CN1039450C - 防腐金属管道的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防腐金属管的制备方法以及由该方法制成的防腐金属管线，其中使用的防腐金属管是采用外表面围挂防腐材料胶浆的内部模具伸入金属管并密闭后，采用对其充模腔充注流体介质、使其中的压力达到0.2-1.5MPa，并对内模的导热腔施加热量，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上，再经脱模后制成。

Description

防腐金属管道的制备方法

本发明涉及防腐金属管的制备方法及所制备的防腐金属管。

用金属管道输送流体介质安全，方便不污染，输量大、能耗低，特别是用金属管道作油气田各类井的套管(井壁)开辟了把地下资源采集到地面的通道，但是，由于缺少有效的防腐措施，在国内外都造成了巨大损失，据文献报导：“每年仅管道腐蚀一项损失，美国达20亿美元，英国达到17亿美元，德国达到33亿美元，日本达到33亿美元”。国内以大庆油田为例：1980年不完全统计，金属管道腐蚀穿孔1905次，仅其采油一厂当年腐蚀长度达到266.3公里，占该厂全部管道的26.4％；在中原油田，一九九二年金属管道穿孔1889次，平均2.4次/公里·年，因腐蚀损坏管线57条，总长33.94公里，经济损失巨大，由于穿孔流体介质外泄污染环境、被迫停产直接经济损失达7000多万元。其中中原油田采油五厂的南一线投产42天就开始穿孔注水，井套管使用不足十年……。大量调查表明，绝大多数的腐蚀是由于输送介质引起的管道内壁腐蚀(简称内腐蚀)造成的。

目前，金属管道的内防腐技术采用的是水泥沙浆衬里和管道内防腐挤涂施工工艺。该工艺是将一条新建焊接好的金属管线，在现场将水泥砂浆从管道的一端注入到管道内，用压缩空气作动力，用化学球将水泥砂浆从一端推向另一端，力图使管线内壁象灌肠一样都贴上一层砂浆，在管线另一端将多余的砂浆和化学球回收出来，待砂浆固化后按设计重复若干次。

另一种为环氧磷片内挤涂防腐施工工艺，该工艺所用的防腐材料是环氧树脂及相应固化剂、促进剂及磷片，在新建金属管线整体焊接完成后，在现场将以环氧树脂及磷片为主的流体从管道的一端注入管道内，以压缩空气为动力，用化学球推动流体由一端流到另一端，在另一端将多余的防腐流体由收球桶流出回收，经一段时间固化，再重复上述方法若干次即可。

上述方法力图在金属管道内壁涂一层防腐层，用该防腐层把金属管道同输送介质隔绝开来，以杜绝腐蚀。但在实际使用中，如在中原油田推广使用中效果不尽人意，有的仅几个月就引起了穿孔。经分析调查，经上述方法处理的防腐金属管道存在以下缺点：(1)涂层不均匀；(2)涂层不连续。其原因是：

(1)重力影响：由于涂料开始以流体状态分布于金属管道内壁，水平放置的金属管道内壁上端的涂料就会在重力作用下流淌，使上端涂层变薄或者丧失涂层。

(2)管道内表面的粗糙影响：首先大多数管道(直径219毫米以上)都是螺纹管，加上焊缝的存在，内表面不平整。其次是两根管道焊接时的焊缝、焊渣造成管道内表面粗糙，粗糙的表面使按上述管道内防腐挤涂施工工艺处理得到的内表面涂层不均匀，不连续。

(3)其它因素的影响：工艺管道上的阀门、弯头、变径都直接影响内层的连续性，以上防腐工艺施工条件比较苛刻，如气温高于摄氏五度，湿度低于85％的晴天等都影响涂层质量。

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种防腐金属管线的制备方法，以及由该方法制得的防腐金属管线，从防腐金属管的制备入手，加上合理的安装方法，以使防腐金属管道的防腐性能得以提高。

为达到上述发明目的，本发明提供一种防腐金属管的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1).把设计选用规格的金属管商品材焊接成10-60米的长度，并对内壁除锈；

