CN110699581A - 一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金 - Google Patents

一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金 Download PDF

Info

Publication number
CN110699581A
CN110699581A CN201911035128.0A CN201911035128A CN110699581A CN 110699581 A CN110699581 A CN 110699581A CN 201911035128 A CN201911035128 A CN 201911035128A CN 110699581 A CN110699581 A CN 110699581A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
pipe
oil pipe
treatment
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911035128.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110699581B (zh
Inventor
王鑫
王锋华
董帅
董杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Youmo (Shanghai) New Material Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
SHANGHAI LIGHT ALLOY NET FORMING NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI LIGHT ALLOY NET FORMING NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd, Shanghai Jiaotong University filed Critical SHANGHAI LIGHT ALLOY NET FORMING NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd
Publication of CN110699581A publication Critical patent/CN110699581A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110699581B publication Critical patent/CN110699581B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/22—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes
    • B05D7/222—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes of pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002—Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes
    • B21C23/085—Making tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C23C28/025—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only with at least one zinc-based layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/46—Electroplating: Baths therefor from solutions of silver
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/42—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of light metals
    • C25D5/44—Aluminium
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2506/00—Halogenated polymers
    • B05D2506/10—Fluorinated polymers
    • B05D2506/15—Polytetrafluoroethylene [PTFE]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金，该油管包括油管管材和管材内壁的耐酸涂层，油管管材的材质为铝合金，铝合金以重量百分比计，包括Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质。管材制备方法包括以上述成分进行熔炼和精炼获得铸锭；然后将铸锭加热进行均匀化处理；将均匀化处理后的铸锭挤压成管材；对挤压后的管材进行固溶处理；最后对固溶处理后的管材内壁进行耐酸涂层处理。该油管管材在地层水中可以溶解，完全可以避免生产过后的打捞油管任务，而且管材内壁耐酸，避免出现管壁腐蚀断脱的问题，可以作为输送酸液的管道，同时强度满足油井地层及作业中的强度要求。

Description

一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金
技术领域
本发明属于油管管材制造领域，尤其涉及一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金。
背景技术
塔河油田是西北油局发现的整装大型碳酸盐岩油气藏，具有非均质性强、埋藏深(5400-5900m)、地层压力大(58～61.7MPa)、矿化度高(地层水中含Cl-、HCO3-、CO3 2-、OH-、SO4 2-、Br-、I-、K+、Na+、Mg2+、Ca2+)、温度高(120℃-160℃)的特点。油井除少数钻遇溶洞和裂缝带而形成自然产能外，绝大多数井都要经过酸压改造，将井眼与溶洞-裂缝带沟通才能获得产能。
目前，传输酸液使用的管道为传统油气资源生产管柱，普遍使用的耐蚀合金油管如镍基合金油管、铁镍基合金油管、双相不锈钢油管、马氏体不锈钢油管等，目前主要向酸液中添加HSJ-1缓蚀剂和与缓蚀剂协同作用的ZJ-1缓蚀助剂，来保护油管不受酸液腐蚀。但因裸眼封隔器解封失败、管柱腐蚀断脱、井壁坍塌等原因，导致一个生产周期完成后油管不能提出，造成后期侧钻处理困难，延缓生产井投产时间并产生大量修井费用。
发明内容
本发明提供了一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金，该油管管材在地层水中可以溶解，能在后期生产阶段快速自行溶解，完全可以避免生产过后的打捞油管任务，而且管材内壁耐酸，满足酸压工艺中传输酸液要求，可以作为输送酸液的管道。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种可溶耐酸铝合金油管，包括可溶管材和管材内壁的涂层，所述涂层为耐酸涂层，所述油管管体的材质包括：以重量百分比计，Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质。
优选地，所述杂质中Si的含量不大于铝合金总重量的0.10％。
本发明还提供了一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金管材的制备方法，包括以下步骤：
S1：以重量百分比计，将Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质，进行熔炼和精炼，获得铸锭；
S2：将铸锭加热进行均匀化处理；
S3：将均匀化处理后的铸锭在温度为420～450℃，挤压速率为3～5mm/s、挤压比为5～25的范围内挤压成管材；
S4：对挤压后的管材进行固溶处理；
S5：对固溶处理后的管材内壁进行耐酸涂层处理。
优选地，所述步骤S2中的均匀化处理具体为将铸锭加热到430～450℃，然后保温6～8h。
优选地，所述步骤S4中的固溶处理为在300～400℃下进行处理，固溶处理保温时间为3～5h。
优选地，所述步骤S5为对固溶处理后的管材内壁进行电镀银处理或热喷涂聚四氟乙烯。
优选地，所述镀银层的厚度为10～20μm。
优选地，所述聚四氟乙烯涂层的厚度为12～20μm。
一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金，以重量百分比计，包括Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质。
优选地，所述杂质中Si的含量不大于铝合金总重量的0.10％。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明的铝合金，采用高含量的Cu和Mg搭配，铜是铝合金油管用铝合金中重要的合金元素。Cu可与Al和Mg形成强化相S相(Al2CuMg)对铝合金产生附加的强化效果，提高铝合金管材的强度。Cu能提高沉淀相的弥散度，改善晶间组织，如晶界沉淀相、晶界无沉淀析出带。且Cu的加入有产生晶间腐蚀和点腐蚀的倾向，利于可溶材料的设计，基于此，Cu的重量百分比为3.8～4.9％；
