一种离心自蔓延陶瓷内衬复合油管端部陶瓷层增韧方法，其特征在于：装料时，油管内两端各２０厘米长度范围内布置５％－６％的０．４－０．６μｍ粒度的３ｍｏｌ％的氧化钇稳定ＺｒＯ２与９５％－９４％的Ａｌ＋Ｆｅ２Ｏ３铝热剂混合粉料，管内其余部分仍布置普通Ａｌ＋Ｆｅ２Ｏ３铝热剂混合粉料，离心自蔓延高温反应后，在复合油管两端各２０厘米长度内生成氧化锆增韧氧化铝陶瓷层，其余部分仍为普通α－Ａｌ２Ｏ３陶瓷内衬层。本发明专利技术使两端陶瓷层具有较高的机械冲击性能和断裂韧性，氧化锆增韧氧化铝陶瓷层的组织由Ａｌ２Ｏ３颗粒和位于边界上ＺｒＯ２组成，硬度为ＨＶ１１５０－１２００，厚度为１．７－２．０ｍｍ，采用２５Ｊ落锤冲击２０－２２次开始出现宏观裂纹或剥落；工艺过程简单，生产效率高；本发明专利技术制备的陶瓷内衬复合油管两端陶瓷层的耐冲击效果明显优于α－Ａｌ２Ｏ３陶瓷内衬层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种离心自蔓延陶瓷内衬复合油管两端陶瓷层增韧的方法。
技术介绍
油田井下环境十分恶劣，井液温度高且含有H2S、CO2等腐蚀介质，而且在斜井或水 平井中抽油杆柱和油管之间的偏磨非常严重，因此腐蚀和磨损是造成油管早期失效的两大 原因。出于开采成本考虑，国内外抽油管普遍采用价格低廉的结构钢制油管(N80和J55等 型号)，这些油管的耐蚀性和耐磨性差强人意，在苛刻井况下的使用寿命平均不足两年。离 心自蔓延高温合成陶瓷内衬复合油管是解决普通抽油管腐蚀和磨损难题的理想途径。离心 自蔓延高温合成(SHS)技术制备陶瓷内衬复合管是近年来兴起的一项新型材料合成技术， 主要优点是α -Al2O3陶瓷内衬层具有高的硬度和化学稳定性，在防腐耐磨方面陶瓷内衬复 合钢管具有极大的优越性。陶瓷内衬复合油管在下井操作过程中，管端经常与装卡工具发 生碰撞，此外管接箍上扣过程中，基体钢管变形也会对陶瓷内衬产生挤压和冲击，会造成端 部陶瓷内衬的破裂和崩瓷，因此，提高陶瓷内衬层的韧性具有重要工程意义。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种离心自蔓延陶瓷内衬复合油管两端陶瓷层增韧的方法，以 使两端陶瓷层具有较高的机械冲击性能和断裂韧性。为实现上述目的，本专利技术提供一种离心自蔓延陶瓷内衬复合油管端部陶瓷层增 韧方法，其特征在于装料时，油管内两端各20厘米长度范围内布置重量百分比含量为 5% -6%的0. 4-0. 6 μ m粒度的3mol%的氧化钇稳定&02与重量百分比含量为94% -95% 的Al+Fe203铝热剂混合粉料，管内其余部分仍布置普通Al+Fe203铝热剂混合粉料，离心自蔓 延高温反应后，在复合油管两端各20厘米长度内生成氧化锆增韧氧化铝陶瓷层，其余部分 仍为普通α-Al2O3陶瓷内衬层。3mol %的氧化钇稳定氧化锆中的3mol %是指氧化锆的含量，是一种产品规格。本专利技术通过在两端各20厘米长度内形成氧化锆增韧氧化铝陶瓷层的结构设计， 使两端陶瓷层具有较高的机械冲击性能和断裂韧性，氧化锆增韧氧化铝陶瓷层的组织由 Al2O3颗粒和位于边界上&02组成，硬度为HVl 150-1200，厚度为1. 7-2. 0mm，采用25J落锤 冲击20-22次开始出现宏观裂纹或剥落；工艺过程简单，生产效率高；本专利技术制备的陶瓷内 衬复合油管两端陶瓷层的耐冲击效果明显优于α -Al2O3陶瓷内衬层。附图说明图1为离心自蔓延陶瓷内衬复合油管一端陶瓷层结构示意图；图2为氧化锆增韧氧化铝陶瓷层的显微组织；图3为氧化锆增韧氧化铝陶瓷层的X射线衍射图谱。具体实施例方式图1中钢管材料1、铁层2、氧化锆增韧氧化铝陶瓷层3、普通氧化铝陶瓷层4。