CN1439838A - 抗点蚀耐磨油管及其制备方法 - Google Patents

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凌国平
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本发明公开了一种抗点蚀耐磨油管及其制备方法。首先利用化学热处理在油管表面形成铁氮化合物或含碳的铁氮化合物；然后利用化学镀，在油管表面获得具有牺牲阳极性保护层。其工艺流程为：预处理→气体氮化或软氮化→活化→清洗→化学镀镍→后处理。所得到的表面层具有很高的耐蚀性和硬度，不产生点蚀，同时它是一种金属性的保护层，因此具有耐温、抗压以及良好的抗变形能力。通过该表面处理的油管，抗磨损腐蚀性能为氮化处理油管的2倍、化学镀镍油管的3倍。并且处理时间短、成本低。

Description

抗点蚀耐磨油管及其制备方法
                         技术领域
本发明涉及一种抗点蚀耐磨油管及其制备方法。
                         背景技术
油田管道工作环境中含CO2、H2S、硫酸盐还原菌等腐蚀介质，以及因水矿化程度高而导致的垢下腐蚀，水中还含有泥沙，对管道产生磨损，并且承受一定的温度和压力等，条件恶劣，磨损腐蚀严重。改变油管材质是有效的方法，但造价昂贵，也有阳极保护、加入阻化剂等防护措施，但效果不理想。另一方法就是对油管进行耐磨、抗腐蚀处理。
根据专利查新，为了防止油管腐蚀，有“具有镍磷合金防腐层的油管及制造方法”的发明专利(ZL93100518.3)，和“油管抗蚀氮化防腐处理装置”的实用新型专利(ZL00256163.8)。分别采用化学镀镍和真空渗氮的方法，在油管表面得到高耐磨、抗腐蚀的表面层。但是，化学镀防腐层由于空隙率高，点蚀严重，使用寿命不高；真空氮化所得的表面层较脆，抗变形能力差，结果长时间氮化容易导致丝扣处发生脆断，缩短氮化时间又会使耐蚀的化合物层厚度降低，从而缩短管道的使用寿命。另一方面，油井上面的管道要承受井下2000多米、也即200多根管道的重量，因此井下管道容易出现变形，导致氮化层中出现微裂纹，破坏其致密性，结果也容易产生点蚀穿孔而导致使用寿命下降。严重的甚至导致管道发生断裂。
                         发明内容
本发明的目的在于提供一种抗点蚀耐磨油管及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：该油管的内外表面具有底层和表层的复合结构；底层为铁氮化合物层或含碳的铁氮化合物层，层厚5～15微米；表层为镍磷合金层，其中镍磷合金比例为镍89～93％wt，磷7～11％wt，层厚10～20微米。
抗点蚀耐磨油管的制备方法包括如下步骤：
1)油管前处理：为常规的碱洗→清洗→酸洗→干燥，或用喷砂除锈的方法，以除去油管表面的氧化层；
2)氮化或软氮化处理：对前处理后的油管进行气体氮化或软氮化，温度560～620℃，时间2～5hr；
3)活化处理：将气体氮化或软氮化后的油管在20％的盐酸溶液、40～70℃浸渍1～5min，水洗后再用蒸馏水清洗；
4)化学镀镍：将活化后的油管放入化学镀槽中进行化学镀镍，镀液组成为：硫酸镍：20～30g/L，次亚磷酸钠：25～35g/L，柠檬酸钠：25～45g/L，醋酸钠：13～21g/L，稳定剂：1～50mg/L，润湿剂：0～200mg/L，其余为蒸馏水。pH值：4.0～6.0，温度85～90℃，时间1～2hr。
所说的稳定剂为硫脲或Pb2+或IO3 -，润湿剂为十二烷基硫酸钠或苯亚磺酸钠。
本发明的优点是：油管表面的底层、表层复合结构可在油管表面获得具有牺牲阳极性保护层，不存在孔蚀，同时它是一种金属性的保护层，因此具有耐温、抗压以及良好的抗变形能力。通过该表面处理的油管，抗磨损腐蚀性能为氮化处理油管的2倍、化学镀镍油管的3倍。并且处理时间短、成本低。
                         附图说明
附图为本发明的结构示意图。
                         具体实施方式
如附图所示，该油管1的内外表面具有底层2和表层3的复合结构；底层2为铁氮化合物层或含碳的铁氮化合物层，表层3为镍磷合金层。
实施例1
1)J55油管，喷砂达到Sa2.5级别；
2)用深井式气体氮化炉进行软氮化，渗剂为氨气和乙醇，温度560℃，保温5hr，得到15μm含碳的铁氮化合物；
3)油管出炉后用20％盐酸溶液浸渍5min，蒸馏水清洗；
4)放入温度为90℃的化学镀镍液中，镀液组成为：硫酸镍20g/L，次亚磷酸钠：25g/L，柠檬酸钠：25g/L，醋酸钠：13g/L，Pb2+：1mg/L，十二烷基硫酸钠：20mg/L，pH值：5.5，反应1hr后取出清洗，镀层厚度10μm，镍含量93％wt，磷含量7％wt；
结果：表面硬度Hv480，用赤血盐-氯化钠水溶液法测得镀层孔隙率为0，中性盐雾试验300小时以上无锈蚀，试片弯曲90度以上无开裂、无剥离。油管抗磨损腐蚀性能为氮化处理油管的2倍、化学镀镍油管的3倍。
实施例2
1)N80油管，市售除油剂室温除油30min后漂洗，20％盐酸溶液浸渍15min；
2)用深井式气体氮化炉进行氮化，渗剂为氨气，温度620℃，保温1hr，得到5μm铁氮化合物层；
3)油管出炉后用20％盐酸溶液浸渍1min，蒸馏水清洗；
4)放入温度为85℃的化学镀镍液中，镀液组成为：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠：35g/L，柠檬酸钠25g/L，醋酸钠21g/L，硫脲2mg/L，十二烷基磺酸钠200mg/L，pH值：4.5，反应2hr后取出清洗，镀层厚度20μm，镍含量89％wt，磷含量11％wt；
结果：表面硬度Hv500，用赤血盐-氯化钠水溶液法测得镀层孔隙率为0，中性盐雾试验300小时以上无锈蚀，试片弯曲90度以上无开裂、无剥离。油管抗磨损腐蚀性能为氮化处理油管的2倍、化学镀镍油管的3倍。

