CN111702411B - 一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法 - Google Patents

Abstract

一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法，包括以下步骤；首先对不锈钢石油集输管线处理表面进行除油处理；其次对处理后的石油集输管线进行超声表面滚压加工。本发明所述的集输管线钢表面经超声表面滚压加工技术处理后，防蜡效果明显，有效地克服了传统防蜡处理方法存在的防蜡效果一般、成本高、繁琐以及部分污染严重等弊端，也可用于集输管线、钻头工具、换热设备等抗结蜡。

Description

一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法

技术领域

本发明涉及油田集输管道防结蜡处理技术领域，特别涉及一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法。

背景技术

集输管线作为管道建设的重要单元，是维持油田生产连续进行的重要方式之一，亦是地面工程采集输的生命线，关系着油田的安全生产。然而，在实际的生产过程中，因不同地层采出物的物理化学状态在此迅速改变，常造成采集输管材表面出现结蜡现象。管线结蜡不但会增加运行能耗，而且还有可能导致安全事故的发生，给管线运输带来极大的潜在威胁，严重影响了油田采出物的集输与生产的顺利进行，已然成为制约油田开发的一个重要因素。因此，开发经济、实用的管线抗结蜡技术对于石油工业的发展十分重要。

集输管线结蜡的主要原因是原油与管壁之间的温度差——即管壁温度小于该原油析蜡点温度时，含蜡分子就会在不光滑的管线内壁结晶析出，发生石蜡沉积现象。此外，管材表面粗糙度、原油的组成以及停留时间等都会影响管线的结蜡情况。

人们已经开发出多种用于管线防护的技术，如化学药剂法、机械法、超声波法、热力法、选材法、涂层防护法等。但这些传统防蜡方法存在着各种弊端：如在管线中添加化学防蜡剂进行管线防护，其成本高、效率低、防护周期短、且易受使用环境影响；机械法一般是采用特殊的刮蜡装置将附着在管线内壁的石蜡清除，但该方法容易对管线造成损坏，且防蜡周期短，不能彻底解决结蜡问题；超声波法的防护效果容易受设备、环境等因素所影响；热力法是通过将已析出的蜡晶体加热熔化已到达防蜡目的，然而该方法能耗高、费用高，防护周期短且会对管线造成损害；选材法是指通过在管线钢中加入一些特殊合金元素，赋予其特殊的电化学催化活性，以此减缓和防止石蜡在管线沉积，但该方法成本较高，且适用条件严苛；用于集输管线的涂层防护技术多集中在有机涂层和镀层方面，但有机涂层的附着力、硬度和耐蚀性往往较差，涂层性能也难以达标，防护效果不佳，且会随时间的推移慢慢失去防蜡效果。综上所述，传统管线防蜡法均存在成本高、防蜡效果一般、繁琐等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法，该方法用于不锈钢集输管线钢防蜡效果良好、成本较低、制备简单。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法，包括以下步骤；

首先对不锈钢石油集输管线处理表面进行除油处理；

其次对除油处理后的不锈钢石油集输管线进行超声表面滚压加工。

所述的除油处理具体为：将不锈钢管线放入丙酮或KF201金属清洗剂中进行超声波清洗，去除表面的油污，最后，再使用去离子水清洗，烘干、备用。

所述的管线为316L不锈钢管线。

所述的超声表面滚压具体为：

首先，将除油处理完毕的不锈钢石油集输管线固定在机床上，然后设置超声滚压加工的工艺参数，主要参数为：加工线速度2m/min，步距0.08mm，压力1MPa，气动滚珠，滚压5次，随后，启动电源开关，对不锈钢石油集输管线表面进行以上条件的可控超声滚压处理，经超声滚压处理后的不锈钢石油集输管线表面可达到镜面效果，再将其超声清洗洁净，最后用去离子水清洗，烘干、备用。

所述的管线为316L不锈钢管线。

本发明的有益效果：

本发明所述的不锈钢集输管线钢表面经超声表面滚压加工技术处理后，防蜡效果明显，有效地克服了传统防蜡处理方法存在的防蜡效果一般、成本高、繁琐以及部分污染严重等弊端，可用于不锈钢集输管线、钻头工具、换热设备等抗结蜡。

附图说明

图1是超声滚压处理前后316L不锈钢表面的电子扫描显微镜照片。

图2是超声滚压处理前后316L不锈钢表面的电子扫描显微镜照片。

图3是超声滚压处理前后316L不锈钢表面与水滴的接触角照片。

图4是超声滚压处理前后316L不锈钢表面与水滴的接触角照片。

图5是超声滚压处理前后316L不锈钢表面结蜡的微观形貌照片。

图6是超声滚压处理前后316L不锈钢表面结蜡的微观形貌照片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

