阅读说明：本技术 一种耐腐蚀石油埋地管道的制备工艺及其制得的产品 (Preparation process of corrosion-resistant buried petroleum pipeline and prepared product ) 是由 刘中生 刘国玲 于 2020-04-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐腐蚀石油埋地管道的制备工艺及其制得的产品,涉及石油管道技术领域。其制备方法为：S1、将玄武岩纤维单向布在浸泡液中浸泡,然后烘干至含水率小于0.1%；S2、将烘干后的玄武岩纤维单向布均匀的浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中；S3、将浸润有氧化石墨烯改性环氧树脂的玄武岩纤维单向布均匀缠绕在钢管外侧；S4、将缠绕好玄武岩纤维单向布的钢管置于模具中合模,脱模,冷却,即可制得石油埋地管道；使用该制备方法可制得耐腐蚀性能优异石油埋地管道。一种石油埋地管道,其具有耐腐蚀的优点。(The invention discloses a preparation process of a corrosion-resistant buried petroleum pipeline and a product prepared by the same, and relates to the technical field of petroleum pipelines. The preparation method comprises the following steps: s1, soaking the basalt fiber unidirectional cloth in a soaking solution, and then drying until the water content is less than 0.1%; s2, uniformly soaking the dried basalt fiber unidirectional cloth in the graphene oxide modified epoxy resin; s3, uniformly winding the basalt fiber unidirectional cloth soaked with the graphene oxide modified epoxy resin on the outer side of the steel pipe; s4, placing the steel pipe wound with the basalt fiber unidirectional cloth in a mould, closing the mould, demoulding and cooling to obtain the buried petroleum pipeline; the petroleum buried pipeline with excellent corrosion resistance can be prepared by using the preparation method. An underground petroleum pipeline has the advantage of corrosion resistance.)

一种耐腐蚀石油埋地管道的制备工艺及其制得的产品

技术领域

本发明涉及石油管道技术领域，更具体地说，它涉及是一种耐腐蚀石油埋地管道的制备工艺及其制得的产品。

背景技术

埋地管道作为油气的传输载体，是地面工程的重要设施之一，是连接上游资源和下游用户的纽带。但是，由于管道长期埋在地下，随着时间的推移，受外界土壤特性及地形沉降等因素的影响，以及原油含水率上升，季节性土壤在管道上产生的盈利变化等因素，管道上腐蚀因子逐渐增强，管道会发生腐蚀、穿孔、泄漏，影响石油正常生产，严重的甚至会产生环境污染和安全隐患，给国家带来严重的损失。

目前，国外石油埋地管道的防腐研究主要集中在无机涂层方面，即对管道进行镀金属处理，其技术难度大、成本高、效率低。国内石油埋地管道的防腐研究主要集中在有机涂层方面，例如聚乙烯防护涂层、环氧粉末防护层等，但由于有机涂层表面有大量疏松的孔洞，同时具有一定的裂纹倾向，一些腐蚀性介质就可以通过微孔和裂缝渗透到基材表面，加速金属表面的腐蚀。

现有技术中，授权公告号为CN106704721B的专利公开了一种耐腐蚀高强度石油管道，包括由多层纤维缠绕层组成的增强层，所述增强层由玄武岩纤维浸渍热固性树脂后缠绕而成，所述热固性树脂由以下重量份的原料制成：不饱和聚酯树脂45～50份、六亚甲基二异氰酸脂3～6份、脂肪醇聚氧乙烯醚2～3份、千基酚聚氧乙烯醚0.6～0.8份、二羟乙基甘氨酸1.5～2份和聚酰胺蜡微粉6～10份。但是该石油管道的耐腐蚀性能一般。因此，亟待需要研发一种新的耐腐蚀的石油埋地管道。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种石油埋地管道的制备工艺，其可制得耐腐蚀性能优异石油埋地管道。

