[實用新型]一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置

有效

• 申請號: 200720149737.5
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN201056587Y
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 韓禮紅;上官豐收;林凱;馮耀榮
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: C23C10/48
• 分類號: C23C10/48
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 金杰

技術領域

本實用新型針涉及金屬材料的化學熱處理，具體地說，涉及金屬材料表面工程領域的一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置。

背景技術

油氣管道遭受腐蝕后，會給油氣田造成巨大的經濟損失，甚至導致災難性事故和環境污染以及惡劣的社會影響，目前我國石油工業中，高含H₂S、CO₂及高溫、高壓耦合工況下的腐蝕問題日趨嚴重。為解決此問題，國內外通常采用表面涂鍍、內襯不銹鋼、玻璃鋼管及投入緩釋劑、甚至適用Ni、Cr耐蝕合金等方法。表面涂鍍工藝簡單，但與基體結合力差，易脫落；內襯不銹鋼工藝復雜、穩定性差、成本高；玻璃鋼管防腐性能優異，但其生產技術、配套設備要求高，生產成本大幅度提高；而投入緩蝕劑，有效保護周期短，累計成本高，地層適應性較差。而Ni、Cr合金的成本相當于常規油、套管的10倍以上，油田根本無力承受。因此，探索具有高性價比和大規模工業化推廣價值的防腐技術意義顯著。

鋼鐵中含有8％的Al原子時，表面即可形成致密、耐蝕、抗高溫氧化的Al₂O₃薄膜，但是基體脆性增加，而只在表面滲鋁既可以保證心部韌性，又可以改善表面性能。滲鋁技術是在一定條件下，使得滲劑與工件界面活化反應得以進行，產生活性Al原子，并通過工件點陣內空位及晶界、位錯等快速擴散通道與鐵原子發生置換，形成鋁在鋼中的固溶體及金屬間化合物，從而改善了表面組織與性能。由于所獲得的表面是在對工件原有表面進行改性產生的，因此與基體結合強度遠遠高于涂鍍技術。

但是，通常的滲鋁技術在石油專用油、套管應用方面有兩個致命的弱點。第一，一般滲鋁處理工件都是在700-1100℃進行，其處理對象主要為普通碳鋼，如20鋼，或者一些低合金鋼部件，這些部件的心部組織與性能在滲鋁前后變化不大，或者變化較大但不影響使用性能。而油、套管屬于石油專用管，合金化程度較高，其基體微觀組織、機械性能指標受相關標準嚴格限制，高于其退火溫度(560℃左右)的滲鋁，將顯著改變其組織與性能，從而帶來一系列嚴重問題，因此，如何在保證基體組織沒有明顯變化的條件下，實現油管表面滲鋁是第一個必須解決的問題。第二，通常滲鋁需要處理8-20小時，效率太低，而且一般的電阻爐根本不能適應長達10米的細長油管，因此，從生產方面考慮，開發快速滲鋁工藝及實用裝置是第二個必須解決的問題。這兩個問題的解決就將為油管滲鋁工業化推廣奠定基礎。

現行專利技術中，專利技術[1]是利用了機械能輔助進行的高溫金屬熱滲處理，專利技術[2]是利用直接電加熱技術快速滲鋁的原理方法，專利技術[7]利用了感應加熱，然后慢速擴滲，處理時間偏長。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種石油專用油、套管快速滲鋁裝置，從適用技術及高效率工業化生產角度針對石油專用油、套管細長特征進行低溫、快速表面滲鋁，形成組織與厚度可控且具有優異性能的表面滲層，使得油、套管表面對H₂S、CO₂、O₂等介質及管內輸送流體沖刷具有優異的耐腐蝕及耐摩擦性能，拓寬常規油、套管的適用范圍，極大地提高管柱服役壽命。

本實用新型是這樣實現的：包括傳動軸1、保溫層2、滲劑3、待處理鋼管4、熱電耦5、傳動齒輪6、電動機7、溫度指示儀表8、空心轉動軸9、導線10、傳動齒輪11、絕緣傳動部件12、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13、開關14、網狀導電接頭15、可調低壓電源16、變阻器17、電流計18、恒溫自動控制儀19，保溫層2內裝有待處理鋼管4，待處理鋼管4內設有滲劑3，傳動軸1與傳動齒輪6、空心轉動軸9、傳動齒輪11、絕緣傳動部件12、含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13依次連接，電動機7與傳動齒輪6連接，空心轉動軸9內裝有熱電耦5，含透氣小孔的絕緣絕熱傳動部件13的一端裝有網狀導電接頭15。

熱電耦5通過導線10與可調低壓電源16、變阻器17、電流計18、恒溫自動控制儀19依次串聯。

熱電耦5與溫度指示儀表8連接。

導線10上裝有開關14。