(2).根据已焊接好的金属管长度及口径，选用能在金属管内自由进出的内部模具，该内部模具具有两个相对密闭的圆环形内腔，外环为用具弹性的密闭材料制成的充模腔，内环为用金属材料制成的导热腔；

(3).将选用的热固性化工流体防腐材料配制成流体胶浆按流体胶浆∶玻璃纤维或其它纤维及织物＝1-1.5∶1(重量)浸润混合，制成一混合物；

(4).把由步骤(3)制成的混合物围挂在内部模具外表面上，并将其送入按步骤(1)处理的金属管中，并在金属管两端定位密闭，对内模充模腔注入流体介质，使其中的压力达到0.2-1.5MPa，保持压力，并对内部模具的导热腔施加热量，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上；

(5).切断对内模的导热腔施加热量，释放充模腔内的流体，待充模腔泄压后，把整个内模从管道中抽出。

在上述的制备方法中，所述的内部模具只有一个圆筒型的充模腔，流体介质和热量同时施加于该充模腔中。

在上述制备方法中所述的流体介质可选自水、空气、流砂和可溶性胶体中的一种。

这样，用于焊接的防腐金属管道内壁被均匀的衬上一密闭的防腐层，上述的防腐金属管的制备方法称作“流体充模制备法”，由此可得到一种内壁上防腐涂层均匀的防腐金属管。

本发明进一步提供一种防腐金属管道的制备方法，该方法包括如下步骤：

(6).将由上述方法制得的防腐金属管焊接起来，

(7).采用管道多功能补口装置，该装置包括：一个和防腐金属管长短相宜的导杆，一个和导杆相连接触的电动的除锈装置，一个和导杆一体的具有一个流体充模胶囊及电加热装置的补口释放器，一个依靠导管导光的内窥镜；

(8).用导杆将除锈装置送到管内焊口处，在内窥镜观察下对焊口及两侧进行打磨，同时用强磁吸附金属尘埃；

(9)将预制防腐金属管时使用的用于围挂内部模具的混合物围挂在多功能补口装置的释放器上，用导杆送到焊口处定位，然后用流体充模并启动电加热装置，使混合物均匀分布并迅速固化粘贴在焊口处；

(10)释放流体胶囊中的流体和定位装置，用导杆将装置整体抽出：

(11).每道焊口重复如上操作；以及，

(12).在对防腐管线中的拐点、跨越、穿越处使用的弯头处，采用所述的管道多功能补口装置，用导杆将除锈装置送到管内弯头处，在内窥镜观察下对弯头及两侧进行打磨，同时用强磁吸咐金属尘埃；将所述的混合物围挂在多功能补口装置的释放器上，用导杆送到弯头处定位，然后用流体充模并启动电加热装置，使混合物均匀分布并迅速固化粘贴在弯头处；释放流本胶囊中的流体和定位装置，用导杆将装置整体抽出。

本发明的方法还可以对防腐管线中的拐点、跨越、穿越处使用的弯头，第一道焊口内壁用手动粘帖，第二道仍采用上述办法(步骤1-4)施工操作。由此类推，一根接一根，两边延伸，一条内壁被全部封闭的防腐输送管道就连接起来了，这种管道焊接口内防腐技术可称之为“探入内窥式流体充模接口法”。

本发明还进一步涉及由上述方法制成的防腐管线。

本发明可以解决现有的防腐金属管道内壁因防腐涂层不均匀暴露而造成的腐蚀问题，延长金属管道的使用寿命，可减少因腐蚀造成的巨大损失，以确保它在生产、生活中的安全运行。同时它还具有：a.防腐层薄、内表面光滑、与金属管相比能降低沿程损失；b.防腐层具有良好绝热性能，导热系数低，沿程热能散失少，具有节能降耗的效能；c.防腐层的抗拉强度是金属材料的7倍，二者结合的剥离强度高，使复合管比金属管的机械强度更高更好；d.能有效地运用到油田各类井的套管防腐。

