一种具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金及制备方法

摘要

本发明涉及一种用于石油、化工企业制备管线或设备的具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金及制备方法。它能提高油田管道抗腐蚀性及抑制油田管道水垢形成。其技术方案是：该稀土铜合金的组分及质量百分比为：Cu 45～70％，Ni 5～8％，Zn 20～30％，Sn 2～5％，Al 0.1～1％，Mn 0.05～2％，Mg 0.1～3％，Ti 0.1～1％，稀土1～2％。其制备方法：先将坩埚预热；再加入覆盖剂；将铜镍合金和钛青铜放入坩埚加热至1300℃熔化；然后加入锰黄铜及脱氧造渣剂熔化脱氧；最后加入铜包裹镁铈合金和Sn，待炉内金属完全熔化、搅拌、扒渣、浇铸，即制得本稀土铜合金。该合金具有α相和少量β双相高强铜合金材料，用于油田、化工领域管线、设备防腐防垢材料。

权利要求

1.一种具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金的制备方法，其特征是：用于制备该稀土铜合金的原料组份为Cu、Ni、Zn、Sn、Al、Mn、Mg、Ti、稀土；各组分的质量百分比为：Cu 45～

70％；Ni 5～8％；Zn 20～30％；Sn 2～5％；Al 0.1～1％；Mn 0.05～2％；Mg 0.1～3％；Ti 

0.1～1％；稀土1～2％，质量以克为单位；各组分经过高温熔炼得到一种具有α相和少量β双相的高强铜合金材料；

其具体制备方法是：所用中间合金材料纯度为99.9％以上的块状物，其体积≤3cm3；先将坩埚预热至暗红色其温度为600-700℃，并保温10分钟，观察坩埚工作情况正常方可；再在其底部加入覆盖剂，覆盖剂成分为：碎玻璃50％+Na2CO350％，同时对炉料进行预热；再将铜镍合金450～550g和钛青铜450～550g放入坩埚中，加热升温到1300℃，15-20分钟后铜镍合金和钛青铜已经熔化；然后加入锰黄铜180～300g，并通过温度控制器将温度调到1100℃，此时加入炉料质量的1％脱氧造渣剂，脱氧造渣剂为沸石粉：食盐＝7:3，仔细搅拌脱氧，在10分钟后，炉内金属已熔化；最后将用铜包裹成小团状的镁铈合金25～35g和纯Sn25～

30g加入到炉中，调整合金液温度稳定在1100℃，再加入上述脱氧造渣剂，待炉内金属完全熔化后，立即对炉内金属液进行搅拌，并出炉扒渣，浇铸成型，即制得本稀土铜合金。

说明书

一种具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于石油化工企业制备油气井、地面集输系统管线设备的具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金及制备方法。

背景技术

[0002] 油田生产过程中的油气井、地面集输系统管线设备的结垢问题严重地影响了油气田的注水开发效果和正常生产，而且随着油田开采时间的延续，产液中含水的不断上升，产生结垢的问题越来越明显。结垢的地方也是最容易发生堵塞、卡死和腐蚀的地方。常规防腐防垢方法是加入缓蚀剂、阳极保护、阴极保护等防腐或磁场防垢、电场防垢、超声波防垢等防垢，这些方法已经不能很好的满足油田正常生产需求。

[0003] 因此，研究一种新的防腐防垢材料具有重要意义。而稀土铜合金材料防垢防腐方法不仅可以同时满足防腐和防垢的要求，同时是一种无能源消耗、安全稳定、绿色环保的新技术，同时有巨大的经济价值。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了提高油田管道抗腐蚀性，又能抑制油田管道水垢，特提供一种具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金及制备方法。

[0005] 所述具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金，其特征是：该稀土铜合金的组份为Cu、Ni、Zn、Sn、Al、Mn、Mg、Ti、稀土等九种金属元素，各组分的质量百分比为：Cu 45～70％；Ni 5～8％；Zn 20～30％；Sn 2～5％；Al 0.1～1％；Mn 0.05～2％；Mg 0.1～3％；Ti 0.1～
1％；稀土1～2％，质量以克为单位；各组分经过高温熔炼得到一种具有α相和少量β双相的高强铜合金材料，它既能提高油田管道抗腐蚀性，又能抑制油田管道水垢。

