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物。
衬里的熔融温度将根据其的组成而变化。熔融温度是指在衬里的DSC分析中获得的峰吸收度。举例来说，四氟乙烯/全氟(丙基乙烯基醚)共聚物(TFE/PPVE共聚物)在305℃下熔融，而四氟乙烯/六氟丙烯(TFE/HFP共聚物)在260℃下熔融。四氟乙烯/全氟(甲基乙烯基醚)/全氟(丙基乙烯基醚)共聚物(TFE/PMVE/PPVE共聚物)具有在这些熔融温度之间的熔融温度。
如果使用，底涂层、预成型衬里和阻隔层中的氟聚合物可以相同或不同，只要当将在下面描述的那样将管子加热时它们彼此粘结。当氟聚合物组成或熔点相似时，获得充分的层间粘合。在一个尤其优选的实施方案中，预成型的衬里基本由全氟聚合物组成，即是纯的全氟聚合物。在该实施方案中，底涂层也可以包含全氟聚合物。底涂层和预成型的衬里中的全氟聚合物优选独立地选自：(i)四氟乙烯与全氟烯烃的共聚物，该全氟烯烃含有至少3个碳原子，和(ii)四氟乙烯与至少一种全氟(烷基乙烯基醚)的共聚物，该烷基含有1-8个碳原子。另外的共聚单体可以存在于共聚物中以改变性能。当全氟聚合物的其中一种是共聚物(i)并且另一种是共聚物(ii)时，也获得了充足的层间粘合。当将可熔融加工的氟聚合物用于预成型的衬里时，可以通过公知的熔融挤出方法成型而制备预成型的衬里，作为例子，优选ETFE、FEP和PFA衬里。另外，预成型的衬里可由氟聚合物的溶液或分散液的流体组合物通过压延或者通过塑化熔融挤出方法而制备。例子包括聚偏氟乙烯或其的共聚物和三聚物与丙烯酸树脂作为主要组分的共混物。PVF是一种可以通过塑化熔融挤出形成预成型衬里的半结晶聚合物。尽管在低于100℃的温度下没有用于PVF的商业溶剂，但在升高的温度下使用潜性溶剂例如碳酸丙烯、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、环丁砜和二甲基乙酰胺将聚合物溶剂化，这造成颗粒凝聚并且允许包含潜性溶剂的薄膜挤出，该潜性溶剂可以通过干燥除去。
当将非-可熔融加工的氟聚合物用于预成型的衬里时，该衬里可以例如通过一些方法，包括描述于美国专利No.2,685,707中的糊剂挤出而制备。在糊剂挤出中，通过将PTFE细粉末与在25℃下具有至少0.45厘泊粘度并且在随后的挤出条件下为液体的有机润滑剂混合而形成糊剂挤出组合物。PTFE吸收润滑剂，得到干燥的压力凝聚糊剂挤出组合物，该组合物也被称为润滑的PTFE细粉末。在通常在20-60℃的温度下预成型的糊剂挤出期间，将润滑的细粉末强制通过模具以形成润滑的未加工的挤出物。然后通常在100-250℃的温度下将润滑的未加工的挤出物加热以制得挥发物并且将润滑剂从挤出物中分离。在大多数情形中，将干燥的挤出物加热至接近或高于PTFE的熔点，通常为327℃-500℃的温度以将PTFE烧结。
作为选择，可以将粒状PTFE均衡地模塑或者冲压挤出成管状衬里并且装配到管外壳中以形成预成型的衬里。在该实施方案中，将衬里加工至稍微大于其装入其中的钢外壳的内径(I.D.)的尺寸。厚度通常为50-120密耳。优选将衬里通过缩减模具拉伸成其上涂覆有粘合剂或底涂层的管子。程序化的加热周期使钢外壳内的衬里松弛，导致密合的衬里装配。
根据本发明的方法以下列方式制造管子。一般而言，制造和提供的管子例如油管将在内部的相对光滑的表面上具有防腐涂料(防锈剂)以提供防锈性。可以将管子内表面清洁并且然后例如通过喷砂而变粗糙，由此去掉这种可能影响粘合的杂质表面并且提供用于衬里的更粘性表面。可以使用传统的皂和清洁剂。可以首先通过在空气中在高温-800°F(427℃)或更大的温度下烘焙将管子清洁。然后优选用研磨颗粒例如砂或氧化铝将清洁的内表面喷砂或者可以例如通过化学蚀刻而变粗糙以形成粗糙的表面而提高衬里的粘合性。喷砂足以除去可能存在的任何锈尘，由此进行内表面的清洁。衬里粘合所希望的粗糙可以表征为1-75微米的平均粗糙度。
根据本发明，如果使用粘合剂，可以将粘合剂涂覆在预成型衬里的外面并且将衬里插入管子。作为选择，可以将粘合剂或底涂层涂覆在管子的内表面上并且将衬里插入管子。作为特定例子，在该底涂层实施方案中，通过从喷嘴在管子的末端沿着管子的纵轴延伸到管子内部喷射液体基组合物而将底涂层组合物涂覆在清洁的喷砂的管子内表面上。优选将底涂层组合物涂覆在加热的管子上以防止渗化、滴漏和沉降。一般而言，将管子预先加热至110-125°F(43-52℃)，但可以使用更高的温度，只要它们低于组合物的溶剂的沸点约20°F。喷射在管子的远端开始并且当喷涂液体基涂料时沿着管子的纵轴向后移动，直到涂覆整个内表面。在其的末端具有喷嘴的管子沿着其的长度并且在管子内的轴向位置上由沿着管子长度设置的滑板元件支承。当管子和其的喷嘴从管子上缩回时，滑板元件沿着管子的内表面滑动，留下底层的内表面敞开以容纳喷射的涂料。
在涂覆粘合剂之前，或者如果将粘合剂涂覆在管子内表面上，则在将衬里插入管子之前可以将预成型衬里的表面处理。该处理可以包括蚀刻，其包括化学或机械蚀刻。特别地，化学蚀刻将一些氟从表面上除去，留下可以被环氧化物、其他粘合剂等润湿的表面。可以使用钠氨水蚀刻来完成蚀刻。用于提高预成型衬里的粘合性的其他表面处理包括火焰处理、电晕放电处理和等离子体处理，所有这些描述于Schiers，“ModernFluoropolymers”，Wiley Series in Polymer Science，1997中。将注意的是还有其他商业方式处理或蚀刻氟聚合物，并且本发明不限于本文中论述的那些方式。
