一种石油专用油套管低温粉末包埋渗铝渗剂制造技术

一种石油专用油、套管低温粉末包埋渗铝渗剂，涉及一种石油专用油、套管低温快速渗铝剂，由金属源、活化剂、催化剂和填充剂组成，其中，金属源由占渗剂重量百分比１０－２０％的１５０目铝粉、１０－２５％的１２０目锌粉、１０－２０％的１５０目锌铝合金粉或１０－１５％的１５０目铁铝合金粉之一种或几种组成，活化剂由氯化氨、氯化铝、氟化钠或氟化氢钾之一种或几种组成，催化剂由占渗剂重量百分比０－３％的１００目钼粉、０－３％的稀土元素镧和锇构成，其中镧和锇重量百分比为１∶１，填充剂为１００目的氧化铝粉，锌铝合金粉中，铝含量的重量百分比为５８．５％，铁铝合金粉中铝含量为２５％，此渗铝渗剂在３８０－５００℃即可获得渗铝层。

【技术实现步骤摘要】
一种石油专用油、套管低温粉末包埋滲铝渗剂本专利技术涉及金属表面处理剂，特别涉及一种石油专用油、套管低温快速渗铝剂。技术背景油气管道遭受腐蚀后，会给油气田造成巨大的经济损失，甚至导致灾难性事故和环 境污染以及恶劣的社会影响，目前我国石油工业中，高含H2S、 C02及高温高压耦合工 况下的腐蚀问题日趋严重。为解决此问题，国内外通常采用表面涂镀、内衬不锈钢、玻 璃钢管及投入缓释剂等方法。表面涂镀工艺简单，但与基体结合力差，易脱落；内衬不 锈钢工艺复杂、稳定性差、成本高；玻璃钢管防腐性能优异，但其生产技术、配套设备 要求高，生产成本大幅度提高；而投入缓蚀剂，有效保护周期短，累计成本高，地层适 应性较差。因此，探索具有高性价比的防腐技术意义显著。钢铁基体中含有8X的A1原子时，表面即可形成致密、耐蚀、抗高温氧化的Ab03 薄膜，但是基体脆性增加，而只在表面渗铝既可以保证心部韧性，又可以改善表面性能。 渗铝技术是在一定条件下，使得渗剂与工件界面活化反应得以进行，产生活性A1原子， 并通过工件点阵内空位及晶界、位错等快速扩散通道与铁原子发生置换，形成铝在钢中 的固溶体及金属间化合物，从而改善了表面层组织与性能。由于所获得的高性能表面层 是以工件原有表面层为载体改性产生的，因此与基体结合强度远远高于一般的涂、镀、 刷等等技术。中、高温(700—110(TC)渗铝技术已在小型零部件、原油炼化部件、航空涡轮叶 片等部件防腐方面获得了极大的成功，抗H2S、 C02、及大气、海水等腐蚀性能甚至超 出了 1Crl8Ni9Ti不锈钢，可与316不锈钢媲美，而且生产工艺稳定、综合性价比显著 提高。专利文献"一种粉末包埋渗铝剂及包埋渗铝方法"(CN1207431C)公开了常规渗 铝渗剂组成为铝粉、铁粉、氯化氨、氧化铝，这些组成是渗铝中最基本的构成，其中 仅氯化氨属于活化剂、利用此配方只能在高温(>700°C)条件下,利用热激活效应实现 渗铝，而依靠这些基本构成甚至机械地调整成分含量，在低温下界面活性Al原子无法 获得足够的激活能，渗入过程根本不会实现。专利文献"稀土一催渗渗铝"(CN1051765A)中提到了稀土元素，为镱、铪、钽等， 其作用仅限于热浸渗铝(液体渗铝方法)的预处理工艺，对实际渗铝关键工艺，即活性AL原子的激活渗入过程，没有直接意义。专利文献"具有保护料浆涂覆和中频感应加热的渗铝方法和设备"(CN1007735B) 中所述"料浆涂覆+感应加热"渗铝技术介于液体渗铝与粉末渗铝之间，专利保护内容 为预处理(即涂覆工艺)与感应加热工艺，利用普通料浆渗剂实现，实质渗铝温度在900 ""C以上。专利文献"铝涂镀工艺"(Aluminum coating process) (GB791502)属于含铝耐蚀涂层的涂覆工艺，其中所涉及渗铝处理温度高达150(TC。专利文献"采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法"(CN1587433A)只是管件快速渗铝的一种原理，渗铝温度为850 —13(XTC之间。其渗剂中金属源为铝及铝合金粉末，作用只是提供铝原子来源。通常的渗铝技术所需要的温度偏高是限制石油专用油管应用的最大瓶颈问题。 一般渗铝工件都是在700—IIO(TC中、高温进行，其处理对象主要为普通碳钢，如20钢，或者一些低合金钢部件，这些部件的心部组织与性能在渗铝前后变化不大，或者变化较大但不影响使用性能。然而油、套管属于石油专用管，合金化程度较高，其基体微观组织、机械性能指标受相关标准严格限制，高于其退火温度(56(TC左右)的渗铝，将显著改变其组织与性能，使得工件性能劣化，无法满足油气田现场对油、套管的机械性能要求，从而带来一系列严重问题，因此，如何在保证基体组织没有明显变化的条件下，即低温条件下实现油管表面渗铝是必须解决的主要技术问题。另外，油、套管的几何曲率对活性Al原子的渗入过程也有一定的影响。