实施例11、混料按6%重量百分比含量将0. 3-0. 5 μ m粒度的3mol %的氧化钇稳定粉末与 94%重量百分比含量的Al+Fe203铝热剂粉末在混料机内充分混合1小时；2、装料用装料器将混料布置在水平放置的油管两端各20厘米长度内，油管内其余部分 布置普通Al+Fe203铝热剂粉末，然后两端加装护帽；3、离心自蔓延合成参见ZL200710055681. 1。将装好反应物的钢管卡到离心机上，启动离心机，达到预 定转速后，在管的一端引燃反应物，冷却后，即在复合油管两端各有20厘米长的氧化锆增 韧氧化铝陶瓷层。实施例21、混料按5%重量百分比含量将0. 3-0. 5 μ m粒度的3mol %的氧化钇稳定粉末与 95%重量百分比含量的Al+Fe203铝热剂粉末在混料机内充分混合1小时；2、装料用装料器将混料布置在水平放置的油管两端20厘米长度内，油管内其余部分布 置普通Al+Fe203铝热剂粉末，然后两端加装护帽；3、离心自蔓延合成将装好反应物的钢管卡到离心机上，启动离心机，达到预定转速后，在管的一端引 燃反应物，冷却后，即在复合油管两端各有20厘米长的氧化锆增韧氧化铝陶瓷层。试验例1采用上述方法制备的Φ73mm的N80陶瓷内衬复合油管两端进行25J落锤冲击试 验，平均冲击20次后，陶瓷层开裂或崩落，采用IOKg载荷压痕法测量陶瓷层的断裂韧性值 为5MPam_2。在25J落锤冲击试验条件下，普通Φ73πιπι的Ν80陶瓷内衬复合油管陶瓷层， 在平均冲击6次后陶瓷层开裂或崩落，压痕法测量陶瓷层的断裂韧性值为1. 3ΜΡ__2。试验例2采用上述方法制备的Φ73πιπι的J55陶瓷内衬复合油管两端进行25J落锤冲击试 验，平均冲击22次后，陶瓷层开裂或崩落，采用IOKg载荷压痕法测量陶瓷层的断裂韧性值 为5. 3ΜΡΠΓ1气在25J落锤冲击试验条件下，普通Φ73mm的J55陶瓷内衬复合油管陶瓷层， 在平均冲击3次后陶瓷层开裂或崩落，压痕法测量陶瓷层的断裂韧性值为1. 5ΜΡ__2。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离心自蔓延陶瓷内衬复合油管端部陶瓷层增韧方法，其特征在于：装料时，油管内两端各２０厘米长度范围内布置重量百分比含量为５％－６％的０．４－０．６μｍ粒度的３ｍｏｌ％的氧化钇稳定ＺｒＯ↓［２］与重量百分比含量为９４％－９５％的Ａｌ＋Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］铝热剂混合粉料，管内其余部分仍布置普通Ａｌ＋Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］铝热剂混合粉料，离心自蔓延高温反应后，在复合油管两端各２０厘米长度内生成氧化锆增韧氧化铝陶瓷层，其余部分仍为普通α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］陶瓷内衬层。
【技术特征摘要】
一种离心自蔓延陶瓷内衬复合油管端部陶瓷层增韧方法，其特征在于装料时，油管内两端各20厘米长度范围内布置重量百分比含量为5％ 6％的0.4 0.6μm粒度的3mol％的氧化钇稳定ZrO2与重量百分比含量为94％ 9...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨永利，孙世杰，李振杰，仲光哲，
申请(专利权)人：杨永利，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]
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