CN111804547A - 一种防腐耐磨石墨烯涂覆管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道技术领域，尤其为一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，包括以下加工步骤：将石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂进行混合搅拌，然后进行加热分散处理，然后备用；将待涂覆喷涂的管体外表面进行清理干净，并且对其表明进行粗打磨，然后对打磨之后的管体外侧进行喷涂喷涂剂；将喷涂之后的管体进行高温溶解烧结，本发明中，本发明具有极强耐磨特性，通过UMT机械性能与摩擦测试，涂层自润滑耐磨性能优异，涂层厚度50μm，13MPa力作用下，耐不锈钢球摩擦20多万次涂层未磨穿；从耐磨性能比对来看，涂层可长效保证基材在磨损工况中持久工作。
Description
技术领域
本发明涉及管道技术领域，具体为一种防腐耐磨石墨烯涂覆管。
背景技术
石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气，把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入，认识到它们在组成上均属烃类化合物，在成因上互有联系，因此把它们统称为石油。1983年9月第11次世界石油大会提出，石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。所以石油开采也包括了天然气开采。油井防腐、阻垢、清蜡等是油田生产过程中的一个普遍性难题，随着油田开发，油井内含水量的不断上升，输送石油的管体会出现严重的腐蚀结垢现象，严重影响了油田生产系统正常运行，此外，随着油田开发，导致油管蜡堵、过流面积减小、负荷增大、电流上升等诸多问题，严重影响油井产量。
市场上存在的大部分石墨烯涂覆管的涂覆质量一般，不能保证了管体有较好的耐磨性能，导致其在使用时，耐磨效果一般，增加了其后期维护的成本，一些石墨烯涂覆管表面处理的质量一般，导致其在使用时不仅会产生无机盐等垢蜡质沉积蜡挂壁现象，而且其阻力较大，不利于提高介质输送效率等，因此，针对上述问题提出一种防腐耐磨石墨烯涂覆管。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，包括以下加工步骤：
步骤一：预制石墨烯润滑耐磨防腐涂覆剂：将石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂进行混合搅拌，然后进行加热分散处理，然后备用；
步骤二：涂覆喷涂：将待涂覆喷涂的管体外表面进行清理干净，并且对其表明进行粗打磨，然后对打磨之后的管体外侧进行喷涂步骤一中得到的喷涂剂；
步骤三：高温熔解烧结融合：将步骤二中喷涂之后的管体进行高温溶解烧结，然后进行冷却至常温即可。
优选的，所述步骤一中石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂的重量份比为石墨烯∶氟树脂∶二硫化钼∶固体润滑剂∶两性化合物∶十二烷基二甲基苄基氯化铵∶油酸基羟乙基咪唑啉∶阻燃剂∶溶剂∶氧化钨∶助剂＝5-10∶20-30∶2-5∶1-3∶0.5-2∶0.5-2∶0.5-2∶1-3∶3-8∶6-15∶5-10。
优选的，所述步骤一中的分散温度为60-90℃，分散的时间为40-60分钟。
优选的，所述步骤二中打磨的粗糙度为ra1.6-3.2。
优选的，所述步骤二中喷涂层的厚度为0.2-0.6mm，且喷涂层的外表面呈光滑设置。
优选的，所述步骤三中溶解烧结的温度为260-300℃。