技术实现思路
石油专用油、套合金化程度较高， 一般以低碳钢为对象的渗铝渗剂无法处理石油 专用油管；同时石油专用油管属于"淬火+回火"组织，回火温度在500 — 66(TC之间， 若采用常规渗剂在500—65(TC之间温度渗铝，油管将产生回火效应，材料软化、性能劣 化、将不再适合油气井利用，油管变废。温度高于66(TC，材料组织将发生奧氏体化， 原先的"淬火+问火"组织将完全消除，油管性能更差，必须回归生产厂重新热处理。 为解决以上问题，本专利技术丌发了一种适于石油专用油、套管低温粉末包埋渗铝渗剂。本 专利技术主旨就是在低温(380 — 50(TC)条件下，利用各种激活机制，促进活性Al原子渗 入基体，实现管状构件表面层渗铝改性，提高抗H2S、 C02等防腐性能。-种石油专用油、套低温粉末包埋渗铝渗剂，由金属源、活化剂、催化剂和填充剂组成，其中，金属源由占渗剂重量百分比10—20%的150目铝粉、10—25%的120 目锌粉、10—20%的150目锌铝合金粉或10—15%的150目铁铝合金粉之一种或几种组 成，活化剂由氯化氨、氯化铝、氟化钠或氟化氢钾之一种或几种组成，催化剂由占渗剂 重量百分比0 — 3%的100目钼粉、0 — 3%的稀土元素镧和锇构成，其中镧和锇重量百分 比为1: 1，填充剂为100目的氧化铝粉。锌铝合金粉中，铝含量的重量百分比为58.5 %，铁铝合金粉中铝含量为25%。渗铝渗剂的重量百分组成为，10—20%的150目铝粉、10_25%的120目锌粉、0-10% 的活化剂，0—3%的100目钼粉、0—3%的稀土元素镧和锇构成，其中镧和锇重量百分 比为1: 1，其余为100目的氧化铝粉。所述活化剂由氯化氨、氯化铝、氟化钠或氟化氢 钾之一种或几种组成。渗铝渗剂的重量百分组成为，10—20%的150目铝粉、10—25%的120目锌粉、10 —20%的150目锌铝合金粉、10 —15%的150目铁铝合金粉，0-10%的活化剂，0—3% 的100目钼粉、0 — 3%的稀土元素镧和锇构成，其中镧和锇重量百分比为1: 1，其余为 100目的氧化铝粉。所述活化剂由氯化氨、氯化铝、氟化钠或氟化氢钾之一种或几种组 成。本专利技术渗剂中催化剂为稀土元素，其氧化物、氯化物在中温分解，释放出活性稀土 原子，被工件吸附，吸附工件后稀土原子可以变径进入基体，其半径恢复后造成较大的 畸变区，使得空位、位错密度提高，增加了金属活性原子A1、 Zn的快速扩散通道，从 而实现活性AL原子扩散进入金属基体。温度降低后，稀土原子将脱离基体回复原始形 态，因此，表现为催渗作用。稀土元素的另一个作用是其活性化合物可以沿晶界伸入基 体，对氧化铝具有"栓锲"作用，极大的增加了氧化铝薄膜与基体的结合强度。其中钼 元素的加入显著促进了稀土催渗过程，没有钼参与，稀土元素作用不大。渗剂包括铝粉、锌粉、锌铝合金及铁铝合金粉，铝粉仅提供铝原子。锌粉的作用是 在渗铝温度下锌原子易于扩散进入工件表面(由于锌本身熔点显著低于铝的熔点，易于 激活)，产生畸变，由于锌原子和铝原子半径相近，因此可以为尚未完全激活的铝原子 提供扩散通道，具有催渗作用。锌铝中间合金同时具有提供Al原子和催渗的作用。铁 铝中间合金主要作用是提高活性Al原子和铁基工件表面的浸润性和亲和力，在加热速 度较高的条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油专用油、套管低温粉末包埋渗铝渗剂，由金属源、活化剂、催化剂和填充剂组成，其特征在于：金属源由占渗剂重量百分比１０－２０％的１５０目铝粉、１０－２５％的１２０目锌粉、１０－２０％的１５０目锌铝合金粉或１０－１５％的１５０目铁铝合金粉之一种或几种组成，活化剂由渗剂重量百分比０－１０％的氯化氨、氯化铝、氟化钠或氟化氢钾之一种或几种组成，催化剂由占渗剂重量百分比０－３％的１００目钼粉、０－３％的稀土元素镧和锇构成，其中镧和锇重量百分比为１∶１，其余为１００目的氧化铝粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩礼红，林凯，解宝江，冯耀荣，宋生印，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：11[]