石油管道内涂层及其生产工艺流程简介

1石油管道内涂层及其生产工艺流程简介目录一、内涂层概况二、钻杆内涂层简介三、钻杆内涂层生产工艺流程四、TC2000与TK34内涂层报告时间：2011年7月13日报告人：汪才宇2一、内涂层概况1、涂层的含义及分类涂料一次施涂所得到的固态连续膜。依据所用涂料的种类而有不同的称呼，如底漆的涂层称为底漆层，面漆的涂层称为面漆层。一般涂料所得涂层较薄，约在20~50微米，厚浆型涂料则一次可得厚达1毫米以上的涂层。涂层是为了防护、绝缘、装饰等目的，涂布于金属、织物、塑料等基体上的塑料薄层。依据美国F.N.LONGO对热喷涂涂层的分类方法,涂层按功能可分为：①耐磨损涂层②耐热抗氧化涂层③抗大气和浸渍腐蚀涂层④电导和电阻涂层⑤恢复尺寸涂层⑥机械部件间隙控制涂层⑦耐化学腐蚀涂层。化学腐蚀包括各种酸、碱、盐,各种无机物和有机化学介质的腐蚀32、钢质管道的内涂层的分类根据输送介质的不同，主要分为两种：一种是为了减少管道输送介质与管道内壁产生的摩擦阻力，称为“内减阻层”，一般厚度60-80μm，减阻内涂层不需考虑管内补口；另一种是为了减少输送介质对钢管内壁的腐蚀，需要涂敷一层防腐涂层，称之为“内防腐层”一般内防腐层厚度在250μm或300μm以上，这种涂层需要考虑管内补口，以使内涂层连续。根据管道内涂层品种的不同，主要有乙烯基树脂、聚胺酯、酚醛树脂、丙烯酸树脂以及环氧树脂等数十种。4二、钻杆内涂层简介1、钻杆内涂层的作用及作用机理钻杆内涂层的作用1）可提高流体效率2）可减少结蜡3）可减少结垢4）可提高管子重复使用率5）避免打捞工作6）防腐耐蚀5钻杆内涂层作用机理1）利用在金属管体基体上覆盖一层有机刚性物质，将金属基体与外界腐蚀介质（如水、细菌、盐、酸、溶解氧等）隔离开来，由于涂层具有良好的耐腐蚀性和极高的致密度，可以阻止各种腐蚀介质进入涂层下的金属基体之内，起到隔离保护、防止腐蚀的作用。2）有机涂层表面光滑，垢、蜡难以附着，同时提高了输送效率。3）优良的耐磨特性可以有效的降低管内介质对管体的冲蚀。上述机理如右图所示：6应用领域可在200℃以下、PH值范围1~13、H2S和CO2气体含量最高分别达到10%和95%以内、环境中Cl-最高含量在300000ppm以下、内压70MPa以下的范围内长期使用。应用效果1）金属表面的污垢沉降量下降85%以上2）钻杆使用寿命提高2~3倍，油管套管使用寿命提高3~5倍3）提高石油专用管内壁的流体效率15%~25%7三、钻杆内涂层生产工艺流程内涂层作为一项颇具优越性的应用技术，其关键技术在于涂料和涂敷作业两个方面。（一）涂料环氧酚醛型涂料是国内外公认为性能最好的防腐涂料。环氧树脂与金属表面有良好的附着力，并具有优良的耐碱性、耐化学性及柔韧性，酚醛树脂则耐酸性比较突出。涂料的配方分甲、乙两组分。甲组分以改性环氧树脂、酚醛树脂为基料，添加颜料、填料、溶剂、助剂等，通过研磨达到要求细度后，过滤出料。乙组分选用改性胺类固化剂。由于改性胺类分子式复杂，仅以较简单的脂肪胺的反应机理为例说明：8甲组分生产的具体步骤是：A）分散根据设计的原料配比将原料一次加入拉缸中，同时启动分散机，低速搅拌，边搅拌边加入原料，原料添加完毕后，以高速（1000转/min）分散30min；B）研磨将分散好的涂料放入沙磨机中进行研磨，要求沙磨两遍，细度达到50微米；C）过滤包装将沙磨好的涂料放入成品釜中，开启搅拌机搅拌，在出口处接上过滤网，边过滤边包装。乙组分的选择：广泛用作环氧树脂固化剂的有机多胺类化物。有单一多胺、混合多胺、改性多胺和共熔混合多胺四类。