镁能提高Al-Cu合金自然时效后的力学性能，特别是对人工时效后强度性能的提高尤为显著，中等含Mg量(1.2％-1.8％)组织为α(A1)+θ+S三相共晶体，并且随含Mg量增加，共晶体中的S相增多；
锰是铝合金油管用铝合金中的经济强化元素。Mn可细化晶粒、阻碍基体晶粒长大和再结晶，在不降低铝合金塑性和韧性的情况下，提高铝合金管材的强度；
在铝合金中加入少量的镍，可使针状的β(Al-Fe-Si)脆性相变异，形成新生相，改善了材料的力学性能；镍元素的加入，可以保证其优越的高温性能；
硅是铝合金油管用铝合金中的不可避免的杂质，主要来自原材料、熔炼和铸造中使用的工具和设备；微量的硅对铝合金的力学性能影响不大，A13Fe与铝基体之间的电位差较大，提供了腐蚀的薄弱环节，加速了基体的腐蚀，利于可溶材料的设计。
本发明提供的铝合金油管，包括可溶管材及管材内壁的耐酸涂层，其中，管材部分通过Cu、Mg、Mn、Ni、Fe不同配比的研究，得出该系合金优化的合金组分配比，经过挤压工艺变形获得的管材，经过固溶处理后，在高温下(150℃)其屈服强度变化幅度为300～350MPa，抗拉强度变化幅度为420～490MPa，能有效满足油井地层及作业中的强度要求；同时，管材内壁采用表面处理方式使内壁耐酸，可满足输送酸液耐腐蚀的要求，由于该管材材料是铝合金，且外壁裸露，因此在完成一个生产周期后采用钻孔的方式破坏，并且该铝合金油管用铝合金材料在地层水中可自行降解，且完全溶解的时间小于2年，完全可以避免生产过后的打捞油管任务，大大降低了作业难度和成本。
附图说明
图1为本发明提供的可溶耐酸铝合金油管的制备方法流程图；
图2为实施例1中管材挤压固溶处理后的金相组织图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金及其管材的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
需要说明是，油井前期需要输送酸液，然后需要输送油，一个生产周期完成后需要将管道更换，可采用侧钻处理破坏后取出管材，目前传输酸液使用的管道为传统油气资源生产管柱，普遍使用的耐蚀合金油管如镍基合金油管、铁镍基合金油管、双相不锈钢油管、马氏体不锈钢油管等，防酸手段主要采用向酸液中加入HSJ-1缓蚀剂和与缓蚀剂协同作用的ZJ-1缓蚀助剂，但是这些油管还是会被酸液腐蚀，而且因为裸眼封隔器解封失败、管柱腐蚀断脱、井壁坍塌等原因，容易导致后期油管不能取出。因此，本发明提出了一种即可满足强度要求，又可以耐酸，并且可以在地下水中自行降解的铝合金油管及其制备方法，这样完成一个生产周期后不需要再把油管取出了，只需要破坏然后在地下自行降解，然后更换新的油管就可以了。
一种可溶耐酸铝合金油管，包括可溶管材和管材内壁的耐酸涂层，油管管体的材质包括：以重量百分比计，Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和不可避免杂质。其中杂质中主要是Si,且Si的含量不大于铝合金总重量的0.10％。
本发明提供的油管，油管管材的材质铝合金，采用高含量的Cu和Mg搭配，铜是铝合金油管用铝合金中重要的合金元素。Cu可与Al和Mg形成强化相S相(Al2CuMg)对铝合金产生附加的强化效果，提高铝合金管材的强度。Cu能提高沉淀相的弥散度，改善晶间组织，如晶界沉淀相、晶界无沉淀析出带。且Cu的加入有产生晶间腐蚀和点腐蚀的倾向，利于可溶材料的设计，因此Cu的重量百分比为3.8～4.9％；
镁能提高Al-Cu合金自然时效后的力学性能，特别是对人工时效后强度性能的提高尤为显著，中等含Mg量(1.2％-1.8％)组织为α(A1)+θ+S三相共晶体，并且随含Mg量增加，共晶体中的S相增多；
猛是铝合金油管用铝合金中的经济强化元素。Mn可细化晶粒、阻碍基体晶粒长大和再结晶，在不降低铝合金塑性和韧性的情况下，提高铝合金管材的强度；
在铝合金中加入少量的镍，可使针状的β(Al-Fe-Si)脆性相变异，形成新生相，改善了材料的力学性能；镍元素的加入，可以保证其优越的高温性能；
硅是铝合金油管用铝合金中的不可避免的杂质，主要来自原材料、熔炼和铸造中使用的工具和设备；微量的硅对铝合金的力学性能影响不是很大，A13Fe与铝基体之间的电位差较大，提供了腐蚀的薄弱环节，加速了基体的腐蚀，利于可溶材料的设计。
参看图1，本发明还提供了一种可溶耐酸铝合金油管的制备方法，包括以下步骤：
S1：以重量百分比计，将Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质，进行熔炼和精炼，获得铸锭；
S2：将铸锭加热进行均匀化处理，改善合金内部的结晶组织，消除铸造应力，较少偏析；
S3：将均匀化处理后的铸锭在温度为420～450℃，挤压速率为3～5mm/s、挤压比为5～25的范围内挤压成管材；
S4：对挤压后的管材进行固溶处理；
S5：对固溶处理后的管材内壁进行耐酸涂层处理。
