一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法技术

一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法，在加热下烧去油管表面的油污，将去油污后的油管基体进行喷砂处理，去除油管表面锈蚀，再进行助镀处理；将石墨烯无水乙醇溶液加入纯铝粉中进行球磨处理，得到复合粉体；将球磨后的复合粉体干燥，得到渗铝剂；将干燥后的渗铝剂加热成液态，将油管基体匀速浸入渗铝液中，然后进行渗后处理。本发明专利技术中在渗剂中添加石墨烯，可以大大改善渗层内空洞、裂纹等缺陷。本发明专利技术制备的油管可用于高温，高溶解氧含量，高含水率，及有一定矿化度，H2S、CO2酸性腐蚀性气体存在的复杂油田环境中，具有成本低廉，工艺简单，安全性高等优点，具有很大的实用和推广价值。

A preparation method of graphene reinforced aluminized tubing

A preparation method of graphene reinforced aluminized tubing is introduced. The oil contamination on the surface of tubing is burned under heating, the surface of tubing after oil contamination is sandblasted, the rust of tubing surface is removed, and then plating aids are carried out. Graphene anhydrous ethanol solution is added to pure aluminium powder for ball milling to obtain composite powder; the composite powder after ball milling is dried to obtain aluminizing agent; After drying, the aluminizing agent is heated to liquid state, the tubing matrix is immersed in the aluminizing solution at a uniform speed, and then the post-treatment is carried out. By adding graphene to the infiltrating agent, the defects such as voids and cracks in the infiltrating layer can be greatly improved. The tubing prepared by the invention can be used in complex oilfield environment with high temperature, high dissolved oxygen content, high water cut, and certain salinity. The H2S and CO2 acid corrosive gases have the advantages of low cost, simple process and high safety, and has great practical and popularization value.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法
本专利技术属于石油管表面处理领域，具体涉及一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法。
技术介绍