-将试样放入丙酮有机溶剂中进行超声清洗，去除表面的油污与杂质。最后，再使用去离子水清洗，烘干、备用。

待除油处理完毕后，具体的表面加工步骤如下：

首先，将除油处理完毕的316L不锈钢固定在机床上，然后设置超声滚压加工的工艺参数，主要参数为：加工线速度2m/min，步距0.08mm，压力1MPa，气动滚珠，滚压5次。然后，启动电源开关，对316L不锈钢表面进行超声滚压处理。经超声滚压处理后的316L不锈钢表面可达到镜面效果，再将其用丙酮溶液进行超声清洗，最后用去离子水清洗，烘干、备用。

经上述处理后，在316L不锈钢表面获得一层抗结蜡的强化层，加工前后试样表面形貌如图1所示。且由图1图2可知，超声滚压处理使得原本粗糙且存在缺陷的316L不锈钢表面变得光滑、平整，这会减少材料表面蜡晶附着的概率。另外，超声滚压处理前后316L不锈钢与去离子水的接触角和表面能分别为100.18°、32.37mJ·m^-2和108.23°、23.49mJ·m^-2，如图3图4所示。可见，经超声滚压处理后的316L不锈钢，其接触角增大、表面能降低，这将增加含蜡晶体生核的难度，降低蜡生成的数量。

图1图2为316L不锈钢经超声滚压处理前后的表面形貌，从图中可知加工前的316L不锈钢表面缺陷较多，而经超声滚压处理后的316L不锈钢缺陷明显被挤压平整，从而获得了光滑的表面，这是因为在超声滚压过程中，滚珠在静压力和冲击力的联合作用下，在试样表面产生“消峰填谷”的作用，所以加工表面变得光滑平整，这将会减少蜡晶在其表面的附着；

从图3图4可以看出加工后的316L不锈钢的接触角增大、疏水性增强，另外表面能降低，这将增加含蜡晶体在其表面的生核难度，降低蜡晶的生成；

图5图6中，经超声滚压处理的316L表面的蜡晶数量较未加工的316L不锈钢表面明显减少，说明超声滚压处理技术能够有效地对以316L不锈钢为代表的集输管线钢进行抗结蜡表面改性。

具体的防蜡测试步骤如下：

采用长庆某油田的原油进行测试，其主要物性参数为：含水率2.2％，含蜡量14.7％，凝点35℃，密度0.86g·cm^-3，黏度12.8mPa·S^-1。

首先，利用恒温水浴锅把原油加热到50℃后，并进行充分搅拌，以确保原油中的石蜡完全溶解并均匀分布；然后，将试样置于容器内壁，保温30min后，通过循环水冷将油温降低至30℃；最后，在沉积1h后取出试样并用水洗涤，以清除将附着在表面的油污。对于加工试样与基材重复5次蜡沉积试验，并计算加工前后各试样的结蜡情况和防蜡率。

防蜡率＝(未加工试样的蜡沉积量-加工后试样的蜡沉积量)/未加工试样的蜡沉积量×100％

测试结果，未经加工的316L不锈钢平均单位面积结蜡量为8.27g/m²，而经超声滚压处理后的316L不锈钢平均单位面积结蜡量为3.04g/m²，防蜡率高达63.24％，这说超声滚压处理技术能够防止316L不锈钢表面结蜡。图3是超声滚压处理前后316L不锈钢表面结蜡的微观图像。从中可以看出，与未加工的试样相比，经超声滚压处理后的316L不锈钢表面的结蜡数量大大降低，这与防蜡测试结果一致。本发明提供的管线钢防蜡效果优于市面上的绝大部分涂层。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法，其特征在于，包括以下步骤；

首先对不锈钢石油集输管线表面进行除油处理；

其次对除油处理后的不锈钢石油集输管线进行超声表面滚压加工；

所述的超声表面滚压具体为：

首先，将除油处理完毕的不锈钢石油集输管线表面固定在机床上，然后设置超声滚压加工的工艺参数，主要参数为：加工线速度2 m/min，步距0.08 mm，压力1 MPa，气动滚珠，滚压5次，随后，启动电源开关，对不锈钢石油集输管线表面进行以上条件的可控超声滚压处理，经超声滚压处理后的不锈钢石油集输管线表面可达到镜面效果，再将其超声清洗洁净，最后用去离子水清洗，烘干、备用。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法，其特征在于，所述的除油处理为：将不锈钢石油集输管线放入有机溶剂丙酮或KF201金属清洗液中进行超声波清洗，去除表面的油污，最后，再使用去离子水清洗，烘干、备用。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢石油集输管线抗结蜡表面滚压加工方法，其特征在于，所述的管线为316L不锈钢管线。

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