CN102504678A - 用于石油设备的防护涂料及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的用于石油设备的防护涂料及其施工方法属于化工涂料的技术领域。防护涂料按质量百分比的组成为：聚芳醚酮70～99％、氟树脂1～30％、无机填料0～6％。施工方法包括以下步骤：对工件表面进行喷砂处理；运用静电喷涂技术对工件表面喷涂纯聚芳醚酮粉末涂料；将工件置于烘箱中使涂料熔融；再运用静电喷涂技术趁热喷涂复合聚芳醚酮粉末涂料并熔融；降温至220～300℃保温30～90分钟，最后冷却至室温。本发明工艺流程可以合理控制，操作简单；涂层附着力强、防腐蚀及耐磨不粘性能优异，能提高石油设备使用寿命，从而达到降低采油成本目的。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种防护涂料及其制备方法和施工方法。主要应用在于石油化工系统中设备的防腐耐磨防结垢，也可应用于其它化工设备。属于化工涂料的技术领域。
背景技术
目前，在石油化工领域，输油管、油套管、抽油泵等石油设备在石油开采、加工及输送过程中始终伴随着腐蚀、磨损及结垢对设备的破坏，每年由于这方面的损失不可估量。以往解决防腐和结垢问题常采用以下三种处理方法：1、Ni-P镀处理，但是会污染环境；2、渗氮技术，耐腐蚀性能好，但是对结垢作用不大，而且高温处理会使材料变得更脆；3、合金或聚合物涂层，容易分层导致涂层附着力不好；其他一些方法也都在某些方面存在不足。
聚芳醚酮是一种耐高温热塑性塑料，并且在力学性能和物理性能方面尤为突出，具有高强度、高模量、高断裂韧性及优良的尺寸稳定性。将聚芳醚酮精细粉末覆盖在金属表面，可以得到具有绝缘性好、耐腐蚀性强、耐热、耐水的金属聚芳醚酮粉体涂装制品，广泛应用于化工防腐蚀、家用电器、电子、机械等领域。
发明内容
本发明目的是提供一种应用于石油化工设备领域的防腐耐磨防结垢涂料、防腐耐磨防结垢涂料的制备方法及施工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现。
一种用于石油设备防护涂料，其组分的组成按质量百分比为：
聚芳醚酮 70～99％；
氟树脂 1～30％；
无机填料 0～6％。
上述的聚芳醚酮可以为聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮等聚芳醚酮类聚合物中的一种，粒径在30～150μm之间；氟树脂为聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯中的一种，粒径在1～50μm之间；无机填料选择MoS2、Al2O3、SiC、CuS中的一种，粒度是微米和/或纳米级的。
本发明用于石油设备防护涂料的制备方法是将各组分通过高速混合机混合制备而成，转速控制在1000～4000r/min之间；或者是将各组分及3～5倍于粉末重量的水或乙醇放入球磨机中进行球磨，转速为200～400转/分钟，球磨时间为4～24小时，将所得悬浊液在110～160℃下烘干4～10小时，制得粉末状涂料。
本发明用于石油设备防护涂料的施工方法包括如下步骤：
1)对工件表面进行喷砂处理：用喷砂机向工件表面喷金刚砂，除去表面氧化层，再清洗干燥；
2)运用静电喷涂技术对工件表面喷涂一层纯聚芳醚酮粉末涂料，其中静电喷涂的工艺条件为，静电高压40～90kV，静电电流10～20μA，供粉气压0.25～0.55MPa，二次进风气压0.25～0.45MPa，流化气压0.04～0.10MPa，工件距喷枪口150-300mm；
3)将工件置于烘箱中，温度控制在370～400℃，使纯聚芳醚酮粉末涂料熔融；
4)将工件从烘箱中取出5分钟内，运用静电喷涂技术喷涂一层复合聚芳醚酮粉末涂料；
5)重复步骤3，使复合聚芳醚酮粉末涂料熔融；
6)降温至220～300℃，保温30～90分钟，最后冷却至室温。
所述的工件，是石油化工设备的部件，比如抽油泵柱塞、阀板、抽油杆等。
在对工件表面进行喷砂处理时，金刚砂目数可以为30～80目；在将工件置于烘箱中使涂料熔融时，还可以控制时间在10～30分钟之间。