在“滑动配合”实施方案中，预成型的衬里为这样的管状-管子的外径稍微小于将被衬里的管子的内径。这使得衬里自由地滑入管子。当加热时，衬里将膨胀并且牢固地粘结在管子的内部。
在某些其他实施方案中，预成型的衬里为这样的管状一管子的外径稍微大于将被衬里的管子的内径。在一个优选实施方案中，预成型的衬里的初始外径比管子的内径大约10-15％。在一个更优选实施方案中，根据美国专利3,462,825(Pope等)的教导通过以下方式将预成型的衬里涂覆在管子内表面上：夹住衬里的一端、将衬里拉伸成机械减小外径的油管、放出衬里并且使衬里膨胀成与管子内表面的粘合剂或底涂层(如果存在，或者阻隔层)紧密接合。减小外径的一种优选方法是如Pope等教导的那样通过减小模具将衬里拉伸成油管。减小管状衬里的直径以使得可以将其拉伸成更小内径的油管的选择性方式包括：1)如Vloedman的USP5,454,419描述的那样在张力下拉伸管状衬里，以使得衬里的长度增加并且衬里的直径减小，或者2)通过类似于加拿大专利1241262(Whyman等)描述的那些的直径减小辊子拉伸管状衬里。在每一情形下，一旦将管状衬里插入油管，则将其放出，使得该衬里膨胀成与管子内表面的粘合剂(如果存在，或者阻隔层)紧密接合。
制造衬里的管子的选择性方法被称为锻造。在该实施方案中，预成型的薄膜优选为管状衬里的形状-管子的外径小于待衬里的管子的内径。在一个优选实施方案中，管状衬里的初始外径比管子的内径小约10-15％。锻造包括通过使用锻造设备例如Abby Etna旋转锻造机机械减小衬里周围钢管的直径，该锻造机通过锤击施加给管子充足数量的力，例如施加2400次冲击/分钟以使得管子装配在衬里周围。正如前述方法中那样，在衬里插入其中之前将管子底涂。在插入衬里并且在衬里周围将管子向下“锻造”之后，将管子加热。
取决于衬里的特性(壁厚、％减小率和确切的材料组成)，可以需要热循环以使衬里相对于管壁松弛/重新膨胀。例如，在没有通过感应加热而加热的情况下，PTFE可能不能完全重新膨胀。
在将衬里插入管子之后，然后将管子加热以将粘合剂或如果使用，底涂层加热，或者将衬里加热以将衬里粘结在管子内表面上。通过感应加热而加热管子，该感应加热被施加给管子以将管子加热。借助于使高频率电流通过工件周围的线圈而实现金属组件(工件)的感应加热。这反过来导致在工件中的高频率电磁场。该场在工件中引起电流并且工件对电流的电阻造成工件加热。(应该理解的是本发明不限于任何特定的形状或线圈，或者相对于工件的任何特定的线圈位置，只要线圈的形状和位置使得线圈中的电流变化在工件中导致所需的电磁场。)
本领域那些技术人员还将想到的是本发明的加热机理不限于感应加热。例如，暴露于足以加热的任何热源下或者在某些情形中仅仅熔融衬里的外皮(与管子接触)而不熔融衬里的剩余部分将是合适的。这些还可以包括，但不限于例如，火焰处理和高温电阻炉。可以使用的仍然另一些热源包括来自气体燃烧的间接加热器的热。非常短持续时间的热源也将实现该目的。这些强烈热源的详细例子将包括，但不限于，氧乙炔火炬和二硅化钼加热元件(可作为Kanthal Super 33加热元件从Kanthal Corporatiojn，Bethel，Connecticut获得)。
在这种布置中，可以实现非常精确的温度控制。这是因为烘炉温度的适度变化将导致在衬里表面上小的温度差异。所需的烘炉温度则将从经验上通过调节管子移动通过加热区的速度和该区的温度而确定。
该技术被成功地用于制造单丝(参见例如DuPont的Anderson等的USP4,921,668和DuPont的Fish等的5,082,610)，但直到现在未被用于衬里管子。加热机理的这些和其他这类变化可以全部被作出，只要不偏离本发明的精神。
管子中的热足以造成衬里相对于管子的内表面膨胀并且使衬里粘结在管子表面上。取决于使用的粘合剂，加热可以足以固化粘合剂。例如，环氧化物当它们被加热时固化，但其他粘合剂可能不会固化。在该情形下，可以将衬里充分加热以将其粘结在管子的内表面上，但不将其熔融。
最大的管子温度根据使用的特定粘合剂或底涂层组成而变化，并且可以至多为700°F，该温度范围的下限为200°F(93℃)。粘结温度取决于预成型衬里的特定组成。在底涂层实施方案中，对于PFA、FEP或PTFE衬里而言，通过感应加热将管子加热至500-700°F(260-371℃)的温度。对于ETFE而言，将管子加热至500-630°F(260-332℃)的温度。粘结时间将取决于使用的加热温度，但对于感应加热而言暴露在最大温度下的时间通常为几秒的范围内。
当使用底涂层时，在插入衬里并且将预成型的衬里粘结在底涂层上之前，底涂层由干燥的液态或粉末态固化成固体薄膜。该固化将通常包括依次或同时将底涂层和预成型的衬里加热。即是说，视情况将底涂层/预成型的衬里界面或者底涂层/阻隔层/预成型的衬里界面一起充分熔融以将预成型的衬里牢固粘结在底涂层上。加热时间和温度必须足以在预成型的衬里与底涂层或阻隔层之间实现牢固的熔融键。一般而言，通过仅仅将层充分加热至底涂层的熔融温度之上而进行加热，以造成底涂层流动并且与预成型的衬里熔合。底涂层如果作为液体基组合物涂覆时可能仅仅需要例如通过干燥而部分固化并且可能部分熔融，当与预成型的衬里熔融粘结时出现完全固化。