本发明提供的铝合金油管，包括可溶管材及管材内壁的耐酸涂层，其中，管材部分通过Cu、Mg、Mn、Ni、Fe不同配比的研究，得出该系合金优化的合金组分配比，经过挤压工艺变形获得的管材，经过固溶处理后，管材组织在宏观上沿着变形方向形成一条条细线，出现纤维组织，挤压后的晶粒仍呈等轴晶状态，且晶粒沿着挤压方向被拉长，晶体组织均匀，在高温下(150℃)其屈服强度变化幅度为300～350MPa，抗拉强度变化幅度为420～490MPa，能有效满足油井地层及作业中的强度要求。同时，管材内壁采用表面处理方式使内壁耐酸，可满足输送酸液耐腐蚀的要求，在100℃、20％HCl中，经4小时浸泡后内壁质量基本不损失，可有效耐酸，因此可避免当前酸压作业生产过程中管柱腐蚀断脱。由于该管材材料是铝合金，且外壁裸露，因此在完成一个生产周期后采用钻孔的方式破坏，并且该铝合金油管用铝合金材料在地层水中可自行降解，且完全溶解的时间小于2年，完全可以避免生产过后的打捞油管任务，大大降低了作业难度和成本。
进一步地，步骤S2中的均匀化处理具体为将铸锭加热到430～450℃，然后保温6～8h。
进一步地，步骤S4中的固溶处理为在300～400℃下进行处理，固溶处理保温时间为3～5h。
进一步地，步骤S5为对固溶处理后的管材内壁进行电镀银处理或热喷涂聚四氟乙烯。
具体地，电镀银处理具体为：
S5011:将固溶处理后的管材用除油灵进行化学除油水洗，然后用80～1000g/L的NaOH在60～70℃的温度下进行碱蚀处理，时间为0.5～1.0min，以除去铝合金表面的污物，并使管材内壁基体活化；
S5012：再用500ml/LHNO3，质量分数为40％的60ml/LHF，在20～30℃温度条件下，进行5～10s出光处理，去除铝合金表面的氧化层；
S5013：将出光处理后的管材采用化学镀锌法对管材进行镀锌处理，采用ODM ZINCEX-40浸锌剂，其体积分数为400mL/L，温度25℃，浸锌时间为90S，浸锌过程中应晃动工件；
S5014：对管材进行二次镀锌，使用35～45g/L ZnO，70～90g/L NaCN，60g/L～70g/LNaOH，95镀锌开缸剂5ml/L，镀锌光亮剂3～5ml/L，温度5～45℃，电流密度0.5～3A/dm2，时间2～5min；
S5015：对二次镀锌的管材浸润在55～85g/L CuCN、10～15g/L NaCN、1.0～1.2ml/L 991光亮剂的混合液中，在温度55℃～65℃的环境下，进行时长10～15min的化学镀铜处理；以上步骤需要对基体表面进行镀过渡层，以提高银与管材内壁的结合力；
S5016：对镀铜之后的管材在20～40g/L KAg(CN)2、90～150g/LKCN、5～10g/LKOH的电解液中进行电镀银处理，温度为10～30℃，电流密度0.3～0.5A/dm2，时间10～15min，得到耐酸可溶解铝合金油管管材。
优选地，镀银层的厚度为10～20μm。
优选地，热喷涂聚四氟乙烯具体为：
S5021：向聚四氟乙烯浓缩液中添加填料和助剂，配置聚四氟乙烯涂料；
S5022：将固溶处理的管材内壁进行喷砂处理，用棱角多，硬度适中，80目的石英砂为磨料，用0.5～0.6MPa干燥洁净压缩空气为动力，喷距为150mm，喷射角为30～75°，将磨料高速喷射到试样表面，将其表面杂志彻底地清除干净并使表面粗化；
S5023：将配置好的涂料下采用热喷涂技术喷在油管管材内壁，以0.4～0.5MPa洁净干燥的压缩空气雾化涂料，喷枪与管材内壁保持垂直，喷距200～250mm，喷射角为30～75°，喷枪移动速度6～8m/min；通过虹吸将喷枪分别引入乙炔、氧气和压缩空气中，并混合乙炔和氧气以在喷嘴出口处产生燃烧火焰，通过喷嘴中心连续供给火焰，并在火焰中加热并熔化。压缩空气通过空气帽形成锥形高速气流，并将熔化的涂料雾化成细小颗粒，由火焰和高速气流驱动。将熔融颗粒喷涂到预处理基材的表面上以形成涂层；
S5024：将喷涂好的油管管材放入恒温干燥箱中，加热到110～130℃，保温15～25min，取出后放入箱式电阻炉中进行塑化，塑化温度为365～375℃，塑化时间为20min，将塑化完成的试样浸入冷水中，得到耐酸可溶解铝合金油管管材。
优选地，聚四氟乙烯涂层的厚度为12～20μm。
本发明还提供了一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金，以重量百分比计，包括Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和不可避免杂质Si，其中Si的含量不大于铝合金总重量的0.10％。
实施例1
本实施例提供一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金，其化学成分以重量百分比计包括：Cu：3.85％，Mn：0.65％，Mg：1.6％，Ni：0.5％，Fe：0.08％，其余成分为Al和不可避免杂质，杂质Si含量不大于铝合金总重量的0.1％。