下面根据附图详细说明本发明，附图中：

图1为本发明的防腐金属管制备时使用的内部模具的结构示意图；

图2为一种特殊的防腐金属管制备时使用的内部模具的结构示意图。

图3为补口装置的示意图。

防腐金属管制备方法中采用的内部模具(如图1所示)用具有弹性或可伸缩性的密闭材料，如橡胶囊或聚氯乙烯薄膜及其它密闭材料制成其外圆筒1，用金属材料制成内圆筒2，外圆筒的外径小于欲进行防腐制备的金属管的内径，并能在金属管内自由进出；外圆筒1与内圆筒2之间形成一充模腔，内圆筒2内为导热腔。内、外圆筒的连接及流体介质和热源的充入和排出按现有技术方法实现，如依靠两端部的环形钢板将内、外圆筒进行连接，并在内、外圆筒的两端处各设两个通往内、外圆筒的接头和阀门供流体介质和热源的充入和排出。

特殊情况只作一充模腔，如附图2所示。内部模具的长度与金属管的长度相当。

围挂在内模外表面的混合物是根据设计输送介质的化学腐蚀性和输送介质的温度、组分选用针对性强的若干种热固性化工流体防腐材料按一定的配比制成流体胶浆，与玻璃纤维(或者其它纤维及织物)浸润混合，二者之间的重量比是流体胶浆∶玻璃纤维＝1-1.5∶1。例如，输送水的防腐金属管的制备采用的是耐水树脂，如选用聚酯树脂与相应的固化剂制成的流体胶浆与玻璃纤维的混合物；输送油水气混合物的防腐金属管的制备采用的是环氧树脂与相应的固化剂制成的流体胶浆与玻璃纤维的混合物；输送含酸(碱)防腐金属管的制备采用的是改性环氧树脂或其它树脂与相应的固化剂制成的流体胶浆与玻璃纤维的混合物；

把流体胶浆与玻璃纤维的混合物围挂在内模外表面，将其送入管道中，在金属管两端定位密闭后，对内模充模腔注入流体介质，该流体介质可选用水、空气、流砂或可溶性胶体，并使充模腔内的压力达到0.2-1.5MPa，保持压力，按胶浆的有关性能在按下来的适当时间里对内模的导热腔施加热量，施加热量的时间约5分钟至48小时不等，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上为止。

脱模时首先切断热源，并释放充模腔内的流体，使之泄压，把整个内模从管道中抽出。实际应用时，可采用预先在内部模具外表面涂抹脱模剂再围挂防腐材料或采用其他脱模技术脱模。

将制备好的防腐金属管按设计走向摆放到现场后，在进行焊接安装时由于焊口高温必然破坏焊口两侧的内壁防腐层。本发明采用一个有导杆伸入管道内部的装置，可通过该装置探视金属管焊接口的内壁情况并进行除锈，将流体充入该装置后，该装置能用自身的橡胶气囊将半流体状态的防腐材料均匀地、紧紧地覆盖粘贴在焊接口内表面上，装置的加温、加压功能可以迅速将半流体防腐材料转变成固体防腐层。该安装方法包括如下步骤：

本发明在制备防腐金属管道的方法中使用了补口装置。如图3所示，该装置包括：1)导杆11；2)补口释放器12，该补口释放器12中间采用上述技术，使之具有加温、加压功能，补口释放器12的外壳为充模胶囊；3)电动除尘装置及强磁吸尘装置13；4)端部内窥镜14。该装置可以自由地伸如金属管道，光路传导放大是通过该装置顶部的内窥镜14和导杆11的空腔传递出来(如图3中的箭头所示)，该光路传导放大可采用现有技术来实现，如采用现代的光电影像技术。