本发明的第二个目的在于提供一种石油埋地管道，其具有耐腐蚀的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种耐腐蚀石油埋地管道的制备工艺，包括如下步骤：

S1、将玄武岩纤维单向布在浸泡液中浸泡，然后烘干至含水率小于0.1％，

S2、将烘干后的玄武岩纤维单向布均匀的浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中；

S3、将浸润有氧化石墨烯改性环氧树脂的玄武岩纤维单向布均匀缠绕在钢管外侧；

S4、将缠绕好玄武岩纤维单向布的钢管置于模具中合模，脱模，冷却，即可制得石油埋地管道；

所述氧化石墨烯改性环氧树脂由包含以下原料制成：环氧树脂粉末、氧化石墨烯和丙酮。

通过采用上述技术方案，先将玄武岩纤维单向布在浸泡液中浸泡以脱脂除油，烘干，然后浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中，接着将浸润后的玄武岩纤维单向布缠绕在钢管外，然后置于模具中合模，脱模冷却后即可制得耐腐蚀的油田埋地管道。氧化石墨烯改性环氧树脂在玄武岩纤维布的表面均匀分布，增强界面附着力，提高交联效果，从而进一步提高其耐腐蚀等性能；氧化石墨烯改性环氧树脂能填充于纤维和钢管表面之间，界面强度高、不易分层，能降低腐蚀性物质对钢管的腐蚀侵害，提高石油管道的服役寿命。

进一步地，所述步骤S1中，氧化石墨烯改性环氧树脂包括如下制备步骤：

将环氧树脂粉末与氧化石墨烯悬浮分散液混合均匀得到混合液，然后与丙酮混合，超声分散60～80min，搅拌8～10h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂；所述氧化石墨烯悬浮分散液与环氧树脂粉末的重量比为(3.2～9)：500；所述混合液与丙酮的重量比为(18～20)：1。

通过采用上述技术方案，环氧树脂具有三维网络结构，本质上是脆性的，易产生裂纹，单独作为环氧涂层时表面有大量疏松的微孔，一些腐蚀性介质就可以通过这些微孔和裂缝渗透到基材表面，加速金属腐蚀速率，本发明中用氧化石墨烯对环氧树脂进行改性，能弥补环氧树脂易产生裂纹、有疏松空洞的缺陷，从而进一步提高其耐腐蚀性能。且氧化石墨烯表面含有丰富的含氧基团，能与环氧树脂很好的相容，同时，氧化石墨烯具有片层堆叠结构，可对纲基底起到良好的隔绝防腐效果。环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或其他多酚环氧树脂中的任意一种，优选的，本发明中，环氧树脂选择双酚A型环氧树脂。

进一步地，所述氧化石墨烯悬浮分散液的制备如下：

将氧化石墨烯与溶剂按重量比为5：(8～15)的比例混合均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；所述溶剂选自水、乙二醇和四氢呋喃中的任意一种。

通过采用上述技术方案，将氧化石墨烯与溶剂按重量比混合即可制得氧化石墨烯悬浮分散液，制备步骤简单，易于实施。本发明中，在分散时，可加入少量的胺类物质进行调节，改善其分散效果。为提高氧化石墨烯悬浮液的分散效果，具体的，当水作为溶剂时候，氧化石墨烯与水的重量比为5：(8～10)；当乙二醇作为溶剂时，氧化石墨烯与乙二醇的重量比为5：(10～12)；当四氢呋喃作为溶剂时，氧化石墨烯与四氢呋喃的重量比为5：(13～15)。氧化石墨烯可以选择市面山售卖的GO1211或GO1222等。

进一步地，所述氧化石墨烯悬浮分散液的制备中，超声频率为50～55kHz。

通过采用上述技术方案，超声频率太大，分散程度会越大，会导致部分氧化石墨烯在超声过程中被脱氧，严重的甚至会破坏其结构，反而导致分散性能降低；超声频率太小，会导致分散不均匀，所以将超声频率控制在50～55kHz之间，有利于制得分散均匀的氧化石墨烯悬浮分散液。