优选的，所述步骤三中溶解烧结的时长为60-100分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明具有极强耐磨特性，通过UMT机械性能与摩擦测试，涂层自润滑耐磨性能优异，涂层厚度50μm，13MPa力作用下，耐不锈钢球摩擦20多万次涂层未磨穿；从耐磨性能比对来看，涂层可长效保证基材在磨损工况中持久工作。
2.本发明涂层化学物理性能稳定，无毒，具有极强的耐腐蚀性，耐酸、碱、盐等腐蚀性能优异，对二氧化碳、硫化氢及可溶性无机盐等腐蚀元素具有极强阻隔作用，其优异的耐腐抗渗透性，几乎不受任何介质的腐蚀，保护基材延长失效周期。
3.本发明涂层自润滑表面流平，内壁光洁，致密、低表面能(30达因)，很好不粘性，离子结晶物很难在涂层表面附着，减少沉积物积存率，缓阻无机盐等垢蜡质沉积蜡挂壁现象，大大阻止垢蜡的形成。通过改变表面能达到阻垢防蜡目的。
4.本发明涂覆层具有优异的耐温性能，在-193到200℃的高温使用中依然具备独特的防粘性能。耐温性最高可达500℃，高温下无任何有害物质挥发，近300℃高温固化工艺，使得其物理性能和化学性能稳定，在地下高温高湿环境下不起泡，不易剥离脱落，可长期稳定使用。
5.本发明自润滑低摩擦系数0.11-0.15，可有效降低接触面摩擦，延缓相互体之间磨损速度，抽油井管使用可降低抽油井悬点载荷，减少下行阻力，节电降低能耗，相比普通涂层，根据测算，内减阻涂层技术可以使内壁粗糙度由原来的Ra40μm降低到了Ra10μm以下，可提高介质输送效率，气管应用可提高介质输送效率近20％，优异的润滑耐磨性延长产品使用寿命3-5倍以上。
6.本发明涂层与金属间经高温烧结有极高的结合力，机械强度大，高硬度、抗冲击、抗拉伸、韧性强。简单外力基本无法去除，金属与涂层的附着，如同人的表皮与真皮附着，故解决了传统普通涂层与金属基层间因结合力差，易起鼓，脱落的缺陷，温度变化频繁的环境中表现更加明显，在真空(-0.01至-0.1兆帕)条件下不会出现脱层。
7.本发明介电常数与介电损耗因子在很宽的温度与频率范围内都比较低，显示出高介电性能。同时也是很好的阻燃材料，在易燃易暴环境下也能安全使用。
具体实施方式
实施例1：本发明提供一种技术方案：
一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，包括以下加工步骤：
步骤一：预制石墨烯润滑耐磨防腐涂覆剂：将石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂进行混合搅拌，然后进行加热分散处理，然后备用；
步骤二：涂覆喷涂：将待涂覆喷涂的管体外表面进行清理干净，并且对其表明进行粗打磨，然后对打磨之后的管体外侧进行喷涂步骤一中得到的喷涂剂；
步骤三：高温熔解烧结融合：将步骤二中喷涂之后的管体进行高温溶解烧结，然后进行冷却至常温即可。
本发明通过上述加工工艺后具有极强耐磨特性，通过UMT机械性能与摩擦测试，涂层自润滑耐磨性能优异，涂层厚度50μm，13MPa力作用下，耐不锈钢球摩擦20多万次涂层未磨穿；从耐磨性能比对来看，涂层可长效保证基材在磨损工况中持久工作；物理性能稳定，无毒，具有极强的耐腐蚀性，耐酸、碱、盐等腐蚀性能优异，对二氧化碳、硫化氢及可溶性无机盐等腐蚀元素具有极强阻隔作用，其优异的耐腐抗渗透性，几乎不受任何介质的腐蚀，保护基材延长失效周期；涂层自润滑表面流平，内壁光洁，致密、低表面能(30达因)，很好不粘性，离子结晶物很难在涂层表面附着，减少沉积物积存率，缓阻无机盐等垢蜡质沉积蜡挂壁现象，大大阻止垢蜡的形成。通过改变表面能达到阻垢防蜡目的；涂覆层具有优异的耐温性能，在-193到200℃的高温使用中依然具备独特的防粘性能。