上述可溶耐酸铝合金油管的制造工艺步骤为，将上述原料进行冶炼和炉外精炼后铸造得到铸锭，铸锭在加热炉内加热到450℃进行均匀化处理，保温时间为6小时；铸锭挤压温度为435℃，挤压比18.3，挤压速度为3mm/s；固溶处理温度为360℃，保温时间为3小时。
将固溶处理后的管材内壁进行如下的电镀银处理：
将固溶处理后的管材用除油灵进行化学除油水洗，然后用500g/L的NaOH在60℃的温度下进行碱蚀处理，时间为0.5min，以除去铝合金表面的污物，并使基体活化；
再用HNO3 500ml/L，质量分数为40％的HF 60ml/L，在室温下，用时8s出光处理；
用浸锌液采用化学镀锌法对管材进行镀锌处理；采用ODM ZINC EX-40浸锌剂，其体积分数为400mL/L，温度25℃，浸锌时间为90S，浸锌过程中应晃动工件；
对管材进行二次镀锌，使用ZnO40g/L，NaCN80g/L，NaOH60g/L，95镀锌开缸剂5ml/L，镀锌光亮剂4ml/L，温度30℃，电流密度2A/dm2，时间3min；
对二次镀锌的管材在CuCN 60g/L，NaCN 10g/L，991光亮剂1.0ml/L，温度60℃的环境下，进行时长10min的镀铜处理；
对镀铜后的管材在KAg(CN)2 30g/L，KCN 100g/L，KOH 8g/L，温度为25℃,电流密度0.5A/dm2，时间15min的环境下进行镀银处理，镀层厚度在15微米左右。
经挤压固溶处理后的管材制备金相组织样品，观察晶体组织，如图2所示，管材组织在宏观上沿着变形方向形成一条条细线，出现纤维组织；挤压后晶粒仍呈等轴晶状态，且晶粒沿着挤压方向被拉长，晶粒组织均匀。出现这样的晶体组织使得得到的铝合金管材在150℃下的力学性能为屈服强度332MPa、抗拉强度458MPa。
经上述方法处理得到的铝合金油管在100℃、50MPa、20％HCl中镀银管柱的溶解速率为0.00025％/min；在150℃、50MPa地层水中铝合金管柱的溶解速率为0.76g/(m2h)，以单节铝合金油管推算管柱完全溶解时间，油管外径101mm，壁厚10mm,长度9.5m，密度为2.7g/cm2，经推算该铝合金油管完全溶解需要2年。
实施例2
本发明一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金，其化学成分以重量百分比计包括：Cu：4.28％，Mn：0.86％，Mg：1.45％，Ni：0.6％，Fe：0.06％，其余成分为Al和不可避免杂质Si，杂质Si含量不大于铝合金总重量的0.1％。
上述可溶耐酸铝合金油管的制造工艺步骤为，将上述原料进行冶炼和炉外精炼后铸造得到铸锭，铸锭在加热炉内加热到435℃进行均匀化处理，保温时间为7小时；铸锭挤压温度为425℃，挤压比16，挤压速度为5mm/s；固溶处理温度为360℃，保温时间为3.5小时。
将固溶处理后的管材内壁进行如下的电镀银处理：
将固溶处理后的管材用除油灵进行化学除油水洗，然后用650g/L的NaOH在70℃的温度下进行碱蚀处理，时间为1.0min，以除去铝合金表面的污物，并使基体活化；
再用HNO3500ml/L，质量分数为40％的HF60ml/L，在室温下，用时10s出光处理；
用浸锌液采用化学镀锌法对管材进行镀锌处理；采用ODM ZINC EX-40浸锌剂，其体积分数为400mL/L，温度25℃，浸锌时间为90S，浸锌过程中应晃动工件；
对管材进行二次镀锌，使用ZnO 45g/L，NaCN 90g/L，NaOH 70g/L，95镀锌开缸剂5ml/L，镀锌光亮剂5ml/L，温度25℃，电流密度3A/dm2，时间5min；
对二次镀锌的管材在CuCN 55g/L，NaCN 15g/L，991光亮剂1.2ml/L，温度65℃的环境下，进行时长10min的镀铜处理；
对镀铜后的管材在KAg(CN)2 20g/L，KCN 90g/L，KOH 10g/L，温度为30℃,电流密度0.4A/dm2，时间10min的环境下进行镀银处理，镀层厚度在10微米左右。
经上述方法处理的铝合金管材在150℃下的力学性能为屈服强度321MPa、抗拉强度441MPa；在100℃、50MPa、20％HCl中镀银管柱的溶解速率为0.00030％/min；在150℃、50MPa地层水中铝合金管柱的溶解速率为1.02g/(m2h)，管柱完全溶解需要1.5年。
实施例3
本发明一种可溶耐酸油管用铝合金，其化学成分以重量百分比计包括：Cu：4.75％，Mn：0.78％，Mg：1.56％，Ni：0.45％，Fe：0.1％，其余成分为Al和不可避免杂质，杂质Si含量不大于铝合金总重量的0.1％。
上述可溶耐酸铝合金油管的制造工艺步骤为，将上述原料进行冶炼和炉外精炼后铸造得到铸锭，铸锭在加热炉内加热到440℃进行均匀化处理，保温时间为8小时；铸锭挤压温度为430℃，挤压比15，挤压速度为4mm/s；固溶处理温度为360℃，保温时间为4小时。
将固溶处理后的管材内壁进行如下的热喷涂聚四氟乙烯处理：