[0006] 所述具有防腐防垢性能的油田用稀土铜合金的制备方法如下：

[0007] 所用中间合金材料纯度为99.9％以上的块状物，其体积≤3cm3；先将坩埚预热至暗红色其温度为600-700℃，并保温10分钟，观察坩埚工作情况正常方可；再在其底部加入覆盖剂，覆盖剂成分为：碎玻璃50％+Na2CO350％，同时对炉料进行预热；再将铜镍合金450～550g和钛青铜450～550g放入坩埚中，加热升温到1300℃，15-20分钟后铜镍合金和钛青铜已经熔化；然后加入锰黄铜180～300g，并通过温度控制器将温度调到1100℃，此时加入炉料质量的1％脱氧造渣剂，脱氧造渣剂为沸石粉：食盐＝7：3，仔细搅拌脱氧，在10分钟后，炉内金属已基本熔化；最后将用铜包裹成小团状的镁铈合金25～35g和纯Sn 25～30g加入到炉中，调整合金液温度稳定在1100℃，再加入上述脱氧造渣剂，待炉内金属完全熔化后，立即对炉内金属 液进行搅拌，并出炉扒渣，浇铸成型，即制得本稀土铜合金。

[0008] 经实际试验证明，按本发明所述配方和制备方法所获得的油田用稀土铜合金材料具有α相和少量β双相高强合金。

[0009] 本发明产品与现有技术比较具有以下有益效果：

[0010] (1)能够满足油田中防腐和防垢的正常使用要求，克服了常规防腐和防垢方法的不足；

[0011] (2)既能提高油田管道抗腐蚀性，又能抑制油田水垢；

[0012] (3)是一种无能源消耗、安全稳定、绿色环保的新技术，同时有巨大的经济价值。

附图说明

[0013] 图1为本稀土铜合金的金相组织图。

[0014] 图2为本稀土铜合金的扫描电镜图。

[0015] 图3为退火后本稀土铜合金金相组织图。

[0016] 图4为退火后本稀土铜合金扫描电镜图。具体实施方式：

[0017] 实施例：

[0018] 所用中间合金材料纯度为99.9％以上的块状物，其体积≤3cm3；先将坩埚预热至暗红色其温度为600-700℃，并保温10分钟，观察坩埚工作情况是正常；再在其底部加入覆盖剂，覆盖剂成分为：碎玻璃50％+Na2CO350％，同时对炉料进行预热；再将铜镍合金500g和钛青铜500g放入坩埚中，加热升温到1300℃，15分钟后铜镍合金和钛青铜已经熔化；然后加入锰黄铜200g，并通过温度控制器将温度调到1100℃，此时加入炉料质量的1％脱氧造渣剂，脱氧造渣剂为沸石粉：食盐＝7：3，仔细搅拌脱氧，在10分钟后，炉内金属已基本熔化，最后将用铜包裹成小团状的镁铈合金25g和纯Sn 25g加入到炉中，调整合金液温度稳定在1100℃，再加入上述脱氧造渣剂，待炉内金属完全熔化后，立即对炉内金属液进行搅拌，并出炉扒渣，浇铸成型，即制得直径为20mm，长为220mm的棒材本稀土铜合金。

[0019] 用上述合金组分及制备方法得到本稀土铜合金，各组分的质量百分比为：Cu 60.54％；Ni 6.80％；Zn 22.62％；Sn 2.60％；Al 0.68％；Mn 2.30％；Mg 2.40％；Ce 
1.40％；Ti 0.56％。图1、图3分别是由XJG-05型金相显微镜得到本稀土铜合金退火前和退火后的金相显微图；图2、图4分别是由EVO MA15型扫描电子显微镜得到本稀土铜合金退火前和退火后的扫描电镜图。