[发明专利]利用多元合金金相组织生长对废旧杆管进行修复的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及油田领域的一种对废旧杆管进行回收再利用的方法，尤其是一种利用多元合金金相组织生长对废旧杆管进行修复的方法。

背景技术：

油田用杆管及地面管道服役一定时间后表面会被腐蚀成小坑和微裂纹，目前国内外对废旧杆管的处理方法一是报废成废旧钢铁，这样造成了巨大的浪费，二是对表层补刷涂料再使用，但该方法只是对外表面进行简单的覆盖，不足之处是涂层受外力或老化后易起层剥落，并且杆管的本体的破损坑及裂纹依然存在，而且杆管强度降低，易断裂，修复后的杆管寿命短。热浸镀合金化工艺作为一种有效的金属防腐方式，已被广泛用于各行业的金属结构设施上，如钢板、钢带、钢丝、钢管、结构件、零部件等产品，但是未见锌铝稀土金属热浸镀技术在油田废旧杆管上的应用报道。

发明内容：

为了解决现有的油田废旧杆管表面修复后涂层易起层剥落，造成杆管强度低、易断裂的问题，本发明提供了一种利用多元合金金相组织生长对废旧杆管进行修复的方法，该方法利用在热浸镀过程中添加锌铝稀土多元合金，使基体表面镀上一层与基体相结合的镀层，从而使杆管上的腐蚀小坑和微裂纹进行合金相组织生长，达到修复的目的，该方法具有修复效果好、提高杆管本体强度、提高杆管防腐能力的特点。

本发明的技术方案是：一种利用多元合金金相组织生长对废旧杆管进行修复的方法，首先将废旧杆管进行抛丸强化处理，内、外表面进行水洗、酸洗、助镀、烘干，准备锌锭，将准备好的锌锅内温度升至420℃以上，将锌锭熔化后制备锌液，然后将温度升至740～760℃，保温5～10分钟后，加入多元合金，待其全部熔化后，将合金液体调至450～470℃之间，将废旧杆管放入锌锅内进行热浸镀，其镀液成分及各成分所占重量百分比为：Ni，0.09％～0.10％；Bi，0.10％～0.20％；Al，0.20％～0.30％；Re，0.08％～0.10％，其余为锌液。

上述的多元合金其合金成分及各成分所占重量百分比为：Ni，1.6％～2.0％；Bi，1.6％～2.0％；Al，0.8％～1.2％；Re，0.3％～0.7％，其余为Zn；或者还可以为Zn-5％Al-Re合金：Al，4.7％～6.2％；Re，0.03％～0.1％；Si＜0.015％；Pb＜0.005％，其余为Zn。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，当将经过熔剂处理的废旧杆管放入熔融添加多元合金的锌槽时，工件表面形成一层覆盖助镀液膜的基体，使铁基体与熔融多元合迅速反应，铁被溶解，形成锌在α铁中的固溶体，由于相互扩散，生成铁锌合金化合物，在微观上表现晶格重组，晶粒细化，金属晶体以树枝状的形式长大。在裂纹处、晶核尖角处散热较快，因而长大较快，成为深入到液体中去的晶枝；同时尖角处的缺陷较多，从液体中转移过来的原子容易在这些地方固定，有利于晶体的长大成为树枝晶。一个晶核长大形成的树枝晶是一个晶粒，多晶体金属的每个晶粒一般都是由一个晶核采取树枝状长大的方式形成的。合金化后的杆管在水中迅速冷却也加大了树枝晶的形成，使金相组织生长效果更为明显，从而达到了修复杆管上的腐蚀小坑和微裂纹的目的，而修复后杆管本体强度可提高50％，还可以消除疲劳应力及破裂应力集中问题，同时杆管的防腐能力提高5倍以上。

附图说明：

附图1是钢材凹凸表面的热浸镀锌层生长形态；

附图2是表面经过不同处理的钢材含硅量与热浸镀锌层厚度的关系。

图中：曲线1-粗粒钢丸，2-细粒钢丸，3-玻璃微珠，4-酸洗。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步说明：

一种利用多元合金金相生长对废旧杆管进行修复的方法，首先将废旧杆管内、外壁表面进行水洗、酸洗，实验表明，杆管的表面粗糙度对热浸镀锌层的形成有明显的影响，钢基体表面的凹凸会使铁锌合金层的生长形态发生变化。附图1描述了热浸镀锌镀层在钢材的不规则表面上的生长特点：在凸起处，刚形成的ζ晶体相分离，使液态锌可穿透到ζ/δ界面附近，支持ζ相连续快速生长而形成进发状晶粒；在凹入区域，由于生长受扩散控制，可得到紧密稳定的结构。