[发明专利]一种耐高温耐腐蚀涂层和耐高温耐腐蚀材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温耐腐蚀涂层、一种耐高温耐腐蚀材料以及一种耐高温耐腐蚀材料的制备方法。

背景技术

伴随着经济的蓬勃发展，社会对石油、天然气燃料的需求量与日俱增，然而石油的开采已经从原先的高含油量转变为现在的高含水量。据报道，从2004年起胜利油田产油含水量已经超过九成，进入了产油特高含水阶段，井下油管和地面生产系统的主要部分已经属于一个高含油污水系统。采出水总矿化度很高，不仅易产生水垢，而且还有溶解氧、二氧化碳、硫化物等腐蚀性介质以及大量的泥砂，高矿化度和强腐蚀性的高含油污水造成管道容器腐蚀破坏。有些管道投产仅半年就出现腐蚀穿孔，特别是在管道底部和管件流速变化处的腐蚀更为严重。有些强腐蚀区新建的管道，3-6个月开始穿孔，6-12个月要大规模维修，1-2年就报废重建。对于井内油管，每次修理要将全部油管提出、检查腐蚀、更换新管，给操作以及管理人员带来很大的工作不便，给企业造成极大的经济损失。

目前原油开采及运输管道内壁处理情况不一，多数管道内壁未处理，一些管道内壁处理的方法为内涂或内衬工艺。CN101469802A公开了一种防腐复合管材，其包括金属管和在金属管的内侧粘贴一层厚度为1-8mm的玻璃钢内衬。研究表明，该复合管材具有防腐、防垢、隔热的优点，但由于内衬与钢管的热膨胀系数差异大，附着力不佳，易导致内衬开裂、脱落并且不耐高温。CN1277101A和CN102052543A分别公开了高密度聚乙烯内衬和复合聚乙烯防腐内衬，其中复合聚乙烯防腐内衬是在金属管道内壁或外壁依次热喷涂低温固化环氧粉末、热熔共聚物胶、改性PP/PE粉末三种涂料，其具有防腐性能好、附着力高、涂覆效率高等优点，其缺点是不耐高温，在采油井下100℃以上的环境下容易软化。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的用于原油开采和运输的管道不能兼具优异的耐高温性、耐腐蚀性和附着力的缺陷，而提供一种能够兼具优异的耐高温性、耐腐蚀性和附着力的耐高温耐腐蚀涂层、一种耐高温耐腐蚀材料以及一种耐高温耐腐蚀材料的制备方法。

本发明提供了一种耐高温耐腐蚀涂层，其中，所述耐高温耐腐蚀涂层包括碳层和在所述碳层表面上的含有残炭的纤维层，所述碳层和残炭由碳化涂料固化并碳化得到，所述碳化涂料含有在1000℃下分解0.5小时后的残炭率不低于40%的酚醛树脂。

本发明还提供了一种耐高温耐腐蚀材料，其中，所述耐高温耐腐蚀材料包括金属基底和在所述金属基底表面上的耐高温耐腐蚀涂层，所述耐高温耐腐蚀涂层为上述耐高温耐腐蚀涂层，且所述耐高温耐腐蚀涂层中的所述碳层与金属基底接触。

此外，本发明还提供了一种耐高温耐腐蚀材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

（1）将第一碳化涂料涂覆在金属基底上形成碳化涂料层，并将浸渍有第二碳化涂料的纤维铺设在所述碳化涂料层上形成纤维铺设层；所述第一碳化涂料和第二碳化涂料相同或不同，并各自独立地含有在1000℃下分解0.5小时后的残炭率不低于40%的酚醛树脂；

（2）步骤（1）得到的包括碳化涂料层和纤维铺设层的金属基底热压固化并碳化，得到包括依次层叠的金属基底、碳层和含有残炭的纤维层的耐高温耐腐蚀材料。

本发明的发明人发现，当所述酚醛树脂在1000℃下分解0.5小时后的残炭率低于40%时，热解碳化后的结构层的结构稳定性差，不能满足后续的使用要求。而在本发明中，一方面，将含有在1000℃下分解0.5小时后的残炭率不低于40%的酚醛树脂的碳化涂料固化并碳化得到的涂层具有非常优异的耐高温性和耐腐蚀性，另一方面，将含有酚醛树脂的碳化涂料分散在纤维的编制网状结构中固化并碳化，能够使得到的残炭具有很高的附着力。因此，将包括碳层和纤维层的耐高温耐腐蚀涂层结合至金属基底上得到的耐高温耐腐蚀材料兼具有非常优异的耐高温性、耐腐蚀性和附着力，特别适合在制备原油开采和运输的管道中的应用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的耐高温耐腐蚀涂层包括碳层和在所述碳层表面上的含有残炭的纤维层，所述碳层和残炭由碳化涂料固化并碳化得到，所述碳化涂料含有在1000℃下分解0.5小时后的残炭率不低于40%的酚醛树脂。