專利名稱：金屬陶瓷內襯管線管及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種油氣集輸、注水領域的金屬陶瓷內襯管線管，特指一種內襯金屬陶瓷，防腐蝕、防結垢、耐磨、耐高溫，有超長使用壽命、可無內補口焊接、無維護工作量的管線管的制造方法。
背景技術：
由于油氣集輸或注水等介質中含有大量的腐蝕性物質、成垢物質，使管道在運行一定的時間以后或腐蝕穿孔，或結垢堵塞，輕者影響生產，重者發生安全事故，這種現象在國際國內并不鮮見。因此，油氣田非常重視管道的防腐、防垢處理，尤其是內防腐。目前油氣集輸管道內防腐有以下幾種措施
1、根據不同的介質和使用條件選用合適的金屬材料，如合金鋼、13Cr等。價格高，投資大，易結垢，防腐效果稍強于碳鋼；
2、選用非金屬材料如玻璃鋼、防腐有機涂層等。易結垢，可維護性差，不耐磨，涂層會鼓包、脫皮；
3、介質處理，去除介質的有害成分、降低PH值等，以減低介質的腐蝕性。缺點是增加運營成本和工作量；
4、添加化學藥劑，如緩蝕劑、殺菌劑、阻垢劑等。這也會增加運營成本和工作量。因此，研究開發一種綜合性能高的內防腐管道是當務之急，對油氣集輸有非常重大的經濟效益和社會效益。金屬陶瓷是由金屬在陶瓷中含量漸增的結構材料，既象鋼鐵那樣有一定的韌性，又象陶瓷一樣高硬度、耐腐蝕、耐高溫，是強度高，硬度大、抗氧化能力強，并具有一定的延展性和良好的熱穩定性的復合材料。
發明內容
本發明目的是提供一種耐腐蝕、不結垢、無維護工作量、耐高溫可以無內補口焊接的金屬陶瓷內襯管線管制造方法，既有陶瓷的化學穩定性、無腐蝕，又有金屬的韌性；內壁的陶瓷層表面能低、無極性，不結垢，不會增加流體輸送的阻力，是油氣田油氣集輸和注水的最好內防腐管材。為達到上述目的，本發明提供一種金屬陶瓷內襯管線管，其特征在于基管內壁沿徑向由內到外依次為由剛玉和金屬鈦組成的金屬陶瓷層、由鉻、鎳、鐵組成的合金層。金屬陶瓷層由內到外依次為占金屬陶瓷層厚度的1/4的C1-Al2O3層、占金屬陶瓷層厚度的1/2的由C1-Al2O3和金屬鈦兩相結合的過渡層、占金屬陶瓷層厚度的1/4的金屬鈦層。管線管制備方法包括下列步驟1、反應物為10(Γ200目化學純粉料，預熱120°c，保溫2小時，按化學反應比混合；按生成物65%Fe、25%T1、5%Cr、5%Ni計算反應物總量；反應式為2A1 +Fe2O3=Al2O3 +2Fe(I)2A1 +Cr203=Al203+2Cr(2)
4Al+3Ti02=2Al203 +3Ti(3)
2A1 +3NiO=Al2Os+3Ni(4)；
2、物料放入基管內，然后將基管放入超長離心機，按150g的離心力確定轉速。本發明的有益效果是
1、金屬陶瓷內襯管線管采用含有金屬陶瓷的內防腐層，防腐(是碳鋼的數百倍，是不銹鋼的幾十倍)、防垢(結垢速率為零)、防磨性能極佳(是碳鋼的27倍)，均優于其它內防腐方法；金屬陶瓷層與管壁為冶金結合，具有高結合強度、壓潰強度、耐沖擊等力學性能；長時間使用不會增阻，管道不用維護(投球、投藥等)。2、內襯層耐高溫，可進行真正的無內補口焊接，提高了焊口的防腐性能，也就是提高了管線整體的防腐性能。該系列產品管徑為38 800_，長度可達6000 12000mm。金屬陶瓷內襯管線管的直度小于O. 2%，滿足美國石油協會API的規范；金屬陶瓷內襯層厚度3 5mm，沒有普通陶瓷內襯復合鋼管的針孔和裂紋，質量是國際領先的。本發明是國際國內第一個走出實驗室進入實際應用的金屬陶瓷內襯管線管；也是國際國內第一個達到12米長的產品。