在本发明的感应加热方法的底涂层或粘合剂实施方案中，管子在1-30英寸/分钟，优选10-20的扫描速度下在加热感应线圈附近移动。作为选择，加热感应线圈在该速度下在管子附近移动。
根据本发明的方法，在加热步骤之后，然后将管子冷却。冷却速率可以不同的方式控制。冷却的选择包括1)室温空气冷却或2)通过冷却环、喷水等。
借助于本发明的感应加热方法，管子可以沿着加热感应线圈移动或者反之亦然，使得我们可以不需要大体积的需要大的资金投资的标准对流烘箱而加工大的管子。此外，本发明的方法使得衬里能够在现场粘结，这允许了现场的构造或修复，这显著增加了施加衬里的灵活性。
尽管在理论上大于管子的膨胀，但在加热步骤期间预成型衬里的膨胀受到将衬里加热至熔融或接近熔融条件的松弛影响的限制。当管子冷却时，预成型的衬里有收缩的趋势。在冷却期间衬里的收缩从该松弛的条件开始并且然后超过管子的收缩。在该条件下，惊奇的是在冷却期间衬里的粘结保持其的完整性。不可预期地，粘合剂或底涂层(如果存在，和阻隔层)与预成型衬里之间的夹层粘合性足以防止衬里从粘合剂或底涂层或阻隔层上拉下。在本发明中，通过耐分离的粘结的衬里和未粘结的衬里的弯曲特性改进现有技术的用于管子衬里的膨胀配合。
在其中衬里的粘结差的现有技术体系中，气体能够透过衬里而腐蚀管子并且从薄膜的金属界面侧对衬里施加压力。这导致在金属界面上起泡并且衬里最终弯曲而限制并且可能堵塞管子的内部。本发明的管子能够阻止气体和蒸汽的渗透并且抵制在管子和底涂层/衬里或粘合剂/衬里的界面上化学物质的积聚，极大地阻碍了严重的失效。此外，本发明的管子的预成型衬里足够厚并且没有缺陷，将腐蚀材料到管子内表面的通道最小化。
因此，出于所有前述原因，本发明的管子能够承受苛刻的采油条件。这些管子能够承受典型的油箱条件，该条件为至少约250°F(121℃)和7,500psi(52MPa)，275°F(135℃)和10,000psi(69MPa)是十分常见的。本发明的管子还能够承受在一些高温/高压油箱中存在的高至350°F(177℃)和20,000psi(138MPa)的条件。本发明还可用于在化学加工工业(CPI)，尤其是在其中遇到例如上述那些的温度的那些应用中的管子。在CPI中，使用至少约350°F(177℃)并且甚至高至400°F(204℃)的温度。由于它们的结构，即底涂层和厚的预成型层与任选的之间的阻隔层，和它们对管子内表面强的粘结性，因此本发明的优选实施方案的管子表现出对腐蚀性化学物质的优良渗透抗性。对于连续设备而言，本发明的衬里的管子能够承受上述条件，例如至少30天，优选至少60天并且更优选至少12个月。
预成型的衬里不可透过油中存在的腐蚀材料并且展现出对油的非粘结表面，由此油中存在的不溶性有机材料不会粘结在衬里上并且避免了油流动的限制和堵塞。另外，本发明的预成型衬里能够对油管提供绝缘以减轻从热的地下条件到较冷的地面效应的变化，由此抵抗不溶的有机和无机材料的沉积。另外，本发明的预成型衬里具有提高的对油中含有的砂和岩石的耐磨性和对在管子内表面上工具刮擦的影响的抵抗性，当将这些仪器放入井中用于各种测量或服务工作时。本发明的预成型衬里抵抗渗透和水。
由于所有上述优点，因此与不存在衬里的油管内表面相比，本发明能够将沥青、石蜡和无机水垢的至少一种的沉积减少至少40％，并且优选至少50％。与在管子的内表面上仅仅用环氧树脂衬里的管子相比，也作出了这些减少。
实际上，已经实现了至少60％、70％、80％并且甚至至少90％的减少。优选地，这些减少适用于沉积材料的至少两种，并且更优选适用于它们中的全部三种。因此根据本发明，还提供了一种与不存在衬里的油管内表面相比，将硬油井管中沥青、石蜡和无机水垢的至少一种的沉积减少至少40％的方法。另外，该预成型衬里向管子的内表面提供了腐蚀保护。
实施例
样品制备和测试方法
粘合性测试
采用ASTM D 6862-04“用于粘合剂的90度剥离试验的标准测试方法”的改进形式进行粘合性测试。试验装置与该ASTM中描述的相同。该装置使得在整个试验期间在预成型衬里与基材(碳钢管)之间能够保持90°角。试验样品是从样品管上垂直切割的3/8”-1/2”宽的条。试验样品各自为～12英寸长。剥离强度(lbf/in)在至少3英寸上测量(如ASTM D 6862-04中建议的忽略至少第一个1英寸的剥离)并且作为平均值报导。当与在比较例中不通过感应加热而加热制备的基材管相比时，在本发明的实施例中具有非粘性衬里的基材管的优良粘合性是明显的。该比较概述于表5中。如上所述，通过本发明可以实现的剥离强度为至少10磅力/英寸(10lbf/in)，优选至少15磅力/英寸(15lbf/in)，并且更优选至少20磅力/英寸(20lbf/in)。
实施例中形成的底涂层具有以下预烘焙组成：
表1-底涂层
  组分   底涂层
  wt％
  氟聚合物
  FEP   12.5
  聚合物粘合剂
  聚酰胺酰亚胺   1.1
  聚醚砜   7.6
  聚苯硫醚
  溶剂
  NMP*   47.8
  其他有机物**   20.1
  水
  颜料   9.9
  分散剂   1.0