Claims (3)

1.一种抗点蚀耐磨油管，其特征在于：该油管(1)的内外表面具有底层(2)和表层(3)的复合结构；底层(2)为铁氮化合物层或含碳的铁氮化合物层，层厚5～15微米；表层(3)为镍磷合金层，其中镍磷合金比例为镍89～93％wt，磷7～11％wt，层厚10～20微米。
2、根据权利要求1所述的抗点蚀耐磨油管的制备方法，包括如下步骤：
1)油管前处理：为常规的碱洗→清洗→酸洗→干燥，或用喷砂除锈的方法，以除去油管表面的氧化层；
2)氮化或软氮化处理：对前处理后的油管进行气体氮化或软氮化，温度560～620℃，时间2～5hr；
3)活化处理：将气体氮化或软氮化后的油管在20％的盐酸溶液、40～70℃浸渍1～5min，水洗后再用蒸馏水清洗；
4)化学镀镍：将活化后的油管放入化学镀槽中进行化学镀镍，镀液组成为：硫酸镍：20～30g/L，次亚磷酸钠：25～35g/L，柠檬酸钠：25～45g/L，醋酸钠：13～21g/L，稳定剂：1～50mg/L，润湿剂：0～200mg/L，其余为蒸馏水。pH值：4.0～6.0，温度85～90℃，时间1～2hr。
5)后处理：水洗或水洗后铬酸盐钝化、水洗。
3.根据权利要求2所述的抗点蚀耐磨油管的制备方法，其特征是所说的稳定剂为硫脲或Pb2+或IO3 -，润湿剂为十二烷基硫酸钠或苯亚磺酸钠。
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