随着我国石油天然气勘探开发的发展，油气田开采面临的环境日益恶劣，伴随而来的是油田用钢的腐蚀失效问题也日趋严重，尤其是在酸性油气井，稠油热采井，注水井等存在高温，高压，酸性介质，溶解氧、Cl-及微生物细菌腐蚀等苛刻环境下，油管的耐蚀性显得尤为重要。同时，原油的冲刷和抽油杆的摩擦也要求油管内壁具有较高的耐磨性。油管渗铝表面改性具有防腐层界面结合力高，耐酸(H2S,CO2)性腐蚀、耐Cl-腐蚀、耐高温氧化性好，耐磨性好，成本低等优点。尤其渗铝层本身的自腐蚀电位比碳钢基体较负，电流密度较低，说明渗铝层较基体容易发生腐蚀，且腐蚀速率较慢，即使渗铝层发生局部损伤，由于渗铝层对油管基体的阴极保护作用，可有效的延长油管寿命。然而，传统的渗铝层主要成分为Al、Fe2Al5和FeAl3，外层为纯铝层，组织主要为α-Al，过渡层呈不规则舌状向基体内部生长，组织为FeAl和FeAl3。由于kirkendall效应，Al原子扩散速率大于Fe原子的扩散速率，所以在渗层中存在大量细小的空洞，特别是Al-Fe合金层内，这些孔洞的存在，大大影响渗层的耐蚀性和耐磨性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐腐蚀耐磨的石墨烯增强型渗铝油管的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法，包括以下步骤：S1，除油：在加热下烧去油管表面的油污；S2，喷砂除锈：将去油污后的油管基体进行喷砂处理，去除油管表面锈蚀；S3，助镀处理：对经过步骤S2处理的油管基体进行助镀处理；S4，石墨烯片的分散：将寡层石墨烯片分散到无水乙醇中，进行超声，得到石墨烯无水乙醇溶液；S5，渗铝剂配料：渗铝剂按质量百分比计，包括99～99.5％的铝粉和0.5～1％的石墨烯片；S6，渗铝剂球磨处理：将纯铝粉加入石墨烯无水乙醇溶液中进行球磨处理，得到复合粉体；S7，渗铝剂干燥：将球磨后的复合粉体干燥，得到渗铝剂；S8，热浸处理：将干燥后的渗铝剂加热成液态，将经步骤S3助镀处理后的油管基体匀速浸入渗铝液中；S9，渗后处理：将热浸处理后的油管加热到800～1000℃，保温1～3h。本专利技术进一步的改进在于，步骤S1中，加热的温度为300～400℃，加热的时间为1.5～2.5小时。本专利技术进一步的改进在于，步骤S2中，喷砂处理后除锈等级达到GB/T8923.1规定的Sa2.5级～3级，锚纹深度为25μm～76μm。本专利技术进一步的改进在于，步骤S3中，助镀处理的具体过程为：将经过步骤S2处理的油管基体在80～90℃的助镀液中浸渍时间3～5min。本专利技术进一步的改进在于，助镀液为质量浓度为4％的K2ZrF6水溶液。本专利技术进一步的改进在于，步骤S4中，寡层石墨烯片为小于4层的石墨烯片；寡层石墨烯片与无水乙醇的比为1g：1L。本专利技术进一步的改进在于，步骤S6中，球磨的具体过程为：选取陶瓷罐作为罐体，球磨介质小球为玛瑙球，球料比2：1，将陶瓷罐装配到球磨机上球磨，转速为300r/min，转盘转速为150r/min，每隔2小时交替正反向运行，总计运行6～9小时。本专利技术进一步的改进在于，步骤S8中，加热的温度为680～735℃，浸入的时间为2～10min。本专利技术进一步的改进在于，步骤S9中，加热在真空炉或者气体保护炉中进行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术制备的石墨烯增强渗铝油管，可大大提高油管表面的耐蚀性和耐磨性能。将石墨烯分散于渗剂中，在渗铝加工过程中，一方面，石墨烯的存在可降低活化Al原子的扩散速率，减小Al原子和Fe原子的扩散速率差，从而降低Fe-Al合金层中的孔隙率，并减小孔洞直径，提高渗层的致密度，从而提高其耐蚀性；另一方面，由于石墨烯不参与Fe原子和Al原子的扩散，所以在扩散过程中会富集于孔洞中，其由于石墨烯的自润滑性，可提高渗层的耐磨性，另外，由于石墨烯的纳米尺寸及优良的力学性能还可对渗层起到强化作用；本专利技术中在渗剂中添加石墨烯，可以大大改善渗层内空洞、裂纹等缺陷。本专利技术制备的油管可用于高温，高溶解氧含量，高含水率，及有一定矿化度，H2S、CO2酸性腐蚀性气体存在的复杂油田环境中，具有成本低廉，工艺简单，安全性高等优点，具有很大的实用和推广价值。附图说明图1为未添加石墨烯渗铝油管截面微观图。图2为添加石墨烯后渗铝油管截面微观组织图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合而成的具有规则六方对称结构的理想二维晶体，单层石墨烯的理论厚度仅0.34nm。这种独特的二维结构，使得石墨烯拥有许多优异的性能，是世界上最薄且最坚固的材料，它的强度和弹性模量分别达到125GPa和1100GPa。本专利技术包括以下步骤：S1，除油：采用高温烧去法在马弗炉中烧去油管表面的油污，具体是，加热到300～400℃，保温1.5～2.5小时；S2，喷砂除锈：将去油污后的油管基体进行喷砂处理，用适当力度的石英砂喷射油管表面，去除油管表面锈蚀，除锈等级应达到GB/T8923.1规定的Sa2.5级～3级的要求，锚纹深度应达到25μm～76μm。