  总计   100
*NMP为N-甲基-2-吡咯烷酮
**其他有机物可以包括溶剂例如MIBK(甲基异丁酮)，烃例如重质石脑油、二甲苯等，糠醇、三乙醇胺或其混合物。
FEP：含有11.1-12.4wt％HFP、平均颗粒尺寸为8微米并且通过ASTMD-1238方法在372℃下测量的熔体流动速率为6.5-7.5g/10min的TFE/HFP氟聚合物。
实施例中形成的阻隔层具有以下预烘焙组成：
表2-阻隔层
  组分   阻隔层
  A
  wt％
  PFA   41.2
  丙烯酸增稠剂   1.1
  溶剂
  水   42.8
  甘油   8.3
  其他有机物**   1.1
  颜料
  云母**   3.9
  锡金属   1.2
  表面活性剂   0.4
  总计   100
***云母是红色的
PFA：含有3.2-4.1wt％PPVE、具有1.7-2.1g/10min的熔体流动速率和35微米的平均颗粒尺寸的TFE/PPVE氟聚合物树脂。
以下实施例中形成的粘合剂层由可商购获得的已知为
Figure A20068003996900201
A-359的环氧化物组成并且具有以下组成：
表3-粘合剂层
  组分   粘合剂层
  Wt％
  DGEBA环氧树脂   30-60
  铝   10-30
  矿物填料、固化剂、改性剂   1-10
DGEBA：双酚A二缩水甘油醚
实施例中的预成型聚合物衬里具有以下组成：
表4-预成型的衬里层
Figure A20068003996900202
在以下实施例中，用于粘结预成型衬里的基材是具有3英寸内径(ID)的碳钢管。该管的内部用40砂砾氧化铝喷砂至约70-125微英寸(1.8-3.2微米)Ra的粗糙度。液体底涂层和阻隔涂层通过使用喷枪-可从位于Glendale Heights，IL的DeVilbiss获得的型号MSA-510涂覆。预成型的衬里在可熔融加工的氟聚合物的情形中可以通过熔体挤出而制造，或者在非-可熔融加工的氟聚合物的情形中通过其他标准加工技术，包括锤击挤出、糊剂挤出或者均衡模塑而制造。用于制造衬里的特定技术不影响粘结结果。
出于实际原因，通过两种不同技术将预成型的衬里涂覆在管子的内表面上。在不包括粘合剂或底涂层和阻隔层的实施例中，根据美国专利3,462,825(Pope等)的教导将衬里涂覆在管子的内表面上。在这些情形中，预成型的衬里具有比管子的内径(ID)稍微更大(～5％)的外径(OD)。将管子在一端夹住并且拉伸到机械减小外径的管子中。一旦处于管子内部，则将衬里释放并且使其膨胀至与管子或底涂层和如果存在的阻隔层紧密接合。在以下实施例中，该技术将被称为“干涉衬里”。
在包括粘合剂例如环氧化物的实施例中，将衬里制成具有比管子的内径稍微更小的外径，以使得其可以自由地滑入管子而不使用机械减小设备。在以下实施例中，将衬里插入管子的该技术将被称为“滑动配合”。
比较例A-钢基上的PFA
通过干涉衬里将～1300微米(50密耳)厚度的PFA衬里插入喷砂的管子。将衬里的管子放入标准对流烘箱(空气气氛)，该烘箱被预先加热至610°F(321℃)。一旦样品达到610°F的目标温度，则再将其保留在烘箱中15分钟。当从烘箱中取出样品时，立即变得明显的是衬里破裂并且在衬里与管壁之间没有粘性。
实施例1-裸露的钢上的PFA
通过干涉衬里将～1300微米(50密耳)厚度的预成型PFA衬里插入喷砂的管子。通过感应加热将衬里的管子加热至610°F(321℃)。感应加热条件包括：频率＝23kHz、功率水平＝10.3kW，和扫描速度＝7.8in/min。感应加热的优点是当结束加热时立即变得明显的是衬里不会破裂并且从管壁中拉出。当冷却时，从衬里的管子上切下条并且衬里对管子的粘合强度被测量为25lbf/in。
比较例B-带有底涂层和阻隔层的PFA
将底涂层喷射到喷砂的管子内部并且在177℃下干燥10分钟。然后将阻隔层喷射到底涂的管子上并且在399℃下干燥10分钟。底涂层为5-10微米厚。阻隔层为30-60微米厚。通过干涉衬里将～1300微米(50密耳)厚度的预成型PFA衬里插入喷砂的管子。将衬里的管子放入标准对流烘箱(空气气氛)，该烘箱被预先加热至610°F(321℃)。一旦样品达到610°F的目标温度，则将样品保留在烘箱中15分钟。当从烘箱中取出样品时，立即变得明显的是衬里破裂并且在衬里与管壁之间没有可测得的粘性。
实施例2-带有底涂层和阻隔层的PFA
将底涂层喷射到喷砂的管子内部并且在177℃下干燥10分钟。然后将阻隔层喷射到底涂的管子上并且在399℃下干燥10分钟。底涂层为5-10微米厚。阻隔层为30-60微米厚。通过干涉衬里将～1300微米(50密耳)厚度的预成型PFA衬里插入喷砂的管子。通过感应加热将衬里的管子加热至580°F(304℃)。感应加热条件包括：频率＝23kHz、功率水平＝24kW，和扫描速度＝19in/min。当冷却时，从衬里的管子上切下条并且衬里对管子的粘合强度被测量为15lbf/in。
比较例C-带有
Figure A20068003996900221
A 359环氧化物的PFA
