一种施釉金属陶瓷防硫油管整体结构及其加工方法与流程

本发明属于化工设备制作技术领域，具体是涉及天然气井用的一种施釉金属陶瓷防硫油管整体结构及其加工方法。

背景技术：

在含硫天然气生产和集输过程中，由于含硫天然气的腐蚀性极强，会造成油管管材的损坏。含硫天然气中硫化氢腐蚀造成油管断裂的常见形式有氢致开裂HIC、硫化物应力开裂SSC、应力腐蚀开裂SCC等多种形式，油管断裂往往是突然发生的，难以预测和防治，极易造成重大的经济损失和人员伤亡。

目前，国际上在含硫气田的开发过程中，油管通常采用合金管材，但合金管材价格昂贵，高达几十万元一吨，其管材成本达到含硫气田开发成本的70%，给含硫气田的开发造成了极大的影响，导致产量较低的气田由于开发成本过高而无法动用。如何解决开发含硫天然气的管材腐蚀性问题，国际、国内未提出有效的解决方案。管材问题仍是制约含硫气田开发的最主要问题。因此，研究开发一种低成本的、可靠的防硫油管对于含硫天然气的开发具有非常重大的经济效益和社会环境效益。

技术实现要素：

针对现有技术存在问题，本发明提供一种施釉金属陶瓷防硫油管整体结构及其加工方法，以提高油管的承压、密封能力，保证防硫效果。

为实现上述发明目的，本发明提供一种施釉金属陶瓷防硫油管整体结构，包括油管、接箍，油管内衬金属陶瓷层，其特征在于：金属陶瓷层上面为陶瓷釉层，油管端口金属陶瓷层里面以及接箍内壁均为镍基合金层，油管端口和接箍之间密封连接。

所述的油管端口和接箍之间密封连接为气密封螺纹连接。

所述的气密封螺纹采用偏梯形密封螺纹。

所述的油管端面与接箍连接形成密封面的部位油管端口和接箍各加工有圆角。

一种施釉金属陶瓷防硫油管整体结构加工方法，其特征在于包括如下步骤：

a、油管端口和接箍复合一层镍基合金；

b、整个油管内壁衬金属陶瓷层；

c、在陶瓷层内壁施陶瓷釉；

d、油管端口、接箍气密封螺纹连接。

所述步骤a，油管端口和接箍3D打印镍基合金。

所述步骤c，在油管陶瓷层内壁施陶瓷釉，分两次施釉，第一次是待自蔓延反应结束后，先停止油管转动，取下油管护帽，再启动离心机，调整金属陶瓷油管转速至300—400转/分，用测温仪监测油管的温度变化；待油管温度下降至500-480摄氏度时，对金属陶瓷油管内壁施釉，随着金属陶瓷油管温度的降低，釉料会先融化再凝固；待釉料完全凝固后离心机停止转动，金属陶瓷油管冷却后从离心机内取出；将金属陶瓷油管放入580-620摄氏度保温炉中保温20-40分钟成釉；取出金属陶瓷油管，冷却至室温；第二次施釉是在第一次施釉后的金属陶瓷油管静止状态时施釉，其它工艺同第一次施釉。

两次釉料为主要成分硅-硼-钛-锌体系的低温釉，釉料目数在400-600目。

本发明有益效果是：本发明采用金属陶瓷复合油管内壁施陶瓷釉，能够有效防止含硫天然气对管材的腐蚀，施釉解决了陶瓷层表面的针孔和微裂纹缺陷问题，获得了光滑的油管内壁，减小了流动阻力；采用了气密封螺纹，大大提高了油管的承压能力；依靠密封面落在油管端口和接箍的镍基合金部分，保证了防硫效果。