在对工件表面静电喷涂纯聚芳醚酮粉末涂料中，纯聚芳醚酮粉末涂料的厚度可以控制在60～100微米；在对工件静电喷涂复合聚芳醚酮粉末涂料中；复合聚芳醚酮粉末涂料的厚度可以控制在40～100微米。
本发明具有以下优点：
1、工艺流程可以合理控制，操作简单。
2、通过本发明制备的涂覆在铁板上的涂层根据GB1720-79进行附着力测试，涂层附着力为1-2级。
3、涂层防腐蚀性能优异，将涂覆有复合聚芳醚酮涂层的铁板分别放在不同的介质中进行腐蚀测试：1)饱和NaCl溶液；2)10％质量分数的硫酸溶液；3)10％质量分数的氢氧化钠溶液，试样分别在这些介质中浸泡72h后，目测样品无起皮，脱落现象。
4、涂层耐磨不粘性能优异，主要因为聚芳醚酮本身的耐磨性能很好，氟树脂的加入使得摩擦系数下降，表面能降低，与水接触角为110-120°之间，不粘性能变好。
5、本发明提供的设备能提高石油设备使用寿命，减少因设备损坏而发生事故的几率，从而达到降低采油成本目的。
具体实施方式
实施例1
本发明防护涂料按重量百分比由如下原料组成：
聚醚醚酮(PEEK) 70％
聚四氟乙烯(PTFE) 30％
上述防护涂料的制备方法是：
将各组分及3倍于粉末重量的乙醇放入球磨机中进行球磨，时间为4小时，将所得悬浊液在110℃下烘干4小时，制得防护涂料粉末。
实施例2
本发明防护涂料按重量百分比由如下原料组成：
聚醚酮(PEEK) 87％
聚全氟乙丙烯(FEP) 10％
上述防护涂料的制备方法是：
将各组分放入高速混合机中混合1h，混合机转速为1500r/min，制得防护涂料粉末。
实施例3
本发明防护涂料按重量百分比由如下原料组成：
聚醚酮(PEK) 93％
聚全氟乙丙烯(FEP) 1％
三氧化二铝(Al2O3) 6％
上述防护涂料的制备方法是：
将各组分放入高速混合机中混合2h，混合机转速为1000r/min，制得防护涂料粉末。
实施例4
本发明防护涂料按重量百分比由如下原料组成：
聚醚醚酮酮(PEEKK) 89％
聚全氟乙丙烯(FEP) 10％
二硫化钼(MoS2) 1％
上述防护涂料的制备方法是：
将各组分及3倍于粉末重量的乙醇放入球磨机中进行球磨，时间为6小时，将所得悬浊液在120℃下烘干4小时，制得防护涂料粉末。
实施例5
本发明防护涂料按重量百分比由如下原料组成：
聚醚醚酮(PEEK) 80％
聚四氟乙烯(FTFE) 15％
碳化硅(SiC) 5％
上述防护涂料的制备方法是：
将各组分放入高速混合机中混合1h，混合机转速为2000r/min，制得防护涂料粉末。
实施例6
本发明防护涂料按重量百分比由如下原料组成：
聚醚酮(PEEK) 87％
聚四氟乙烯(FTFE) 10％
硫化铜(CuS) 3％
上述防护涂料的制备方法是：
将各组分放入高速混合机中混合1h，混合机转速为1500r/min，制得防护涂料粉末。
实施例7
一种用于石油设备的防护涂料在抽油泵柱塞上的施工方法，可以使用本发明给出的防护涂料，包括以下步骤：
1、对石油设备表面进行喷砂处理：用喷砂机向表面喷金刚砂，除去表面氧化层，金刚砂目数为30目，并清洗干燥；
2、运用静电喷涂技术对石油设备表面均匀喷涂一层纯聚醚醚酮涂料；
3、将工件置于烘箱中，温度控制在370℃，时间控制在30分钟，使涂料熔融；
4、然后将工件从烘箱中取出，再运用静电喷涂技术趁热喷涂上述防护涂料；
5、重复步骤3；
6、降温至300℃，保温30分钟，最后冷却至室温。
实施例8
一种用于石油设备的防护涂料在抽油泵柱塞上的施工方法，可以使用本发明给出的防护涂料，包括以下步骤：
1、对抽油泵柱塞表面进行喷砂处理：用喷砂机向表面喷金刚砂，除去表面氧化层，金刚砂目数为80目，并清洗干燥；
2、运用静电喷涂技术对石油设备表面均匀喷涂一层纯聚醚酮涂料；
3、将工件置于烘箱中，温度控制在400℃，时间控制在10分钟，使涂料熔融；
4、然后将工件从烘箱中取出，再运用静电喷涂技术趁热喷涂上述防护涂料；
5、重复步骤3；
6、降温至220℃，保温90分钟，最后冷却至室温。
实施例9
一种用于石油设备的防护涂料在阀板上的施工方法，可以使用本发明给出的防护涂料，包括以下步骤：
1、对阀板表面进行喷砂处理：用喷砂机向表面喷金刚砂，除去表面氧化层，金刚砂目数为80目，并清洗干燥；