使用于液体氨中的钠溶液将～1300微米(50密耳)厚度的预成型PFA衬里化学蚀刻。然后将衬里的外面“涂上”ECCOBOND 359涂料。现在涂覆有环氧化物的衬里滑入喷砂的管子并且具有密合的“滑动配合”。将衬里的管子放入被预先加热至392°F(200℃)的标准对流烘箱。一旦样品达到392°F的目标温度，则将样品保留在烘箱中15分钟。在从烘箱中取出样品并且使其冷却之后，将样品切成条并且衬里对管壁的粘合强度被测量为40lbf/in。
实施例3-带有
Figure A20068003996900222
A 359环氧化物的PFA
使用于液体氨中的钠溶液将～1300微米(50密耳)厚度的预成型PFA衬里化学蚀刻。然后将衬里的外面“涂上”ECCOBOND A 359粘合剂涂料。现在涂覆有环氧化物的衬里滑入喷砂的管子并且具有密合的“滑动配合”。通过感应加热将衬里的管子加热至420°F(216℃)。感应加热条件包括：频率＝23kHz、功率水平＝15kW，和扫描速度＝20in/min。当冷却时，从衬里的管子上切下条并且衬里对管子的粘合强度被测量为40lbf/in。
比较例D-带有底涂层和阻隔层的PTFE
将底涂层喷射到喷砂的管子内部并且在177℃下干燥10分钟。然后将阻隔层喷射到底涂的管子上并且在399℃下干燥10分钟。底涂层为5-10微米厚。阻隔层为30-60微米厚。通过干涉衬里将～3900微米(150密耳)厚度的预成型PTFE衬里插入喷砂的管子。将衬里的管子放入标准对流烘箱(空气气氛)，该烘箱被预先加热至610°F(320℃)。一旦样品达到610°F的目标温度，则将样品保留在烘箱中15分钟。当从烘箱中取出样品并且使其冷却时，立即变得明显的是在管壁与衬里之间没有粘性，因为衬里自由地滑出管子。观察到衬里的外面现在涂覆有阻隔层材料，这表明粘合确实出现但当冷却时收缩力大于粘合力，这使得衬里能够自由地滑出管子。
实施例4-带有底涂层和阻隔层的PTFE
将底涂层喷射到喷砂的管子内部并且在177℃下干燥10分钟。然后将阻隔层喷射到底涂的管子上并且在399℃下干燥10分钟。底涂层为5-10微米厚。阻隔层为30-60微米厚。通过干涉衬里将～3900微米(150密耳)厚度的预成型PTFE衬里插入喷砂的管子。通过感应加热将衬里的管子加热至550°F(288℃)。感应加热条件包括：频率＝23kHz、功率水平＝24kW，和扫描速度＝21in/min。当冷却时，从衬里的管子上切下条并且衬里对管子的粘合强度被测量为20lbf/in。
比较例E-带有
Figure A20068003996900231
359环氧化物的PTFE
使用于液体氨中的钠溶液将～3900微米(150密耳)厚度的预成型PTFE衬里化学蚀刻。然后将衬里的外面“涂上”ECCOBOND 359粘合剂涂料。现在涂覆有环氧化物的衬里滑入喷砂的管子并且具有密合的“滑动配合”。将衬里的管子放入被预先加热至392°F(200℃)的标准对流烘箱。一旦样品达到392°F的目标温度，则将样品保留在烘箱中15分钟。在从烘箱中取出样品并且使其冷却之后，将样品切成条并且衬里对管壁的粘合强度为50lbf/in。
实施例5-带有
Figure A20068003996900232
359环氧化物的PTFE
使用于液体氨中的钠溶液将～3900微米(150密耳)厚度的预成型PTFE衬里化学蚀刻。然后将衬里的外面“涂上”ECCOBOND 359粘合剂涂料。现在涂覆有环氧化物的衬里滑入喷砂的管子并且具有密合的“滑动配合”。将衬里的管子感应加热至420°F(216℃)。感应加热条件包括：频率＝23kHz、功率水平＝15kW，和扫描速度＝20in/min。在样品冷却之后，将其切成条并且衬里对管壁的粘合强度为50lbf/in。
表5-实施例概述
Figure A20068003996900241

Claims (22)

1.一种将预成型的衬里粘结在管子的内表面上的方法，其包括：将管子感应加热以传热给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上，其中该预成型的衬里是聚合物。
2.一种将预成型的衬里粘结在油井管子的内表面上的方法，其包括：将管子感应加热以传热给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上，其中该预成型的衬里是聚合物。
3.一种将预成型的衬里粘结在管子的内和/或外表面上的方法，其包括：将管子感应加热以传热给衬里，由此将衬里粘结在管子表面上，其中该预成型的衬里包含氟聚合物。
4.权利要求1、2或3的方法，其中粘结在管子表面上的预成型衬里具有至少10磅力/英寸(10lbf/in)的剥离强度。
5.权利要求1、2或3的方法，其进一步包括将底涂层涂覆在管子的内表面上以将衬里粘结在管子上。
6.权利要求1、2或3的方法，其进一步包括将粘合剂涂覆在管子的内表面或预成型的衬里的外表面上以将衬里粘结在管子上。
7.权利要求5的方法，其进一步包括将阻隔层涂覆在包含多个颗粒的底涂层的顶上，该阻隔层形成了相对于水渗透到管子中的机械阻隔。
8.权利要求7的方法，其中颗粒包括云母。
9.权利要求7的方法，其中阻隔层包含氟聚合物。
10.权利要求5的方法，其中在将衬里插入管子之前将底涂层涂覆在管子的内表面上。
11.权利要求6的方法，其中在将衬里插入管子之前将粘合剂涂覆在管子的内表面或者预成型的衬里的外表面上。
12.权利要求1、2或3的方法，其中对管子的外面施加感应加热以加热管子，并且管子中的热将衬里粘结在管子表面上。