进一步地，所述步骤S4中，合模的压力为1.4～1.6Mpa，合模温度为70～80℃，且合模的保温时间50～55min。

通过采用上述技术方案，合模压力低，氧化石墨烯改性环氧树脂无法完全填充于纤维与钢管表面之间，界面强度低，易分层，降低石油埋地管道的服役寿命；时间短温度低氧化石墨烯改性环氧树脂渗透不完全，影响界面结合强度；而合模压力高、时间长、温度高，又会导致界面易失效，影响石油埋地管道的耐腐蚀性，降低其服役寿命，因此，合模时，需要严格控制合模的条件，使得氧化石墨烯改性环氧树脂完全填充于纤维与钢管表面之间，增强界面结合强度，从而增强石油埋地管道的耐腐蚀性能和服役寿命。

进一步地，所述步骤S2中浸润时间为4～6h，浸润温度为42～48℃。

通过采用上述技术方案，将玄武岩单向纤维布在温度为42～48℃的氧化石墨烯改性环氧树脂中浸润4～6小时，有利于充分浸润，有利于氧化石墨烯改性环氧树脂填充玄武岩单向纤维布的间隙，从而能增强其防腐性能。

进一步地，所述步骤S1中浸泡液由包含以下重量份的原料制成：

丙酮1～2份、酒精1～2份、乙酸乙酯2～3份和去离子水47～50份。

通过采用上述技术方案，将玄武岩单向纤维布浸泡在由丙酮、酒精、乙酸乙酯和去离子水混合配置而成的浸泡液中，以达到对玄武岩纤维单向布进行脱脂去油的目的，从而有利于后续对玄武岩纤维单向布的充分浸润，从而可提高其耐腐蚀性能。

进一步地，所述步骤S1中浸泡液的温度为25～40℃，浸泡时间为2～3h，烘干温度为60～70℃。

通过采用上述技术方案，控制浸泡的时间和温度，有利于提高脱脂除油的效率，从而节约时间。

进一步地，所述步骤S3中，玄武岩纤维单向布均匀缠绕在钢管外侧时，缠绕2～4层。

通过采用上述技术方案，缠绕2～4层，可增强石油埋地管道的防腐蚀性能。缠绕层数为单层，其防腐效果不理想，但是缠绕层数太多，也会影响合模的效果，在增强成本的同时可能反而降低防腐性能。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种耐腐蚀石油埋地管道，包括由上述制备工艺所制得产品，其包括钢管内层和玄武岩纤维外层，具有优异的耐腐蚀性能，在恶略工况下其耐腐蚀性能较好。

综上所述，本发明具有以下有益效果：先将玄武岩纤维单向布在浸泡液中浸泡以脱脂除油，烘干，然后浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中，接着将浸润后的玄武岩纤维单向布缠绕在钢管外，然后置于模具中合模，脱模冷却后即可制得耐腐蚀的油田埋地管道。氧化石墨烯对环氧树脂进行改性，能弥补环氧树脂易产生裂纹、有疏松空洞的缺陷，从而进一步提高其耐腐蚀性能；氧化石墨烯改性环氧树脂在玄武岩纤维布的表面均匀分布，氧化石墨烯改性环氧树脂能填充于纤维和钢管表面之间，界面强度高、不易分层，能降低腐蚀性物质对钢管的腐蚀侵害，提高石油管道的服役寿命。

具体实施方式

制备例

制备例1

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与0.8kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.3kg氧化石墨烯悬浮分散液与203.16kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与10.76kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为52kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例2

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与0.8kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.3kg氧化石墨烯悬浮分散液与108.33kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与5.77kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为52kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例3

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与0.8kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.3kg氧化石墨烯悬浮分散液与72.22kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与3.87kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为52kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例4