称取所需聚四氟乙烯浓缩分散液1kg，高速搅拌-添加67g锡青铜粉、二硫化钼27g、三氧化二铬67g、聚苯硫醚树脂53g，高速搅拌-缓慢加入2g酞酸酯偶联剂NDZ-311W，搅拌-缓慢加入6g Foamaster 111消泡剂，搅拌-缓慢加入6g levelling620缔合型流平剂，搅拌；缓慢加入12g成膜助剂醇十二，搅拌；
将热处理后的管材进行喷砂处理，选用棱角多，硬度适中，80目的石英砂为磨料，用0.5～0.6MPa干燥洁净压缩空气为动力，喷距为150mm，喷射角为30～75°，将磨料高速喷射到试样表面，将其表面杂志彻底地清除干净并使表面粗化；
将改性聚四氟乙烯涂料过100目筛，装入喷枪料斗内，以0.4～0.5MPa洁净干燥的压缩空气为雾化涂料，喷枪应和基体保持垂直，喷距200mm，喷枪移动速度应恒定在7m/min。将配置好的涂料喷在已完成喷砂处理的管材内壁表面铁表面入恒温干燥箱中，加热到120℃，保温20min。取出后放入箱式电阻炉中进行塑化。塑化温度为370℃，塑化时间为20min。将塑化完成的试样浸入冷水中，镀层厚度为12微米左右；
经上述方法处理的铝合金管材在150℃下的力学性能为屈服强度331MPa、抗拉强度459MPa；在100℃、50MPa、20％HCl中镀银管柱的溶解速率为0.00028％/min；在150℃、50MPa地层水中铝合金管柱的溶解速率为0.85g/(m2h)，管柱完全溶解需要1.8年。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可溶耐酸铝合金油管，其特征在于，包括可溶管材和管材内壁的涂层，所述涂层为耐酸涂层，所述油管管材的材质包括：以重量百分比计，Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质。
2.根据权利要求1所述的可溶耐酸铝合金油管，其特征在于，所述杂质中Si的含量不大于铝合金总重量的0.10％。
3.一种可溶耐酸铝合金油管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：以重量百分比计，将Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质，进行熔炼和精炼，获得铸锭；
S2：将铸锭加热进行均匀化处理；
S3：将均匀化处理后的铸锭在温度为420～450℃，挤压速率为3～5mm/s、挤压比为5～25的范围内挤压成管材；
S4：对挤压后的管材进行固溶处理；
S5：对固溶处理后的管材内壁进行耐酸涂层处理。
4.根据权利要求3所述的可溶耐酸铝合金油管的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的均匀化处理具体为将铸锭加热到430～450℃，然后保温6～8h。
5.根据权利要求3所述的可溶耐酸铝合金油管的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的固溶处理为在300～400℃下进行处理，固溶处理保温时间为3～5h。
6.根据权利要求3所述的可溶耐酸铝合金油管的制备方法，其特征在于，所述步骤S5为对固溶处理后的管材内壁进行电镀银处理或热喷涂聚四氟乙烯。
7.根据权利要求6所述的可溶耐酸铝合金油管的制备方法，其特征在于，所述镀银层的厚度为10～20μm。
8.根据权利要求6所述的可溶耐酸铝合金油管的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯涂层的厚度为12～20μm。
9.一种可溶耐酸铝合金油管用铝合金，其特征在于，以重量百分比计，包括Cu：3.8～4.9％，Mn：0.3～0.9％，Mg：1.2～1.8％，Ni：0.4～0.6％，Fe：0.05～0.1％，其余为Al和杂质。
10.根据权利要求9所述的可溶耐酸铝合金油管用铝合金，其特征在于，所述杂质中Si的含量不大于铝合金总重量的0.10％。
CN201911035128.0A 2019-08-20 2019-10-29 一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金 Active CN110699581B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2019107686113 2019-08-20
CN201910768611 2019-08-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110699581A true CN110699581A (zh) 2020-01-17
CN110699581B CN110699581B (zh) 2021-02-26

Family