附圖1為金屬陶瓷內襯管線管結構示意圖。1、金屬陶瓷層，1.1、a `-Al2O3陶瓷層，1. 2、過渡層，1. 3、鈦層，
2、合金層，3、基管。
具體實施例方式實施例1 :
規格為小89臟*6111111的金屬陶瓷內襯管線管，長度11.8米。反應物Fe2O3粉23. 5kg ;A1粉 17kg ； TiO2 粉 5. 9kg ；Cr2O3 粉1. 17kg ；NiO 粉1. 17kg。離心機轉速 1867r/min。反應后，金屬陶瓷內襯厚度3. 2_，直度O. 1%。實施例2:
規格為$114mm*14mm的金屬陶瓷內襯管線管，長度12米。反應物Fe2O3粉27. 2kg ;A1粉 20. 3kg; 1102粉6.81^;0203 粉1.351^;祖0粉1.351^。離心機轉速 1766r/min。反應后，金屬陶瓷內襯的厚度3. 8mm，直度O. 15%。實施例3:
規格為$159mm*22mm的金屬陶瓷內襯管線管，長度12米。反應物Fe2O3粉36. 2kg ;A1粉 26. 7kg; TiO2 粉 9kg ;Cr203 粉 1.8kg ;NiO 粉 1.8kg。離心機轉速 1527r/min。反應后，金屬陶瓷內襯的厚度4. 1mm，直度O. 15%。
權利要求
1.一種金屬陶瓷內襯管線管，其特征在于基管內壁沿徑向由內到外依次為由剛玉和金屬鈦組成的金屬陶瓷層、由鉻、鎳、鐵組成的合金層。
2.根據權利要求1所述的金屬陶瓷內襯管線管，其特征在于金屬陶瓷層由內到外依次為占金屬陶瓷層厚度的1/4的a -Al2O3層、占金屬陶瓷層厚度的1/2的由a -Al2O3和金屬鈦兩相結合的過渡層、占金屬陶瓷層厚度的1/4的金屬鈦層。
3.根據權利要求1或2所述的金屬陶瓷內襯管線管的制備方法，其特征在于包括下列步驟 (O反應物為10(Γ200目化學純粉料，預熱120°C，保溫2小時，按化學反應比混合；按生成物65%Fe、25%T1、5%Cr、5%Ni計算反應物總量；反應式為 2A1 +Fe2O3=Al2O3 +2Fe(I) 2A1 +Cr203=Al203+2Cr(2) 4Al+3Ti02=2Al203 +3Ti(3) 2A1 +3Ni0=Al203+3Ni(4)； (2)物料放入基管內，然后將基管放入超長離心機，按150g的離心力確定轉速。
全文摘要
一種金屬陶瓷內襯管線管，基管內壁沿徑向由內到外依次為由剛玉和金屬鈦組成的金屬陶瓷層、由鉻、鎳、鐵組成的合金層。金屬陶瓷層由內到外依次為占金屬陶瓷層厚度的1/4的α-Al2O3層、占金屬陶瓷層厚度的1/2的由α-Al2O3和金屬鈦兩相結合的過渡層、占金屬陶瓷層厚度的1/4的金屬鈦層。管線管制備方法簡單，將Fe2O3粉、Al粉、TiO2粉、Cr2O3粉、NiO粉混合放入基管內，然后將基管放入超長離心機上，即可生產出10多米長的管線管，防腐、防垢、防磨性能極佳，具有高結合強度、壓潰強度、耐沖擊等力學性能；長時間使用不會增阻，管道不用維護，內襯層耐高溫，可進行真正的無內補口焊接，提高了焊口的防腐性能，也就是提高了管線整體的防腐性能。
文檔編號C23C24/10GK103062574SQ20121057339
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者楊永利, 王守澤, 李振杰, 仲光哲, 韓飛 申請人:楊永利