[发明专利]一种煤炭地下气化通道用可燃套管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种煤炭地下气化通道用可燃套管及其制备方法，属于石油工业管材制造技术领域，该可燃套管制备工艺简单，按照质量百分比为0.2‑1.0Zr、1.0‑5.0Zn，1.0‑5.0Al，7.0‑13.0Gd，3.0‑6.0Y，3.0‑6.0Nd，其余为Mg和杂质的配比关系，经过铸造、车加工形成铸锭后，固溶处理并挤压成型，在进行时效处理，最后制备出有足够的正常运转的空间，具有达到特定温度以上燃烧消耗的特性的可燃套管，该套管合金元素成分设计合理，具备低密度，高比强度，优良的室温、高温强度以及特定温度以上燃烧消耗的特性。

技术领域

本发明属于石油工业管材制造技术领域，涉及一种煤炭地下气化通道用可燃套管及其制备方法。

背景技术

煤炭地下气化技术是在地下创造适当的工艺条件，使煤炭进行有控制的燃烧，通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸汽发生的一系列化学反应，生成氢气、一氧化碳和甲烷等可燃气体的化学采煤方法，实现煤炭清洁开采，煤炭地下气化技术是集煤炭矿采和地面煤制气为一体的天然气开发新途径，是一流程短、安全性高、环境友好的天然气开采方式。煤炭地下气化实现了煤炭地下密闭开发，气态产物为富含甲烷、一氧化碳和氢气的粗煤气，无固体废弃物排放，是集建井、采煤、气化三大工艺为一体的变固态煤炭为气体清洁能源，改善能源结构的新型开采方式。煤炭地下气化不仅可有效气化矿采的残余煤炭，还可开发无法矿采的中深层煤炭和不可矿采的高硫、高灰、高瓦斯煤炭，极大提高煤炭可采资源量。

煤炭地下气化过程中，气化腔燃烧区温度高达1000℃，井筒温度300～800℃，且井筒内存在氢气、二氧化碳、水蒸气等多组分气体。井下工况恶劣，同时存在气化通道专用工具、装置空白、相关控制技术及工具缺乏等“卡脖子”问题。现阶段，煤炭地下气化过程中使用的工具，一方面，不具备足够的高温强度以承受煤层载荷，导致井筒内部工具装备未有足够的正常运转的空间，另一方面，不具有达到特定温度以上燃烧消耗的特性，未起到气化通道前端自动后退的作用，不能确保点火工具充分接触煤层。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种煤炭地下气化通道用可燃套管及其制备方法，以解决现有技术中气化通道燃烧区域的套管不具备足够的高温强度，不具有达到特定温度以上燃烧消耗的特性的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种煤炭地下气化通道用可燃套管的制备方法，包括以下步骤：

S1：将炉料Gd-Y稀土硅铁、钕铁、锆铁、纯锌和纯铝熔炼形成液态合金，其元素组成质量百分比为0.2-1.0Zr、1.0-5.0Zn，1.0-5.0Al，7.0-13.0Gd，3.0-6.0Y，3.0-6.0Nd，其余为Mg和杂质；

S2：液态金属浇铸形成合金棒状铸锭；

S3：车削精加工处理合金棒状铸锭外侧面；

S4：车削精加工后的合金棒状铸锭在500～550℃下保温5h进行固溶处理；

S5：固溶处理后的合金棒状铸锭进行挤压成型，形成管材；

S6：对管材进行时效处理，时效温度200℃，最终形成煤炭地下气化通道用可燃套管。

优选地，S1中采用10kg真空感应熔炼炉熔炼，炉内装填Gd-Y稀土硅铁、钕铁、锆铁后开始加热，升温至800℃时开始保温，保温3min后，加入纯锌、纯铝，保温3min。

进一步优选地，S2中为在预热的金属型模具中浇铸。

进一步优选地，S4中采用500℃，保温5h进行固溶处理。

进一步优选地，S5中挤压力700t，挤压温度490℃，挤压比11，挤压速度4mm/s；S6中保温时间50h。