S3，助镀处理：对经过步骤S2处理的油管基体进行助镀处理，具体是，将油管基体浸渍到80～90℃的助镀液中，浸渍时间为3～5min，其中，助镀液为质量浓度为4％的K2ZrF6水溶液；S4，石墨烯片的分散：石墨烯选用寡层石墨烯片(小于4层)，将寡层石墨烯片分散到无水乙醇中，比例按照1g石墨烯片分散到1L无水乙醇中，进行超声震荡1小时，得到石墨烯无水乙醇溶液；S5，渗剂配料：渗铝剂按质量百分比计，包括99～99.5％工业纯铝粉和0.5～1％的石墨烯片；S6，渗剂球磨处理：将工业纯铝粉加入分散好的石墨烯无水乙醇溶液中进行球磨处理，球磨时选取陶瓷罐作为罐体，球磨介质小球为玛瑙球，球料比2：1，将陶瓷罐装配到球磨机上球磨，转速300r/min，转盘转速150r/min，每隔2小时交替正反向运行，总计运行6～9小时停机；S7，渗剂干燥：将球磨后的复合粉体在真空干燥箱中进行干燥，得到渗铝剂；S8，热浸处理：将干燥后的渗铝剂加热到680～735℃使渗铝剂变成液态，将经步骤S3助镀处理后的油管基体匀速浸入渗铝液中，浸入时间为2～10min；S9，渗后处理：将热浸处理完的油管装入真空炉或者气体保护炉中，加热到800～1000℃，保温1～3h。实施例1S1，除油：选取N801类非调质油管，置于马弗炉中烧去油管表面的油污，具体是，加热到350℃，保温2小时；S2，喷砂除锈：将经步骤S1烘烤后的油管基体进行喷砂处理，用适当力度的石英砂喷射油管表面，去除油管表面锈蚀，并获得具有一定粗糙度的清洁表面。具体的，除锈等级应达到GB/T8923.1规定的Sa2.5级～3级的要求，锚纹深度应达到25μm～76μm。S3，助镀处理：对经步骤S2处理的油管基体进行助镀处理，具体是，将油管基体浸渍到80℃的助镀液中，浸渍时间为5min，其中，助镀液为质量浓度为4％的K2ZrF6水溶液；S4，石墨烯片的分散：将寡层石墨烯片(小于4层)分散到无水乙醇中，比例按照1g石墨烯片分散到1L无水乙醇中，进行超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，除油：在加热下烧去油管表面的油污；S2，喷砂除锈：将去油污后的油管基体进行喷砂处理，去除油管表面锈蚀；S3，助镀处理：对经过步骤S2处理的油管基体进行助镀处理；S4，石墨烯片的分散：将寡层石墨烯片分散到无水乙醇中，进行超声，得到石墨烯无水乙醇溶液；S5，渗铝剂配料：渗铝剂按质量百分比计，包括99～99.5％的铝粉和0.5～1％的石墨烯片；S6，渗铝剂球磨处理：将纯铝粉加入石墨烯无水乙醇溶液中进行球磨处理，得到复合粉体；S7，渗铝剂干燥：将球磨后的复合粉体干燥，得到渗铝剂；S8，热浸处理：将干燥后的渗铝剂加热成液态，将经步骤S3助镀处理后的油管基体匀速浸入渗铝液中；S9，渗后处理：将热浸处理后的油管加热到800～1000℃，保温1～3h。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，除油：在加热下烧去油管表面的油污；S2，喷砂除锈：将去油污后的油管基体进行喷砂处理，去除油管表面锈蚀；S3，助镀处理：对经过步骤S2处理的油管基体进行助镀处理；S4，石墨烯片的分散：将寡层石墨烯片分散到无水乙醇中，进行超声，得到石墨烯无水乙醇溶液；S5，渗铝剂配料：渗铝剂按质量百分比计，包括99～99.5％的铝粉和0.5～1％的石墨烯片；S6，渗铝剂球磨处理：将纯铝粉加入石墨烯无水乙醇溶液中进行球磨处理，得到复合粉体；S7，渗铝剂干燥：将球磨后的复合粉体干燥，得到渗铝剂；S8，热浸处理：将干燥后的渗铝剂加热成液态，将经步骤S3助镀处理后的油管基体匀速浸入渗铝液中；S9，渗后处理：将热浸处理后的油管加热到800～1000℃，保温1～3h。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法，其特征在于，步骤S1中，加热的温度为300～400℃，加热的时间为1.5～2.5小时。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强型渗铝油管的制备方法，其特征在于，步骤S2中，喷砂处理后除锈等级达到GB/T8923.1规定的Sa2.5级～3级，锚纹深...

【专利技术属性】
技术研发人员：路彩虹，冯春，韩礼红，朱丽娟，蒋龙，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11