下面根据实施例详细说明本发明。

实施例1

防腐输油金属管的制备

1.把设计选用的Ф325mm金属管商品材焊接成约40米的长度，并对内壁除锈；

2.选用能在金属管内自由进出的内部模具，该内部模具具有两个相对密闭的圆筒形内腔，外圆筒外径为约300mm，用橡胶材料制成，厚度约为3mm，内圆筒外径为86mm，用无缝钢管制成；

3.将环氧树脂与其相应的固化剂聚酰胺按环氧树脂∶聚酰胺＝100∶45的重量比配制成流体胶浆，再按流体胶浆∶玻璃纤维＝1∶1(重量)浸润混合，制成一混合物；

4.把由步骤3制成的混合物围挂在已施加脱膜剂低熔点石蜡溶液的内部模具外表面上，并将其送入经步骤1处理的金属管中，并在金属管两端定位密闭，对内模充模腔注入水，使其中的压力由0.2达到1.5MPa，保持压力，并对内模的导热腔施加热量约48小时(温度控制在50-180℃)，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上；

5.切断对内模的导热腔施加的热量，释放充模腔内的流体，待充模腔泄压后，把整个内模从管道中抽出，制成防腐输油金属管。

实施例2

防腐输水金属管的制备

1.把设计选用的Ф426mm金属管商品材焊接成约24米的长度，并对内壁除锈；

2.选用能在金属管内自由进出的内部模具，该内部模具具有两个相对密闭的圆筒形内腔，外圆筒外径为400mm，用PVC材料制成，厚度为0.1mm，内圆筒外径为100mm，用无缝钢管制成；

3.将聚酯树脂与其相应的固化剂过氧化环己酮以及相应的促进剂按聚酯树脂∶过氧化环己酮∶促进剂＝100∶5∶3的重量比配制成流体胶浆，按流体胶浆∶玻璃纤维＝1∶0.8(重量)浸润混合，制成一混合物；

4.把由步骤3制成的混合物围挂在已施加脱膜剂低熔点石蜡溶液的内模外表面上，并将其送入经步骤1处理的金属管中，并在金属管两端定位密闭，对内模充模腔注入水，使其中的压力由0.2达到0.8MPa，保持压力，并对内模的导热腔施加热量约10分钟，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上；

5.切断对内模的导热腔施加的热量，释放充模腔内的流体，待充模腔泄压后，把整个内模从管道中抽出，制成防腐输水金属管。

实施例3

防腐输水金属管的制备

1.把设计选用的Ф426mm金属管商品材焊接成约24米的长度，并对内壁除锈；

2.选用能在金属管内自由进出的内部模具，该内部模具只具有一个圆筒形充模腔，该圆筒外径为400mm，用PVC材料制成，厚度为0.1mm，无导热腔；

3.将聚酯树脂与其相应的固化剂过氧化环己酮以及相应的促进剂按聚酯树脂∶过氧化环己酮∶促进剂＝100∶5∶3的重量比配制成流体胶浆，按流体胶浆∶玻璃纤维＝1∶0.8(重量)浸润混合，制成一混合物；

4.把由步骤3制成的混合物围挂在已施加脱膜剂低熔点石蜡溶液的内模外表面上，并将其送入经步骤1处理的金属管中，并在金属管两端定位密闭，对内模充模腔注入流体介质，该流体介质为50℃的水，使其中的压力由0.2达到0.8MPa，保持压力，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上；

5.释放充模腔内的流体，待充模腔泄压后，把整个内模从管道中抽出，制成防腐输水金属管。

实施例4

防腐输油金属管道的制备

将实施例1制成的防腐输油金属管按走向摆设焊接，采用管道多功能补口装置，该装置包括：一个和防腐金属管长短相宜的导杆，一个和导杆相连接触的电动的除锈装置，一个和导杆一体的具有一个流体充模胶囊及电加热装置的补口释放器，一个依靠导管导光的内窥镜；用导杆将除锈装置送到管内焊口处，在内窥镜观察下对焊口及两侧进行打磨，同时用强磁吸咐金属尘埃；将制备防腐金属管时使用的用于围挂内部模具的混合物围挂在多功能补口装置的释放器上，用导杆送到焊口处定位，然后用流体充模并启动电加热装置，使混合物均匀分布并迅速固化粘贴在焊口处；释放流体胶囊中的流体和定位装置，用导杆将装置整体抽出；每道焊口重复如上操作，完成防腐输油金属管道的制备。

