[发明专利]用于将涂层涂覆于管的内部的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及涂层的涂覆，并更具体地涉及在管的内表面上涂覆涂层。

背景技术

具有内涂层的管广泛应用于工业和商业应用。涂层具有各种各样的用途，例如，在可能损坏管的结构完整性的高温、高压或化学腐蚀的条件下，使用涂层来给管的材料提供防腐蚀保护。涂层还可以提高经受严苛条件的管的耐磨性，从而延长此类管的工作寿命。

在核应用中，具有石墨基内涂层的燃料管护套可以提高燃料性能。在CANDU（CANada Deuterium Uranium）反应堆中，铀颗粒燃料装载在已预先涂有石墨的Zircaloy^TM护套管中。通过用石墨悬浮液（即，浆液，其随后干燥形成石墨涂层）预先涂覆护套来产生石墨涂层。

已经描述了制备具有内涂层的管的各种方法。一种通常使用的方法是喷涂法，其中，喷涂装置沿管的内部前进，并通过喷涂将涂层材料喷射在管的内表面上。也能够通过以下方式来涂覆管：将涂层材料涂覆在管的内部，将管定位在水平位置，然后滚动管以在管的内表面上产生相对均匀的涂层。可以用例如溶液、悬浮液/浆液和乳液来涂覆涂层。许多涂层需要在涂覆之后进行干燥，所述干燥可在环境条件下完成，或通过将湿涂层暴露在气流、真空、高温或它们的组合下完成。一些涂层还需要涉及后续的高温固化，以实现所需的涂层特性或确保涂层材料附着在管上的牢固性。

已知适合穿过安装管线内部的清管器或塞子可用于重修石油管道、天然气管道和其它流体管道的内部表面。已知有不同类型的清管器，从简单的子弹形清管器到更复杂的设计，包括前进时转动穿过管的螺旋形构造的装置(US 4,425,385)、具有间隔圆环的清管器(US 4,069,535)、具有刷子的清管器(US 5,326,400)。在使用时，将流体倒入细长管的开口端，清管器插入该管的同一端并推动清管器穿过该管。可以使用引入到清管器后缘的诸如液压流体或压缩气体等加压流体推动某些清管器，以将清管器推动穿过管并且使清管器密封地接合管的内表面。清管器还可应用于管线行业来除垢并清理工作管线的内表面，以减少热量或流体的损失并提高管的完整性和寿命。

一种被称为“流涂（flood coating）”的管涂布法包括用涂布液灌装管，之后通过重力允许涂布液从管中排出。此方法使用低粘度涂布液来提供厚度小于大约10微米的薄涂层。在流涂方法中，需要低粘度的涂布液来提供均匀的涂层表面。通过这种方法形成的涂层通常具有涂层厚度从管的顶部向底部增加的梯度。为增加使用流涂方法的涂层的整体厚度，在涂层干燥之后，可以再应用一次流涂法。然而，在几次涂布之后，涂层到达厚度不能进一步增加的最大厚度。这是因为涂布液开始溶解先前沉积的涂层。此外，多次涂覆涂层以实现所需的最终涂层厚度是费时、费力的，因而成本很高。

因此，需要对涂层在管的内表面上的涂覆进行改进。

发明内容

在各个方面中，例如，本发明描述了用于将涂层涂覆在管的内部的方法、装置和套件。

因此，在一方面中，本发明描述了一种用于将所需最终厚度的涂层涂覆在管的内表面的至少一部分上的方法。所述方法可包括：将涂布液（涂料液）的层涂覆在所述管的内表面的所述至少一部分上，所述涂布液具有选定的粘度，使得所涂覆的涂布液层的厚度具有基本上等于或超过与所述涂层的所述所需最终厚度相关的预定湿膜厚度；以及使平滑构件（整平构件）以相对于所述管的内表面的涂布液涂覆部分间隔的关系并以相距该涂布液涂覆部分最小距离的方式穿过所述管，所述最小距离基本上对应于所述湿膜厚度，所述平滑构件构造成对所述涂布液进行平滑化处理并从所述管的内表面的涂布液涂覆部分上去除超过所述湿膜厚度的涂布液。

在另一方面中，本发明描述了一种用于将所需最终厚度的涂层涂覆在核燃料护套的内表面上的方法。所述方法可包括：将涂布液的层涂覆在所述护套的内表面上，所述涂布液具有选定的粘度，使得所涂覆的涂布液层的厚度基本上等于或超过与所述涂层的所需最终厚度相关的预定湿膜厚度；以及使平滑构件在与所述护套的内表面之间基本上保持最小间隔距离的同时穿过所述护套的内腔，所述最小间隔距离基本上对应于所述湿膜厚度，所述平滑构件构造成对所述涂布液进行平滑化处理并从所述护套的内表面上去除超过所述湿膜厚度的涂布液。

例如，在各种实施例中，在所述平滑构件穿过之前，可将管和/或护套或者管和/或护套的至少一部分支撑成处于基本上直立（例如，基本上竖直）的方向。因此，使所述平滑构件穿过管/护套的内腔可包括允许所述平滑构件在重力的作用下自由下落。