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与1kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.5kg氧化石墨烯悬浮分散液与125kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与6.66kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为52kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例5

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与1kg乙二醇混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.5kg氧化石墨烯悬浮分散液与125kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与6.66kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为52kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例6

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与1.5kg四氢呋喃混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将2kg氧化石墨烯悬浮分散液与166.67kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与8.88kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为52kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例7

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与1kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.5kg氧化石墨烯悬浮分散液与125kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与7.03kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为50kHz的条件下，超声分散80min，然后搅拌8h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例8

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与0.8kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.3kg氧化石墨烯悬浮分散液与108.33kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与5.48kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为55kHz的条件下，超声分散60min，然后搅拌10h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例9

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与1kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.5kg氧化石墨烯悬浮分散液与125kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与6.66kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为40kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例10

氧化石墨烯改性环氧树脂的制如下：

将0.5kg氧化石墨烯与1kg水混合，超声分散，搅拌均匀，即可制得氧化石墨烯悬浮分散液；

将1.5kg氧化石墨烯悬浮分散液与125kg双酚A型环氧树脂粉末混合均匀，得到混合液Ⅰ；

然后将混合液Ⅰ与6.66kg丙酮混合均匀，得到混合液Ⅱ；将混合液Ⅱ在频率为60kHz的条件下，超声分散70min，然后搅拌9h,即可制得氧化石墨烯改性环氧树脂。

制备例11

浸泡液的制备如下：

将1kg丙、1kg酒精、2kg乙酸乙酯和47kg去离子水混合，搅拌均匀，即可制得浸泡液。

制备例12

将2kg丙酮、2kg酒精、3kg乙酸乙酯和50kg去离子水，混合，搅拌均匀，即可制得浸泡液。

实施例

实施例1

一种耐腐蚀石油埋地管道的制备如下：

S1、将玄武岩纤维单向布完全浸没在浸泡液(由制备例11制得)中，在25℃下浸泡2h，然后在温度为60℃下烘干至含水率小于0.1％；

S2、将烘干后的玄武岩纤维单向布均匀的浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中(制备例4)；

S3、将浸润有氧化石墨烯改性环氧树脂的玄武岩纤维单向布均匀缠绕在钢管外侧，缠绕2层；

S4、将缠绕好玄武岩纤维单向布的钢管置于模具中合模，合模压力为1.4Mpa，合模温度为70℃，合模的保温时间50min，脱模，自然冷却到室温，即可制得石油埋地管道。

实施例2

一种耐腐蚀石油埋地管道的制备如下：

S1、将玄武岩纤维单向布完全浸没在浸泡液(由制备例11制得)中，在40℃下浸泡3h，然后在温度为70℃下烘干至含水率小于0.1％；

S2、将烘干后的玄武岩纤维单向布均匀的浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中(制备例4)；

S3、将浸润有氧化石墨烯改性环氧树脂的玄武岩纤维单向布均匀缠绕在钢管外侧，缠绕4层；

S4、将缠绕好玄武岩纤维单向布的钢管置于模具中合模，合模压力为1.4Mpa，合模温度为80℃，合模的保温时间55min，脱模，自然冷却到室温，即可制得石油埋地管道。

实施例3

一种耐腐蚀石油埋地管道的制备如下：

S1、将玄武岩纤维单向布完全浸没在浸泡液(由制备例11制得)中，在35℃下浸泡2.5h，然后在温度为65℃下烘干至含水率小于0.1％；

S2、将烘干后的玄武岩纤维单向布均匀的浸润在氧化石墨烯改性环氧树脂中(制备例4)；

S3、将浸润有氧化石墨烯改性环氧树脂的玄武岩纤维单向布均匀缠绕在钢管外侧，缠绕3层；

S4、将缠绕好玄武岩纤维单向布的钢管置于模具中合模，合模压力为1.5Mpa，合模温度为70℃，合模的保温时间52min，脱模，自然冷却到室温，即可制得石油埋地管道。