附图说明

图1是油管端口3D打印镍基合金的示意图；

图2是接箍3D打印镍基合金的示意图；

图3是油管内衬金属陶瓷层后的示意图；

图4是金属陶瓷油管内壁施陶瓷釉后的示意图；

图5是施陶瓷釉后油管加工气密封螺纹连接的示意图；

图6是接箍加工气密封螺纹连接的示意图；

图7是本发明整体结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更详细的描述。

实施例1

参照图1，在Ф73.02*5.51mm*9.6m，J55油管2端口3D打5mm镍基合金环1，镍基合金厚度与油管管壁厚度相同。

参照图2，在Ф89*189mm接箍内壁中部3D打印Ф73*8.5mm*59mm镍基合金环4，镍基合金表面与接箍内表面同高。

参照图3，端口打印有镍基合金1的油管2的内壁衬金属陶瓷层5。按反应式2Al +Fe₂O₃=Al₂O₃ +2Fe 计算反应物总量为：Al粉6.64Kg、Fe₂O3粉19.67Kg。油管预热120℃，保温2小时，将260目化学粉料混合均匀放入油管内，然后将油管放入专用超长离心机，按180g的离心力确定转速，点燃反应物，生成物按照密度不同分层凝固。最外层是密度较大的铁层，与油管内壁形成冶金结合；中间是氧化铝陶瓷与金属未完全分离的金属陶瓷层；最内层是氧化铝陶瓷层。

参照图4，在油管陶瓷层5内壁施陶瓷釉形成陶瓷釉层6。分两次施釉，第一次是待自蔓延反应结束后，先停止油管转动，取下油管护帽，再启动离心机，调整金属陶瓷油管转速至300转/分，用测温仪监测油管的温度变化；待油管温度下降至500摄氏度时，对油管内壁施釉，随着油管温度的降低，釉料会先融化再凝固；待釉料完全凝固后离心机停止转动，油管冷却后从离心机内取出；将油管放入620摄氏度保温炉中保温20分钟成釉；取出油管，冷却至室温，第一次施釉主要起到对陶瓷表面进行改性的作用，改善陶瓷釉在陶瓷表面的润湿性；第二次施釉是在第一次施釉后的油管静止状态时施釉，其它工艺同第一次施釉。第二次施釉会在第一次施釉的釉层表面以完全润湿的形式展开，在陶瓷表面形成光滑的釉面，达到防腐、防垢的目的。两次釉料为主要成分硅-硼-钛-锌体系的低温釉，釉料目数在400目。

参照图5，油管2外壁一侧圆周表面加工气密封螺纹7，形成密封面8。陶瓷层端部精磨，为增加密封性能，油管与接箍连接处油管端口加工圆角，螺纹采用偏梯形密封螺纹。

参照图6，接箍3内部镍基合金4两侧圆周表面上均加工气密封螺纹10，形成密封面9，接箍与油管连接处加工圆角，螺纹采用偏梯形密封螺纹。

参照图7，油管2和接箍3拧紧试压，喷漆打包入库。

实施例2

除施釉工艺不同外，其余同实施例1。

分两次施釉，第一次是待自蔓延反应结束后，先停止油管转动，取下油管护帽，再启动离心机，调整油管转速至350转/分，用测温仪监测油管的温度变化；待油管温度下降至480摄氏度时，对油管内壁施釉，随着油管温度的降低，釉料会先融化再凝固；待釉料完全凝固后离心机停止转动，油管冷却后从离心机内取出；将油管放入580摄氏度保温炉中保温30分钟成釉；取出油管，冷却至室温，第一次施釉主要起到对陶瓷表面进行改性的作用，改善陶瓷釉在陶瓷表面的润湿性；第二次施釉是在第一次施釉后的油管静止状态时施釉，其它工艺同第一次施釉。第二次施釉会在第一次施釉的釉层表面以完全润湿的形式展开，在陶瓷表面形成光滑的釉面，达到防腐、防垢的目的。两次釉料为主要成分硅-硼-钛-锌体系的低温釉，釉料目数在500目。

实施例3

除施釉工艺不同外，其余同实施例1。

分两次施釉，第一次是待自蔓延反应结束后，先停止油管转动，取下油管护帽，再启动离心机，调整油管转速至400转/分，用测温仪监测油管的温度变化；待油管温度下降至490摄氏度时，对油管内壁施釉，随着油管温度的降低，釉料会先融化再凝固；待釉料完全凝固后离心机停止转动，油管冷却后从离心机内取出；将油管放入600摄氏度保温炉中保温40分钟成釉；取出油管，冷却至室温；第二次施釉是在第一次施釉后的金属陶瓷油管静止状态时施釉，其它工艺同第一次施釉。