耐温性最高可达500℃，高温下无任何有害物质挥发，近300℃高温固化工艺，使得其物理性能和化学性能稳定，在地下高温高湿环境下不起泡，不易剥离脱落，可长期稳定使用；自润滑低摩擦系数0.11-0.15，可有效降低接触面摩擦，延缓相互体之间磨损速度，抽油井管使用可降低抽油井悬点载荷，减少下行阻力，节电降低能耗，相比普通涂层，根据测算，内减阻涂层技术可以使内壁粗糙度由原来的Ra40μm降低到了Ra10μm以下，可提高介质输送效率，气管应用可提高介质输送效率近20％，优异的润滑耐磨性延长产品使用寿命3-5倍以上；涂层与金属间经高温烧结有极高的结合力，机械强度大，高硬度、抗冲击、抗拉伸、韧性强。简单外力基本无法去除，金属与涂层的附着，如同人的表皮与真皮附着，故解决了传统普通涂层与金属基层间因结合力差，易起鼓，脱落的缺陷，温度变化频繁的环境中表现更加明显，在真空(-0.01至-0.1兆帕)条件下不会出现脱层；介电常数与介电损耗因子在很宽的温度与频率范围内都比较低，显示出高介电性能。同时也是很好的阻燃材料，在易燃易暴环境下也能安全使用。
所述步骤一中石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂的重量份比为石墨烯∶氟树脂∶二硫化钼∶固体润滑剂∶两性化合物∶十二烷基二甲基苄基氯化铵∶油酸基羟乙基咪唑啉∶阻燃剂∶溶剂∶氧化钨∶助剂＝10∶30∶5∶3∶2∶2∶2∶3∶8∶15∶10，所述步骤一中的分散温度为60-90℃，分散的时间为50分钟，这种设置可以较好的保证涂覆剂的质量，所述步骤二中打磨的粗糙度为ra1.6，这种设置可以增加涂覆剂与管体的结合力，所述步骤二中喷涂层的厚度为0.6mm，且喷涂层的外表面呈光滑设置，这种设置较好的减少摩擦力，所述步骤三中溶解烧结的温度为300℃，这种设置保证了石墨烯涂层可以较好的贴附在管体上，所述步骤三中溶解烧结的时长为100分钟，这种设置可以保证较好的溶解烧结效果。
实施例2：本发明提供一种技术方案：
一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，包括以下加工步骤：
步骤一：预制石墨烯润滑耐磨防腐涂覆剂：将石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂进行混合搅拌，然后进行加热分散处理，然后备用；
步骤二：涂覆喷涂：将待涂覆喷涂的管体外表面进行清理干净，并且对其表明进行粗打磨，然后对打磨之后的管体外侧进行喷涂步骤一中得到的喷涂剂；
步骤三：高温熔解烧结融合：将步骤二中喷涂之后的管体进行高温溶解烧结，然后进行冷却至常温即可。
本发明通过上述加工工艺后具有极强耐磨特性，通过UMT机械性能与摩擦测试，涂层自润滑耐磨性能优异，涂层厚度50μm，13MPa力作用下，耐不锈钢球摩擦20多万次涂层未磨穿；从耐磨性能比对来看，涂层可长效保证基材在磨损工况中持久工作；物理性能稳定，无毒，具有极强的耐腐蚀性，耐酸、碱、盐等腐蚀性能优异，对二氧化碳、硫化氢及可溶性无机盐等腐蚀元素具有极强阻隔作用，其优异的耐腐抗渗透性，几乎不受任何介质的腐蚀，保护基材延长失效周期；涂层自润滑表面流平，内壁光洁，致密、低表面能(30达因)，很好不粘性，离子结晶物很难在涂层表面附着，减少沉积物积存率，缓阻无机盐等垢蜡质沉积蜡挂壁现象，大大阻止垢蜡的形成。通过改变表面能达到阻垢防蜡目的；涂覆层具有优异的耐温性能，在-193到200℃的高温使用中依然具备独特的防粘性能。耐温性最高可达500℃，高温下无任何有害物质挥发，近300℃高温固化工艺，使得其物理性能和化学性能稳定，在地下高温高湿环境下不起泡，不易剥离脱落，可长期稳定使用；自润滑低摩擦系数0.11-0.15，可有效降低接触面摩擦，延缓相互体之间磨损速度，抽油井管使用可降低抽油井悬点载荷，减少下行阻力，节电降低能耗，相比普通涂层，根据测算，内减阻涂层技术可以使内壁粗糙度由原来的Ra40μm降低到了Ra10μm以下，可提高介质输送效率，气管应用可提高介质输送效率近20％，优异的润滑耐磨性延长产品使用寿命3-5倍以上；涂层与金属间经高温烧结有极高的结合力，机械强度大，高硬度、抗冲击、抗拉伸、韧性强。简单外力基本无法去除，金属与涂层的附着，如同人的表皮与真皮附着，故解决了传统普通涂层与金属基层间因结合力差，易起鼓，脱落的缺陷，温度变化频繁的环境中表现更加明显，在真空(-0.01至-0.1兆帕)条件下不会出现脱层；介电常数与介电损耗因子在很宽的温度与频率范围内都比较低，显示出高介电性能。同时也是很好的阻燃材料，在易燃易暴环境下也能安全使用。