ID=69202560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911035128.0A Active CN110699581B (zh) 2019-08-20 2019-10-29 一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110699581B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245389A (zh) * 2020-02-13 2021-08-13 中国石油天然气股份有限公司 可溶铝合金的加工方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB633154A (en) * 1947-06-21 1949-12-12 Tennyson Fraser Bradbury An improved aluminium base alloy
DE1259175B (de) * 1961-12-22 1968-01-18 Hoechst Ag Verfahren zum Korrosionsschutz fuer Wasserbehaelter und wasserfuehrende Bauteile von technischen Apparaturen
US20100089502A1 (en) * 2007-03-14 2010-04-15 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Al-Cu ALLOY PRODUCT SUITABLE FOR AEROSPACE APPLICATION
CN102445400A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 北京有色金属研究总院 一种适于铝合金材料淬火效果直接测试评价的方法
CN105568090A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 中国石油天然气集团公司 耐氯离子腐蚀型铝合金油管用铝合金及其管材制造方法
CN105950920A (zh) * 2016-05-17 2016-09-21 中国科学院金属研究所 一种于水及水介质环境中可溶解的铝基合金及其制备方法
CN108251721A (zh) * 2018-01-23 2018-07-06 中南大学 一种高强可降解铝合金及其制备方法、应用
CN108754256A (zh) * 2018-07-16 2018-11-06 上海交通大学 非热处理强化高强高韧压铸铝镁硅合金及其制备方法
CN109352282A (zh) * 2018-11-28 2019-02-19 青海国鑫铝业股份有限公司 一种大规格薄壁无缝管的生产方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB633154A (en) * 1947-06-21 1949-12-12 Tennyson Fraser Bradbury An improved aluminium base alloy
DE1259175B (de) * 1961-12-22 1968-01-18 Hoechst Ag Verfahren zum Korrosionsschutz fuer Wasserbehaelter und wasserfuehrende Bauteile von technischen Apparaturen
US20100089502A1 (en) * 2007-03-14 2010-04-15 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Al-Cu ALLOY PRODUCT SUITABLE FOR AEROSPACE APPLICATION
CN102445400A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 北京有色金属研究总院 一种适于铝合金材料淬火效果直接测试评价的方法
CN105568090A (zh) * 2015-12-29 2016-05-11 中国石油天然气集团公司 耐氯离子腐蚀型铝合金油管用铝合金及其管材制造方法
CN105950920A (zh) * 2016-05-17 2016-09-21 中国科学院金属研究所 一种于水及水介质环境中可溶解的铝基合金及其制备方法
CN108251721A (zh) * 2018-01-23 2018-07-06 中南大学 一种高强可降解铝合金及其制备方法、应用
CN108754256A (zh) * 2018-07-16 2018-11-06 上海交通大学 非热处理强化高强高韧压铸铝镁硅合金及其制备方法