实施例5

防腐输水金属管道的制备

将实施例2制成的防腐输水金属管按走向摆设焊接，采用管道多功能补口装置，该装置包括：一个和防腐金属管长短相宜的导杆，一个和导杆相连接触的电动的除锈装置，一个和导杆一体的具有一个流体充模胶囊及电加热装置的补口释放器，一个依靠导管导光的内窥镜；用导杆将除锈装置送到管内焊口处，在内窥镜观察下对焊口及两侧进行打磨，同时用强磁吸咐金属尘埃；将预制防腐金属管时使用的用于围挂内部模具的混合物围挂在多功能补口装置的释放器上，用导杆送到焊口处定位，然后用流体充模并启动电加热装置，使混合物均匀分布并迅速固化粘贴在焊口处；释放流体胶囊中的流体和定位装置，用导杆将装置整体抽出；每道焊口重复如上操作，完成防腐输水金属管道的制备。

Claims (4)

1、一种防腐金属管的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(1).把设计选用规格的金属管商品材焊接成10-60米的长度，并对内壁除锈；

(2).根据已焊接好的金属管长度及口径，选用能在金属管内自由进出的内部模具，该内部模具具有两个相对密闭的圆环形内腔，外环为用具弹性的密闭材料制成的充模腔，内环为用金属材料制成的导热腔；

(3).将选用的热固性化工流体防腐材料配制成流体胶浆按流体胶浆∶玻璃纤维或其它纤维及织物＝1-1.5∶1(重量)浸润混合，制成一混合物；

(4).把由步骤(3)制成的混合物围挂在内部模具外表面上，并将其送入按步骤(1)处理的金属管中，并在金属管两端定位密闭，对内模充模腔注入流体介质，使其中的压力达到0.2-1.5MPa，保持压力，并对内部模具的导热腔施加热量，直至混合物被均匀地分布固化粘贴在金属管内壁上；

(5).切断对内模的导热腔施加热量，释放充模腔内的流体，待充模腔泄压后，把整个内模从管道中抽出。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的内部模具只有一个圆筒型的充模腔，流体介质和热量同时施加于该充模腔中。

3、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的流体介质可选自水、空气、流砂和可溶性胶体中的一种。

4、防腐金属管道的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(6).将由权利要求1制得的防腐金属管焊接起来，

(7).采用管道多功能补口装置，该装置包括：一个和防腐金属管长短相宜的导杆，一个和导杆相连接触的电动的除锈装置，一个和导杆一体的具有一个流体充模胶囊及电加热装置的补口释放器，一个依靠导管导光的内窥镜；

(8).用导杆将除锈装置送到管内焊口处，在内窥镜观察下对焊口及两侧进行打磨，同时用强磁吸附金属尘埃；

(9).将预制防腐金属管时使用的用于围挂内部模具的混合物围挂在多功能补口装置的释放器上，用导杆送到焊口处定位，然后用流体充模并启动电加热装置，使混合物均匀分布并迅速固化粘贴在焊口处；

(10).释放流体胶囊中的流体和定位装置，用导杆将装置整体抽出；

(11).每道焊口重复如上操作；以及，

(12).在对防腐管线中的拐点、跨越、穿越处使用的弯头处，采用所述的管道多功能补口装置，用导杆将除锈装置送到管内弯头处，在内窥镜观察下对弯头及两侧进行打磨，同时用强磁吸咐金属尘埃；将所述的混合物围挂在多功能补口装置的释放器上，用导杆送到弯头处定位，然后用流体充模并启动电加热装置，使混合物均匀分布并迅速固化粘贴在弯头处；释放流体胶囊中的流体和定位装置，用导杆将装置整体抽出。

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