13.权利要求12的方法，其中感应加热造成衬里相对于管子的内表面膨胀。
14.权利要求1或2的方法，其中衬里包含氟聚合物。
15.权利要求3的方法，其中氟聚合物是可熔融加工的氟聚合物。
16.权利要求14的方法，其中氟聚合物是可熔融加工的氟聚合物。
17.权利要求15或16的方法，其中该可熔融加工的氟聚合物选自聚氯三氟乙烯、四氟乙烯(TFE)的共聚物和氯三氟乙烯(CTFE)的共聚物。
18.权利要求17的方法，其中可熔融加工的氟聚合物是TFE的共聚物，其中共聚单体选自具有3-8个碳原子的全氟烯烃和其中线型或支化烷基含有1-5个碳原子的全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。
19.权利要求14的方法，其中衬里包含非-可熔融加工的氟聚合物。
20.权利要求19的方法，其中该非-可熔融加工的氟聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)或改性的PTFE。
21.权利要求20的方法，其中将预成型的衬里的外表面蚀刻。
22.权利要求21的方法，其中将粘合剂涂覆在预成型的衬里的外表面或管子的内表面上。
CNA2006800399693A 2005-10-26 2006-10-25 通过感应加热将衬里粘结在管子表面上的方法 Pending CN101305237A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US73026305P 2005-10-26 2005-10-26
US60/730,263 2005-10-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101305237A true CN101305237A (zh) 2008-11-12

Family

ID=37734237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800399693A Pending CN101305237A (zh) 2005-10-26 2006-10-25 通过感应加热将衬里粘结在管子表面上的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20070095473A1 (zh)
EP (1) EP1945992A1 (zh)
CN (1) CN101305237A (zh)
BR (1) BRPI0619340A2 (zh)
CA (1) CA2621118A1 (zh)
EA (1) EA200801179A1 (zh)
TW (1) TW200720070A (zh)
WO (2) WO2007050664A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104245300A (zh) * 2012-03-26 2014-12-24 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 氟聚合物管
CN104246915A (zh) * 2012-03-26 2014-12-24 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 井下电缆
CN105392626A (zh) * 2013-03-05 2016-03-09 得凯莫斯公司弗罗里达有限公司 含氟聚合物与金属的粘合性

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7575789B2 (en) * 2003-12-17 2009-08-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Coated pipes for conveying oil
CN102821932B (zh) * 2010-04-02 2015-06-10 积水化学工业株式会社 用于修复已设置管的衬套材料和使用该材料修复已设置管的方法
JP5933699B2 (ja) 2011-05-29 2016-06-15 ガラ・インダストリーズ・インコーポレイテッドＧａｌａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ． 材料の分配を制御するための弁デバイスおよびその製造方法
CN104565680A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 中国石油化工股份有限公司 一种防腐防蜡复合管道及其制备方法
US20160101600A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Baker Hughes Incorporated Methods of forming structures for downhole applications, and related downhole structures and assemblies