CN109352282A (zh) * 2018-11-28 2019-02-19 青海国鑫铝业股份有限公司 一种大规格薄壁无缝管的生产方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国国家标准化管理委员会: "《中华人民共和国国家标准 变形铝及铝合金化学成分》", 17 June 2008, 中国标准出版社 *
姜玉敬，吴细华: "《再生铝产业研究与生产技术》", 30 April 2018, 冶金工业出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245389A (zh) * 2020-02-13 2021-08-13 中国石油天然气股份有限公司 可溶铝合金的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110699581B (zh) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bo et al. Effect of Mg and RE on the surface properties of hot dipped Zn–23Al–0.3 Si coatings
CN110699581B (zh) 一种可溶耐酸铝合金油管及其制备方法及其用铝合金
JP2002275611A (ja) 亜鉛合金めっき製柱材とその製造方法および該製造方法で用いるフラックス
CN113913813A (zh) 一种用于修复铬钼合金的纳米强化Inconel718激光涂层性能的方法
CN114672802B (zh) 一种纳米Si改性的WC/MoFeCrTiW高熵合金复合熔覆层的制备方法
Yin et al. Vacuum infiltration molding and mechanical property of short carbon fiber reinforced Ti-based metallic glass matrix composite
CN110923531B (zh) 一种低成本高塑性可溶镁合金材料及其制备方法
CN104131204B (zh) 一种镁合金、镁合金复合材料及其制备方法
CN105568208A (zh) 一种耐候钢表面处理的方法
CN114411031A (zh) 一种微米钛颗粒增强镁稀土基复合材料
CN110699567B (zh) 一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
JP3854468B2 (ja) 高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材およびその製造方法
JP4751260B2 (ja) 連続鋳造用鋳型およびその製造方法
CN115612886A (zh) 一种镁基复合材料粉末及其制备方法
JP2002206156A (ja) 鉄塔用めっき鉄鋼製品とその製造方法および該製造方法で用いるフラックス
CN109706352A (zh) 一种铝合金挤压管材及其制备方法
CN1384225A (zh) 连铸结晶器铜板工作面电镀镍铁合金工艺
CN109402422B (zh) 一种铝镁锆合金丝材及其制作方法
JPH09143667A (ja) Ｒｅ製高温部材の製造方法
JP2004244650A (ja) Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼材の製造方法
JP3857882B2 (ja) 高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材およびその製造方法
CN108715980A (zh) 一种耐高温铝合金复合材料及其制备方法
CN108149162A (zh) 一种高强度导向器
CN115958191B (zh) 一种复合防腐层及其制备方法
CN114345970B (zh) 一种高强耐蚀铝合金钻杆及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230104

Address after: Building F2, Room 703, No. 128, Pu'an Road, Huangpu District, Shanghai, 200021

Patentee after: Youmo (Shanghai) New Material Technology Co.,Ltd.

Address before: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District

Patentee before: SHANGHAI JIAO TONG University

Patentee before: SHANGHAI LIGHT ALLOY NET FORMING NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co.,Ltd.