專利名稱：利用多元合金金相組織生長對廢舊桿管進行修復的方法
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j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
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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42(TC以上，將鋅錠熔化后制備鋅液，然后將溫度升至740 76(TC， 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 47(TC之間，將廢舊桿管放入鋅鍋內迸行熱浸t度，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%A1-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a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。
具體實施例方式
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；晶體相分離，使液態鋅 可穿透到C / S界面附近，支持6相連續快速生長而形成迸發狀晶粒; 在凹入區域，由于生長受擴散控制，可得到緊密穩定的結構。
由于體積收縮的結果，產生足夠的壓應力使鐵鋅合金相層穩定， 因此在粗糙表面的凹入點形成穩定結構，穩定層一旦形成，無論產生 穩定性的原因是否存在，穩定性都會保持下來。此外，在表面凹陷處 具有支持富鐵層形成的條件，由于提供了大面積的表面供體積收縮的 合金層生長，使反應所需的鐵供應充足，而同時鋅的供應卻由于鋅難
以進入凹陷處而減少。在這些位置，經常發現厚的r層。如果是微裂
紋，那么兩個凸起處無限接近，凹陷處趨于零，兩峰相接，形成金相 組織生長。
將不同含硅量的鋼板分別用粗粒鋼丸、細粒鋼丸、玻璃微珠進行 噴砂處理，以及用酸洗的方法進行處理，得到了從粗到細不同的表面 粗糙度。附圖2為表面經過不同處理的鋼材——即不同表面粗糙度的 鋼材含硅量與熱浸鍍鋅層厚度的關系，試驗結果表明，用粗金剛砂處 理的鋼在不同的硅含量范圍都生成了厚鍍層，這種表面相對較粗糙的 鋼在凸起處生成了迸發狀；相結構，而在凹入處形成緊密結構。因 此，我們采取用粗鋼丸拋丸處理的方法。
噴砂的同時(或者之后)準備鋅錠，將鋅鍋內溫度升至42(TC以 上，將鋅熔化后制備鋅液，將溫度升至740~760°C，保溫5 10分鐘 后，加入多元合金，所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%A1-Re合金Al ， 4. 7%~6. 2%; Re， 0. 03%~0. 1%; Si〈0. 015%; Pb<0. 005%，其余為Zn， 待多元合金全部熔化后，將合金液體調至450 47(TC之間，進行熱浸 鍍，而此時其鍍液成分及各成分所占鋅液重量百分比為Ni， 0. 09%~0. 10%; Bi， 0.10%~0. 20%; Al， 0. 20%~0. 30%; Re， 0. 08% 0. 10%, 其余為鋅液及不可避免的雜質。桿管熱浸鍍多元合金后，裂紋被多元合金修復并生長，在高倍顯 微鏡下觀察可以發現桿管上的微小裂紋己被多元合金焊接上，形成冶 金結合。當經過熔劑處理的桿管工件進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，使鐵基體與熔鋅迅速反
應，鐵被溶解，形成鋅在a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的散熱較快，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。
下面通過具體實施例說明該方法
實施例一-
將鋅鍋內的鋅液配制成如下成分，其中各成分及所占鋅液重量百 分比為Ni， 0.09%; Bi， 0.10%; Al， 0.20%; Re， 0.08%，其余為 鋅液及不可避免的雜質，將處理過的油管在46(TC下浸鍍3分30秒， 發現其腐蝕及微裂紋處金相組織已生長，基本將腐蝕小坑及細小裂紋 填平。
實施例二
將鋅鍋內的鋅液配制成如下成分，其中各成分及所占鋅液重量百 分比為Ni， 0.10%; Bi， 0.20%; Al， 0.30%; Re， 0.10%,其余為 鋅液及不可避免的雜質，將處理過的油管在47(TC下浸鍍4分40秒， 發現其腐蝕及微裂紋處金相組織己生長，基本將腐蝕小坑及細小裂紋 填平。實施例三
將鋅鍋內的鋅液配制成如下成分，其中各成分及所占鋅液重量百
分比為M， 0.09%; Bi， 0.15%; Al， 0.25%; Re， 0.10%，其余為
鋅液及不可避免的雜質，將處理過的油管在455'C下浸鍍3分，發現 其腐蝕及微裂紋處金相組織已生長，基本將腐蝕小坑及細小裂紋填 平。
上述的實施例浸鍍過的廢舊桿管，經檢測，廢舊桿管的腐蝕微觀 裂紋金相組織得到生長，腐蝕小坑被多元合金填平并重新生成更抗腐 蝕的合金層，強度也得到了提高。
權利要求
1、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，其特征在于準備鋅錠，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。
2、 根據權利要求1所述的利用多元合金金相組織生長對廢舊桿 管進行修復的方法，其特征在于所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;
3、 根據權利要求1所述的利用多元合金金相組織生長對廢舊桿 管進行修復的方法，其特征在于所述的多元合金為Zn-5%A1-Re合 金，其合金成分及各成分所占重量百分比為Al， 4.7% 6.2%; Re， 0. 03%~0. 1%; SKO. 015%; Pb<0. 005%，其余為Zn。 ,
全文摘要
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。主要解決現有的油田廢舊桿管因服役過程中被腐蝕成小坑而產生微裂紋，從而造成桿管強度低、易斷裂的問題。其特征在于準備鋅錠，鋅鍋內溫度升至420℃以上，將鋅熔化后制備鋅液，然后將溫度升至740～760℃，保溫5～10分鐘，加入多元合金，待其全部熔化后，將合金液體調至450～470℃之間，進行熱浸鍍。該方法在微觀上對廢舊桿管進行裂紋和腐蝕坑修復，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。
文檔編號C23C2/02GK101592022SQ20091007222
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月9日 優先權日2009年6月9日
發明者馮云亭, 東 孫, 李福軍, 竇志堅, 郭士強 申請人:大慶高新區北油創業科技有限公司