WO2021090064A1 (en) * 2019-11-06 2021-05-14 AmpClad Coating Technologies Inc. Vitreous coating application by induction heating and integration with induction kinetic weld joining
CN111310359B (zh) * 2020-03-19 2022-09-20 西南石油大学 一种超临界乙烷长距离输送管道最优流速设计方法
US11891548B1 (en) 2021-12-20 2024-02-06 Mdcm Solutions, Llc Process for concentrically bonding tubes using a hot melt adhesive
US20240033467A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Creganna Unlimited Company Catheter Having a Laminated Polytetrafluoroethylene Liner and Method of Manufacture

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE504311A (zh) * 1950-06-30 1900-01-01
US2833686A (en) * 1955-06-20 1958-05-06 Du Pont Bonding polytetrafluoroethylene resins
US3087828A (en) * 1961-06-28 1963-04-30 Du Pont Nacreous pigment compositions
DE1165182B (de) * 1961-06-28 1964-03-12 Du Pont Pigment auf der Basis von durchscheinenden glimmerartigen Schuppen und Verfahren zu dessen Herstellung
US3087829A (en) * 1961-06-28 1963-04-30 Du Pont Micaceous pigment composition
US3296011A (en) * 1963-05-24 1967-01-03 Du Pont Surface treatment of perfluorocarbon polymer structures
US3315348A (en) * 1964-01-10 1967-04-25 Dow Chemical Co Vessel lining method
US3462825A (en) * 1967-07-11 1969-08-26 Dore Co John L Method of lining tubular members
US3941635A (en) * 1974-08-28 1976-03-02 Raybestos-Manhattan Inc. Method of sealing the end of a sleeved roll
US4282905A (en) * 1978-09-01 1981-08-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Manufacture of seamless laminated tubing
JPS59123621A (ja) * 1982-12-28 1984-07-17 Toshiba Corp ライニング方法
US4836715A (en) * 1987-02-11 1989-06-06 Insituform International N.V. Passageway lining material
US4921668A (en) * 1987-10-13 1990-05-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for flame treating
US5198053A (en) * 1988-10-18 1993-03-30 Mather Seal Company Method and apparatus for bonding polytetrafluoroethylene to a metal substrate and articles thereby produced
US5000369A (en) * 1988-11-22 1991-03-19 Allied Tube & Conduit Corporation Method and apparatus for manufacturing plastic-lined pipe
JPH02225023A (ja) * 1989-02-27 1990-09-07 Mitsubishi Plastics Ind Ltd ライニング金属管の製法
WO1995017452A1 (en) * 1993-12-21 1995-06-29 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method for bonding polymeric articles