实施例4

实施例4与实施例3的区别在于：实施例4中，步骤S4中的合模温度为80℃，其余均与实施例3保持一致。

实施例5

实施例5与实施例3的区别在于：实施例5中，步骤S4中的合模温度为75℃，其余均与实施例3保持一致。

实施例6

实施例5与实施例5的区别在于：实施例6中，步骤S4中的合模压力为1.6Mpa，其余均与实施例5保持一致。

实施例7

实施例7与实施例5的区别在于：实施例7中，步骤S4中的合模压力为1.4Mpa，其余均与实施例5保持一致。

实施例8

实施例7与实施例5的区别在于：实施例8中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例1所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例9

实施例9与实施例5的区别在于：实施例9中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例2所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例10

实施例10与实施例5的区别在于：实施例10中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例3所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例11

实施例11与实施例5的区别在于：实施例11中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例5所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例12

实施例12与实施例5的区别在于：实施例12中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例6所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例13

实施例13与实施例5的区别在于：实施例13中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例7所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例14

实施例14与实施例5的区别在于：实施例14中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例8所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例15

实施例15与实施例5的区别在于：实施例15中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例9所制得，其余均与实施例5保持一致。

实施例16

实施例16与实施例5的区别在于：实施例16中，步骤S2中浸润的氧化石墨烯改性环氧树脂中由制备例10所制得，其余均与实施例5保持一致。

对比例

对比例1

对比例1与实施例5的区别在于：对比例1中，步骤S2中浸润的是双酚A型环氧树脂，而不是氧化石墨烯改性环氧树脂，其余均与实施例5保持一致。

对比例2

对比例2与实施例5的区别在于：对比例2中，步骤S2中浸润的是热固性树脂，热固性树脂由以下重量份的原料制成：不饱和聚酯树脂45份、六亚甲基二异氰酸脂3份、脂肪醇聚氧乙烯醚2份、千基酚聚氧乙烯醚0.6份、二羟乙基甘氨酸1.5份和聚酰胺蜡微粉6份，其余均与实施例5保持一致。

性能检测试验

1、裁取油田埋地的钢管试样，然后分别按照实施例1～16和对比例1～2所述的方法进行制备，得到对应的耐腐蚀油田管道样品；采用气保焊焊接方式将得到的各样品两端用同样材质的钢板焊接住封口，打磨焊渣至光滑，然后将各样品浸泡于表1的腐蚀液中，检测各样品在120℃下的耐腐蚀性能，每组试样有3个平行样，检测项目和检测结果如表1所示。

重量变化(％)＝(W₁-W₀)/W₀×100％，其中，W₁为衬里层最终重量，W₀为衬里层初始重量。

表1各实施例和对比例的耐腐性能检测数据表

从表1可以看出，按照本发明的制备方法制得的油田埋地管道具有优异的耐腐蚀性能，从而说明经过氧化石墨烯改性环氧树脂浸润处理后的玄武岩纤维单向布能降低腐蚀性物质对钢管的腐蚀侵害，提高石油管道的服役寿命。

2、裁取油田埋地的钢管试样，然后按照实施例5所述的方法进行制备，得到耐腐蚀油田管道样品；采用气保焊焊接方式将各样品两端用同样材质的钢板焊接住封口，打磨焊渣至光滑，然后将各样品浸泡于表2的腐蚀液中，检测各样品在80℃、100℃、120℃和140℃下的耐腐蚀性能，每组试样有3个平行样，检测项目和检测结果如表2所示。

表2实施例5的耐腐性能检测数据表

从表2可以看出，按照本发明的制备方法制得的油田埋地管道具有优异的耐腐蚀性能；本发明制得油田埋地管道不仅在一般的使用工况下(120℃)具有优异的耐腐性性，且在比使用工况更恶略的环境下，依然具有优异的耐腐蚀性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。