2、运用静电喷涂技术对石油设备表面均匀喷涂一层纯聚醚酮涂料；
3、将工件置于烘箱中，温度控制在400℃，时间控制在10分钟，使涂料熔融；
4、然后将工件从烘箱中取出，再运用静电喷涂技术趁热喷涂上述防护涂料；
5、重复步骤3；
6、降温至280℃，保温50分钟，最后冷却至室温。
实施例10
一种用于石油设备的防护涂料在阀板上的施工方法，可以使用本发明给出的防护涂料，包括以下步骤：
1、对阀板表面进行喷砂处理：用喷砂机向表面喷金刚砂，除去表面氧化层，金刚砂目数为46目，并清洗干燥；
2、运用静电喷涂技术对石油设备表面均匀喷涂一层纯聚醚醚酮酮涂料；
3、将工件置于烘箱中，温度控制在390℃，时间控制在10分钟，使涂料熔融；
4、然后将工件从烘箱中取出，再运用静电喷涂技术趁热喷涂上述防护涂料；
5、重复步骤3；
6、降温至240℃，保温70分钟，最后冷却至室温。
实施例11
一种用于石油设备的防护涂料在抽油杆上的施工方法，可以使用本发明给出的防护涂料，包括以下步骤：
1、对抽油杆表面进行喷砂处理：用喷砂机向表面喷金刚砂，除去表面氧化层，金刚砂目数为60目，并清洗干燥；
2、运用静电喷涂技术对石油设备表面均匀喷涂一层纯聚醚醚酮涂料；
3、将工件置于烘箱中，温度控制在380℃，时间控制在30分钟，使涂料熔融；
4、然后将工件从烘箱中取出，再运用静电喷涂技术趁热喷涂上述防护涂料；
5、重复步骤3；
6、降温至220℃，保温90分钟，最后冷却至室温。
实施例12
一种用于石油设备的防护涂料在抽油杆上的施工方法，可以使用本发明给出的防护涂料，包括以下步骤：
1、对抽油杆内表面进行喷砂处理：用喷砂机向表面喷金刚砂，除去表面氧化层，金刚砂目数为46目，并清洗干燥；
2、运用静电喷涂技术对石油设备表面均匀喷涂一层纯聚醚酮涂料；
3、将工件置于烘箱中，温度控制在390℃，时间控制在25分钟，使涂料熔融；
4、然后将工件从烘箱中取出，再运用静电喷涂技术趁热喷涂上述防护涂料；
5、重复步骤3；
6、降温至260℃，保温60分钟，最后冷却至室温。
Claims (5)
1.一种用于石油设备防护涂料，按质量百分比的组分为：
聚芳醚酮 70～99％；
氟树脂 1～30％；
无机填料 0～6％。
2.根据权利要求1所述的用于石油设备防护涂料，其特征是，所述的聚芳醚酮是聚醚酮、聚醚醚酮或聚醚醚酮酮，粒径在30～150μm之间；所述的氟树脂是聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚偏氟乙烯，粒径在1～50μm之间；所述的无机填料，是MoS2、Al2O3、SiC或CuS，粒度是微米和/或纳米级的。
3.一种权利要求1的用于石油设备防护涂料的施工方法，有如下步骤：
1)对工件表面进行喷砂处理：用喷砂机向工件表面喷金刚砂，除去表面氧化层，再清洗干燥；
2)运用静电喷涂技术对工件表面喷涂一层纯聚芳醚酮粉末涂料，其中静电喷涂的工艺条件为，静电高压40～90kV，静电电流10～20μA，供粉气压0.25～0.55MPa，二次进风气压0.25～0.45MPa，流化气压0.04～0.10MPa，工件距喷枪口150-300mm；
3)将工件置于烘箱中，温度控制在370～400℃，使纯聚芳醚酮粉末涂料熔融；
4)将工件从烘箱中取出5分钟内，运用静电喷涂技术喷涂一层复合聚芳醚酮粉末涂料；
5)重复步骤3，使复合聚芳醚酮粉末涂料熔融；
6)降温至220～300℃，保温30～90分钟，最后冷却至室温。
4.根据权利要求3所述的用于石油设备防护涂料的施工方法，其特征是，在对工件表面静电喷涂纯聚芳醚酮粉末涂料中，纯聚芳醚酮粉末涂料的厚度可以控制在60～100微米；在对工件静电喷涂复合聚芳醚酮粉末涂料中，复合聚芳醚酮粉末涂料的厚度可以控制在40～100微米。
5.根据权利要求3或4所述的用于石油设备防护涂料的施工方法，其特征是，在对工件表面进行喷砂处理时，金刚砂目数为30～80目；在将工件置于烘箱中使涂料熔融时，控制时间在10～30分钟。
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