[發明專利]利用多元合金金相組織生長對廢舊桿管進行修復的方法

無效

• 申請號: 200910072225.7
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN101592022A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 李福軍;郭士強;竇志堅;馮云亭;孫東
• 申請（專利權）人: 大慶高新區北油創業科技有限公司
• 主分類號: E21B29/10
• 分類號: E21B29/10;C23C2/06;C23C2/38;C23C2/02
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司
• 代理人: 張海霞

技術領域：

本發明涉及油田領域的一種對廢舊桿管進行回收再利用的方法，尤其是一種利用多元合金金相組織生長對廢舊桿管進行修復的方法。

背景技術：

油田用桿管及地面管道服役一定時間后表面會被腐蝕成小坑和微裂紋，目前國內外對廢舊桿管的處理方法一是報廢成廢舊鋼鐵，這樣造成了巨大的浪費，二是對表層補刷涂料再使用，但該方法只是對外表面進行簡單的覆蓋，不足之處是涂層受外力或老化后易起層剝落，并且桿管的本體的破損坑及裂紋依然存在，而且桿管強度降低，易斷裂，修復后的桿管壽命短。熱浸鍍合金化工藝作為一種有效的金屬防腐方式，已被廣泛用于各行業的金屬結構設施上，如鋼板、鋼帶、鋼絲、鋼管、結構件、零部件等產品，但是未見鋅鋁稀土金屬熱浸鍍技術在油田廢舊桿管上的應用報道。

發明內容：

為了解決現有的油田廢舊桿管表面修復后涂層易起層剝落，造成桿管強度低、易斷裂的問題，本發明提供了一種利用多元合金金相組織生長對廢舊桿管進行修復的方法，該方法利用在熱浸鍍過程中添加鋅鋁稀土多元合金，使基體表面鍍上一層與基體相結合的鍍層，從而使桿管上的腐蝕小坑和微裂紋進行合金相組織生長，達到修復的目的，該方法具有修復效果好、提高桿管本體強度、提高桿管防腐能力的特點。

本發明的技術方案是：一種利用多元合金金相組織生長對廢舊桿管進行修復的方法，首先將廢舊桿管進行拋丸強化處理，內、外表面進行水洗、酸洗、助鍍、烘干，準備鋅錠，將準備好的鋅鍋內溫度升至420℃以上，將鋅錠熔化后制備鋅液，然后將溫度升至740～760℃，保溫5～10分鐘后，加入多元合金，待其全部熔化后，將合金液體調至450～470℃之間，將廢舊桿管放入鋅鍋內進行熱浸鍍，其鍍液成分及各成分所占重量百分比為：Ni，0.09％～0.10％；Bi，0.10％～0.20％；Al，0.20％～0.30％；Re，0.08％～0.10％，其余為鋅液。

上述的多元合金其合金成分及各成分所占重量百分比為：Ni，1.6％～2.0％；Bi，1.6％～2.0％；Al，0.8％～1.2％；Re，0.3％～0.7％，其余為Zn；或者還可以為Zn-5％Al-Re合金：Al，4.7％～6.2％；Re，0.03％～0.1％；Si＜0.015％；Pb＜0.005％，其余為Zn。

本發明具有如下有益效果：由于采取上述方案，當將經過熔劑處理的廢舊桿管放入熔融添加多元合金的鋅槽時，工件表面形成一層覆蓋助鍍液膜的基體，使鐵基體與熔融多元合迅速反應，鐵被溶解，形成鋅在α鐵中的固溶體，由于相互擴散，生成鐵鋅合金化合物，在微觀上表現晶格重組，晶粒細化，金屬晶體以樹枝狀的形式長大。在裂紋處、晶核尖角處散熱較快，因而長大較快，成為深入到液體中去的晶枝；同時尖角處的缺陷較多，從液體中轉移過來的原子容易在這些地方固定，有利于晶體的長大成為樹枝晶。一個晶核長大形成的樹枝晶是一個晶粒，多晶體金屬的每個晶粒一般都是由一個晶核采取樹枝狀長大的方式形成的。合金化后的桿管在水中迅速冷卻也加大了樹枝晶的形成，使金相組織生長效果更為明顯，從而達到了修復桿管上的腐蝕小坑和微裂紋的目的，而修復后桿管本體強度可提高50％，還可以消除疲勞應力及破裂應力集中問題，同時桿管的防腐能力提高5倍以上。

附圖說明：

附圖1是鋼材凹凸表面的熱浸鍍鋅層生長形態；

附圖2是表面經過不同處理的鋼材含硅量與熱浸鍍鋅層厚度的關系。

圖中：曲線1-粗粒鋼丸，2-細粒鋼丸，3-玻璃微珠，4-酸洗。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做進一步說明：

一種利用多元合金金相生長對廢舊桿管進行修復的方法，首先將廢舊桿管內、外壁表面進行水洗、酸洗，實驗表明，桿管的表面粗糙度對熱浸鍍鋅層的形成有明顯的影響，鋼基體表面的凹凸會使鐵鋅合金層的生長形態發生變化。附圖1描述了熱浸鍍鋅鍍層在鋼材的不規則表面上的生長特點：在凸起處，剛形成的ζ晶體相分離，使液態鋅可穿透到ζ/δ界面附近，支持ζ相連續快速生長而形成進發狀晶粒；在凹入區域，由于生長受擴散控制，可得到緊密穩定的結構。