[实用新型]一种石油专用油、套管快速渗铝装置

说明书

技术领域

本实用新型针涉及金属材料的化学热处理，具体地说，涉及金属材料表面工程领域的一种石油专用油、套管快速渗铝装置。

背景技术

油气管道遭受腐蚀后，会给油气田造成巨大的经济损失，甚至导致灾难性事故和环境污染以及恶劣的社会影响，目前我国石油工业中，高含H₂S、CO₂及高温、高压耦合工况下的腐蚀问题日趋严重。为解决此问题，国内外通常采用表面涂镀、内衬不锈钢、玻璃钢管及投入缓释剂、甚至适用Ni、Cr耐蚀合金等方法。表面涂镀工艺简单，但与基体结合力差，易脱落；内衬不锈钢工艺复杂、稳定性差、成本高；玻璃钢管防腐性能优异，但其生产技术、配套设备要求高，生产成本大幅度提高；而投入缓蚀剂，有效保护周期短，累计成本高，地层适应性较差。而Ni、Cr合金的成本相当于常规油、套管的10倍以上，油田根本无力承受。因此，探索具有高性价比和大规模工业化推广价值的防腐技术意义显著。

钢铁中含有8％的Al原子时，表面即可形成致密、耐蚀、抗高温氧化的Al₂O₃薄膜，但是基体脆性增加，而只在表面渗铝既可以保证心部韧性，又可以改善表面性能。渗铝技术是在一定条件下，使得渗剂与工件界面活化反应得以进行，产生活性Al原子，并通过工件点阵内空位及晶界、位错等快速扩散通道与铁原子发生置换，形成铝在钢中的固溶体及金属间化合物，从而改善了表面组织与性能。由于所获得的表面是在对工件原有表面进行改性产生的，因此与基体结合强度远远高于涂镀技术。

但是，通常的渗铝技术在石油专用油、套管应用方面有两个致命的弱点。第一，一般渗铝处理工件都是在700-1100℃进行，其处理对象主要为普通碳钢，如20钢，或者一些低合金钢部件，这些部件的心部组织与性能在渗铝前后变化不大，或者变化较大但不影响使用性能。而油、套管属于石油专用管，合金化程度较高，其基体微观组织、机械性能指标受相关标准严格限制，高于其退火温度(560℃左右)的渗铝，将显著改变其组织与性能，从而带来一系列严重问题，因此，如何在保证基体组织没有明显变化的条件下，实现油管表面渗铝是第一个必须解决的问题。第二，通常渗铝需要处理8-20小时，效率太低，而且一般的电阻炉根本不能适应长达10米的细长油管，因此，从生产方面考虑，开发快速渗铝工艺及实用装置是第二个必须解决的问题。这两个问题的解决就将为油管渗铝工业化推广奠定基础。

现行专利技术中，专利技术[1]是利用了机械能辅助进行的高温金属热渗处理，专利技术[2]是利用直接电加热技术快速渗铝的原理方法，专利技术[7]利用了感应加热，然后慢速扩渗，处理时间偏长。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种石油专用油、套管快速渗铝装置，从适用技术及高效率工业化生产角度针对石油专用油、套管细长特征进行低温、快速表面渗铝，形成组织与厚度可控且具有优异性能的表面渗层，使得油、套管表面对H₂S、CO₂、O₂等介质及管内输送流体冲刷具有优异的耐腐蚀及耐摩擦性能，拓宽常规油、套管的适用范围，极大地提高管柱服役寿命。

本实用新型是这样实现的：包括传动轴1、保温层2、渗剂3、待处理钢管4、热电耦5、传动齿轮6、电动机7、温度指示仪表8、空心转动轴9、导线10、传动齿轮11、绝缘传动部件12、含透气小孔的绝缘绝热传动部件13、开关14、网状导电接头15、可调低压电源16、变阻器17、电流计18、恒温自动控制仪19，保温层2内装有待处理钢管4，待处理钢管4内设有渗剂3，传动轴1与传动齿轮6、空心转动轴9、传动齿轮11、绝缘传动部件12、含透气小孔的绝缘绝热传动部件13依次连接，电动机7与传动齿轮6连接，空心转动轴9内装有热电耦5，含透气小孔的绝缘绝热传动部件13的一端装有网状导电接头15。

热电耦5通过导线10与可调低压电源16、变阻器17、电流计18、恒温自动控制仪19依次串联。

热电耦5与温度指示仪表8连接。

导线10上装有开关14。