单一多胺主要是脂肪胺、脂环胺、芳香胺和聚酰胺四种。脂肪胺和聚酰胺是室温固化剂；而芳香胺需加热固化，其固化物耐热性、机械强度和耐腐蚀性远优于脂肪胺。就耐热性而言，最好的是芳香胺固化剂，其次是脂环胺，最差的是聚酰胺。脂肪胺具有较大毒性和刺激性，芳香胺固化温度较高，均需予以改性，故出现了多种改性多胺、如环氧化物加成多胺、迈克尔加成多胺、芳香胺混合物等。9（二）涂敷近期国内外常用的油套管等无缝钢管的工厂化自动涂装工艺主要有以下几种。工艺一：采用淋涂法，涂敷前、后及中间辊道直接输送，以形成涂膜。然后拔叉转移，钩状链条滚动输送，钢管横向进入蒸汽烘箱，加热干燥。工艺二：采用静电涂装法，涂敷前、后及中间应用斜置辊道螺旋输送，以形成涂膜。然后螺旋升降机转移提升至料架凉置，进行自然干燥。工艺三：钢管直接输送，采用UV涂料体系，真空涂装法，加之气流冲刷，以形成涂膜。涂敷后马上进行UV辐射固化涂膜。工艺四：涂装采用加热无气喷涂法，涂敷前应用辊道输送，涂敷后应用分段同步“V形齿”链条输送，以形成涂膜。涂敷后钢管由步进机转移至横向“V形齿”链条输送机进入蒸汽烘干箱，加热干燥。“工艺一”至“工艺三”体现了传统工艺普遍存在的涂装缺陷，即涂膜严重“流挂”、擦伤、“泛白”等，而最新的“工艺四”综合解决了这一系列问题。10然而，因环氧液体粘度高、性能特殊，所以在内防腐喷涂中不宜采用传统的高压无气喷涂工艺或有气喷涂工艺，而需采用离心喷涂工艺。离心内喷涂是利用超高速空气马达带动雾化头高速旋转，高度雾化的涂料微粒借助于巨大的离心力射向构件表面，形成高质量的厚膜涂层。当采用孔径分布呈双螺旋的雾化头时，可得到最佳的喷涂效果。与高压无气喷涂相比，离心喷涂的优点是：涂料高度雾化，雾化微粒均匀，线速度高；涂层均匀、光滑、无气泡和针孔；涂层附着力好，一次喷涂即可达到所要求的厚度；施工速度快、效率高。11管道内涂层生产工艺流程主要由原材料配制、钢管预处理和喷涂3个环节组成(见上图)。1、混合配置后的涂料要在熟化20-30min后使用。2、除锈质量合格的钢管应在8h内进行喷涂，否则应重新除锈。3、喷涂时具体温度由涂料决定。4、内喷砂与内喷涂是石油管道内涂层涂敷生产的核心工位。5、喷涂时，在离心力的作用下，涂料经高速旋转的雾化头高效雾化并粘附于管道内壁。喷涂小车带动喷枪边喷涂边后退，从而形成均匀的内涂层厚膜。6、烘烤、固化。12内涂敷作业典型平面布置图13内喷砂设备内喷涂设备14四、TC2000与TK34内涂层TC2000钻井用管材的内涂层工艺，按以下步骤进行操作：1.将经前期处理的管材采用环氧酚醛树脂类涂料TC2000系列中的TC2000D进行底漆喷涂，然后进行烘烤，烘烤温度为120-150℃，烘烤时间为50-70分钟；2.管材冷却后采用环氧酚醛树脂类涂料TC2000系列中的TC2000M进行面漆喷涂，然后进行烘烤，烘烤温度为120-150℃，烘烤时间为50-70分钟；3.固化处理，将管材放入连续炉中进行固化处理，固化温度为200-240℃，固化时间为60分钟。通过性能检测认为涂层质量完全符合石油行业标准SY/T0544-1995中的各项指标。海隆TC-2000钻杆内涂层涂料技术参数如右表：15Tuboscope内涂层包含酚醛树脂、环氧树脂、尿烷、酚醛清漆、热塑性体配方，满足不同类型石油环境的操作需要。涂层基料是热固性和热塑性体的聚合物，具有特定的化学和机械性能，在各种腐蚀环境中提供优越的性能。这些应用于粉末或液态形式的涂层，无论薄厚，独有的底漆都能提供最大的附着力和优越的井下使用结果。TK34技术参数如右表：16谢谢！