所述步骤一中石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂的重量份比为石墨烯∶氟树脂∶二硫化钼∶固体润滑剂∶两性化合物∶十二烷基二甲基苄基氯化铵∶油酸基羟乙基咪唑啉∶阻燃剂∶溶剂∶氧化钨∶助剂＝5∶20∶2∶1∶0.5∶0.5∶0.5∶1∶3∶6∶5，所述步骤一中的分散温度为60-90℃，分散的时间为50分钟，这种设置可以较好的保证涂覆剂的质量，所述步骤二中打磨的粗糙度为ra1.6，这种设置可以增加涂覆剂与管体的结合力，所述步骤二中喷涂层的厚度为0.6mm，且喷涂层的外表面呈光滑设置，这种设置较好的减少摩擦力，所述步骤三中溶解烧结的温度为300℃，这种设置保证了石墨烯涂层可以较好的贴附在管体上，所述步骤三中溶解烧结的时长为100分钟，这种设置可以保证较好的溶解烧结效果。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：包括以下加工步骤：
步骤一：预制石墨烯润滑耐磨防腐涂覆剂：将石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂进行混合搅拌，然后进行加热分散处理，然后备用；
步骤二：涂覆喷涂：将待涂覆喷涂的管体外表面进行清理干净，并且对其表明进行粗打磨，然后对打磨之后的管体外侧进行喷涂步骤一中得到的喷涂剂；
步骤三：高温熔解烧结融合：将步骤二中喷涂之后的管体进行高温溶解烧结，然后进行冷却至常温即可。
2.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：所述步骤一中石墨烯、氟树脂、二硫化钼、固体润滑剂、两性化合物、十二烷基二甲基苄基氯化铵、油酸基羟乙基咪唑啉、阻燃剂、溶剂、氧化钨和助剂的重量份比为石墨烯∶氟树脂∶二硫化钼∶固体润滑剂∶两性化合物∶十二烷基二甲基苄基氯化铵∶油酸基羟乙基咪唑啉∶阻燃剂∶溶剂∶氧化钨∶助剂＝5-10∶20-30∶2-5∶1-3∶0.5-2∶0.5-2∶0.5-2∶1-3∶3-8∶6-15∶5-10。
3.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：所述步骤一中的分散温度为60-90℃，分散的时间为40-60分钟。
4.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：所述步骤二中打磨的粗糙度为ra1.6-3.2。
5.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：所述步骤二中喷涂层的厚度为0.2-0.6mm，且喷涂层的外表面呈光滑设置。
6.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：所述步骤三中溶解烧结的温度为260-300℃。
7.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨石墨烯涂覆管，其特征在于：所述步骤三中溶解烧结的时长为60-100分钟。
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2020
- 2020-07-09 CN CN202010683599.9A patent/CN111804547A/zh active Pending
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