[发明专利]一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于新材料和输油设备技术领域，涉及一种补贴管及其制备方法、补贴方法和应用，尤其涉及一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途。

背景技术

在工业生产中，大量的油田抽油套管、化工容器以及管路和水路会因腐蚀和地质变动等出现局部破裂和泄漏而失效，其产生了重大社会经济损失。油田每年有10％的油井要报修，国内有上百万口井，全世界上亿口井，这渉及数千亿美元市场，因此，对破裂和泄露的油田抽油管道等进行补贴具有重大的技术经济意义。

较早的补贴技术主要是采用缝波纹管补贴技术，近2年的最新技术是无缝膨涨管补贴，它们都是美国技术，前者补贴不可靠，易掉井，易漏；后者的可靠性虽然增加了，但两种技术均费工、费时、费钱，并且需使用重型机械液压设备，后者还需要使用特殊进口钢材。

热功能好的钛镍合金可以用于补贴技术，专利CN 104060126A提供了一种镍钛系形状记忆合金，所述的镍钛系形状记忆合金由镍、钛、铜、铬、锰以及镉六种金属成分组合而成，所述的镍钛系形状记忆合金中各成分所占重量百分比分别为：所述的镍占60.3％～64.9％，所述的钛占21.4％～22.5％，所述的铜占7.4％～8.3％，所述的铬占2.8％～3.7％，所述的锰占1.9％～2.7％，所述的镉占1.6％～2.5％。但是镍钛合金资源稀缺，价格昂贵，且制备工艺繁杂，现有技术还制造不出20mm粗的无缝管件。现有技术中有将铁基记忆合金用于油田补贴堵漏，但未获得成功，其原因是由于铁基合金记忆效应低下，最大回复变形率仅1～2％，且非热弹性相变回复，并且价格也不非。同时，现有技术中最新膨涨补贴技术所用的管材还是普通钢，其在含硫化氢、湿气大且高温的油田环境中腐蚀严重。

因此，找到一种热弹性相变性能好、耐腐蚀、成本低且制备工艺简单的套管补贴设备是现在亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中补贴材料热弹性相变性能差、易腐蚀、生产困难、加工工艺繁杂和成本高等问题，本发明提供了一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途。

通过熔炼、在冷却系统中进行冷却(尤其是定向凝固冷却处理)和热机械处理，使得应用铜基记忆合金制得的补贴管具有良好的热弹性相变性能，并且补贴工艺简单，成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种铜基记忆合金补贴管，所述补贴管采用的铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：

其中，Be的质量百分比可为0.2％、0.21％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.59％或1.6％等；Al的质量百分比可为6％、6.01％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、13.9％或14％等；Mn的质量百分比可为1％、1.01％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、9.99％或10％等；Ga的质量百分比可为0.01％、0.3％、0.5％、0.7％、1.0％、1.3％、1.5％、1.7％、2.0％、2.3％、2.5％、2.7％、2.99％或3％等；杂质的质量百分比可为0、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.099％或0.1％等；余量为Cu。

优选地，所述补贴管采用的铜基记忆合金按质量百分比计包括以下元素：

以上所述Al、Mn、Be和Ga四种元素，均能在固态与Cu形成有序的马氏体相变，产生超弹性；Al作为形成超弹性合金的主要元素，Mn能够扩大元素Al在合金中的作用，提高塑性；Ga与Cu在高温下形成β相，能增加合金在磁场作用下的超弹性，Be可以提高合金的超弹性和硬度；并且Cu自身的电位较正，不易被腐蚀，使得合金具有抗硫和硫化氢腐蚀的能力。

同时，所含元素的含量对合金性能也有很大影响，例如当Be质量百分比太少时无记忆性能，其含量太多时，材料太脆；当Ga含量高于3％时会使合金脆化。

以上所述合金成分是根据下列公式进行设计的：

Ms(℃)＝635-43×Al(质量百分比)-302×Be(质量百分比)-18×Mn(质量百分比)-8×Ga(质量百分比)