US5972494A (en) * 1996-11-01 1999-10-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Filled fluoropolymer composition for corrosion resistance
US6232372B1 (en) * 1998-03-18 2001-05-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Multicomponent particles of fluoropolymer and high temperature resistant non-dispersed polymer binder
US6518349B1 (en) * 1999-03-31 2003-02-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Sprayable powder of non-fibrillatable fluoropolymer
US20050241712A1 (en) * 2004-03-25 2005-11-03 Richard Blackmore Insitu impedance heating for pipe wall repair
EA200900035A1 (ru) * 2004-04-06 2009-04-28 Е.И. Дюпон Де Немур Энд Компани Облицованные резервуары для транспортировки химикатов

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104245300A (zh) * 2012-03-26 2014-12-24 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 氟聚合物管
CN104246915A (zh) * 2012-03-26 2014-12-24 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 井下电缆
CN109968750A (zh) * 2012-03-26 2019-07-05 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 氟聚合物管
CN110028613A (zh) * 2012-03-26 2019-07-19 索尔维特殊聚合物意大利有限公司 氟聚合物管
CN105392626A (zh) * 2013-03-05 2016-03-09 得凯莫斯公司弗罗里达有限公司 含氟聚合物与金属的粘合性
CN105392626B (zh) * 2013-03-05 2018-06-22 得凯莫斯公司弗罗里达有限公司 含氟聚合物与金属的粘合性

Also Published As

Publication number Publication date
CA2621118A1 (en) 2007-05-03
EP1945992A1 (en) 2008-07-23
WO2007050664A1 (en) 2007-05-03
BRPI0619340A2 (pt) 2011-09-27
WO2007050948A2 (en) 2007-05-03
US20070095473A1 (en) 2007-05-03
TW200720070A (en) 2007-06-01
WO2007050948A3 (en) 2007-06-21
EA200801179A1 (ru) 2008-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101305237A (zh) 通过感应加热将衬里粘结在管子表面上的方法
US8685493B2 (en) Process for forming a non-stick surface on the interior surface of a pipe
EP1815177B1 (en) Coated pipes for harsh environments
US8453740B2 (en) System of pipes for use in oil wells
CN101341017B (zh) 包含金属粉末的管预成形衬套
CA2582970C (en) Coated tools for use in oil well pipes
CN101292110A (zh) 经粘合剂与管粘附的预成型的衬里
US20060017281A1 (en) Coated pipes for conveying oil
MXPA06011474A (en) Lined vessels for conveying chemicals

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20081112