不鏽鋼油管接箍內螺紋表面處理方法

2023-05-26 22:00:51

專利名稱：不鏽鋼油管接箍內螺紋表面處理方法
技術領域：
本發明涉及一種不鏽鋼油管螺紋的表面處理技術，特別涉及一種提高不鏽鋼油管接箍內螺紋表面硬度和表面磷化的處理方法。達到提高不鏽鋼油管螺紋抗粘扣能力。
背景技術：
油田採油管柱設置在數千米井下，由套管與套管接箍螺紋連接而成。採油管柱表面接觸的井液中含有二氧化碳、硫化氫、鹽酸鹽以及還原菌等腐蝕介質，造成井下油管柱腐蝕。又因為井下水礦化程度高而導致油管柱表面結垢，產生垢下腐蝕。井下油管柱內、外表面處於惡劣、腐蝕嚴重的環境中。根據不同的地質環境選擇不同的油管材質是有效解決油管柱腐蝕的方法。近兩年我國開始涉及不鏽鋼油管的研究與生產，用於井下腐蝕較嚴重的地層。大家都很清楚，不鏽鋼材料(13Cr)具有很好的抗腐蝕能力，但硬度低且較粘，其硬度不超過HB220。這樣不鏽鋼材料製成的油管與不鏽鋼材料製成的油管接箍螺紋連接旋緊時，易發生粘扣現象。如何提高不鏽鋼油管接箍螺紋表面的硬度、磷化質量，提高油管螺紋抗粘扣能力的問題，已經成為擺在國內油管生產廠家面前的技術難題。
根據專利查新，提高普通油管螺紋抗粘扣能力可採用渡銅、渡鋅等方法解決此問題，但在不鏽鋼油管螺紋提高表面硬度、改善渡銅、渡鋅、磷化質量、提高抗粘扣能力方面沒有任何記載。我們嘗試著用常規方法渡銅、渡鋅處理不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍，其結果很不理想，甚至一點抗粘扣能力都沒有提高，螺紋旋緊後，粘扣嚴重。查詢中國石油管材研究所和國內幾家大的油管生產廠家，均無任何生產經驗或處於研究階段。
中國專利公告號為1058758的發明專利，揭示了不鏽鋼形成高強度奧氏體表面層的表面滲氮熱處理方法，經在1000-1200℃之間溫度下滲氮，使接近成品形狀的不鏽鋼零件表面部分富集溶解氮。氮通過固溶強化使所形成的表面層強度提高，提高耐磨性。

發明內容
本發明的目的是提供一種不鏽鋼油管接箍螺紋表面處理方法，提高不鏽鋼油管接箍內螺紋表面硬度及磷化質量，達到提高不鏽鋼油管螺紋抗粘扣能力。克服不鏽鋼油管螺紋表面硬度不足、磷化質量不過關造成的粘扣現象。使不鏽鋼油管能推廣使用，減少油井採油管柱的鏽蝕。
本發明採用的技術方案是不鏽鋼油管接箍內螺紋表面處理，提高抗粘扣能力的製作方法包括以下步驟A、預處理去除不鏽鋼油管接箍內螺紋表面油汙，清水衝洗乾淨，烘乾或自然幹，對外表面進行遮蔽保護。
B、氮化處理不鏽鋼油管接箍放置進氮化爐，進行氣體氮化，溫度530-610℃，時間8-12小時。
C、再處理去除不鏽鋼油管接箍內、外表面油汙後，水清洗乾淨，烘乾或自然幹。
D、活化處理將再處理後的不鏽鋼油管接箍放在濃度為5-10％、溫度為50-80℃的鹽酸水溶液中浸漬2-8分鐘，取出清水洗後再用蒸餾水清洗。
E、磷化處理將活化後的不鏽鋼油管接箍放入錳系磷化液的渡池中，磷化液濃度為25-35g/L，溫度為90-95℃，時間為30-40分鐘。
F、磷化後處理將磷化後的不鏽鋼油管接箍烘乾或吹乾，浸油處理。
經過檢驗，用本發明處理方法生產的不鏽鋼油管接箍螺紋表面的結構發生了變化油管接箍螺紋表面具有底層和表層的複合結構；底層為鐵氮化合物或含碳的鐵氮化合物，層厚為120-200微米；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為15-25微米。
本發明的特點是經本發明辦法處理的不鏽鋼油管接箍螺紋表面具有不同於原材質的兩層複合結構。通過該方法處理後的接箍螺紋表面硬度提高，一般硬度在HV 600以上，磷化質量達到要求。經實驗其抗粘扣能力明顯提高，解決了不鏽鋼油管接箍螺紋表面用常規方法不能解決的粘扣技術難題，填補了國內生產不鏽鋼油管的空白，達到了國際先進水平。
具體實施例方式利用本發明表面處理方法生產了30噸不鏽鋼L80(13Cr)油管已在渤海油田投入井下使用。
對不鏽鋼油管接箍內螺紋表面處理方法是採取以下步驟進行的A、預處理去除不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍內螺紋表面油汙，清水衝洗乾淨，烘乾，外表面遮蔽保護。
B、氮化處理不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍放置進氮化爐，氮化爐的型號為LD50。進行氣體氮化，溫度580℃，時間11小時。
C、接箍再處理去除接箍內、外表面油汙，水清洗乾淨，烘乾。
D、活化處理將不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍放在濃度為8％、溫度為60℃的鹽酸溶液池中浸漬4分鐘，取出清水洗淨後再用蒸餾水清洗。
E、磷化處理將活化後的不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍放入錳系磷化液的渡池中，磷化液濃度為30g/L，溫度為95℃，時間為30分鐘。
F、磷化後處理將磷化後的不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍烘乾，浸油保存處理。
經過檢驗，本發明處理的不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍螺紋表面呈複合結構。底層為鐵氮化合物，層厚為150微米，測硬度為HV628；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為21微米且均勻。能滿足不鏽鋼L80(13Cr)油管接箍與不鏽鋼L80(13Cr)油管端部螺紋旋緊，並且不粘扣的要求。在渤海油田投入井下使用，效果非常明顯。
權利要求
1.一種不鏽鋼油管接箍內螺紋表面處理方法，提高不鏽鋼油管接箍螺紋表面硬度、改善內螺紋表面磷化質量、提高抗粘扣能力，其特徵在於不鏽鋼油管接箍內螺紋表面處理方法包括以下步驟A、預處理去除不鏽鋼油管接箍內螺紋表面油汙，清水衝洗乾淨，烘乾或自然幹，外表面保護；B、氮化處理不鏽鋼油管接箍放置進氮化爐，進行氣體氮化，溫度530-610℃，時間8-12小時；C、接箍再處理去除接箍內、外表面油汙，水清洗乾淨，烘乾或自然幹；D、活化處理將再處理後的不鏽鋼油管接箍放在濃度為5-10％、溫度為50-80℃的鹽酸溶液中浸漬2-8分鐘，取出用清水洗後再用蒸餾水清洗乾淨；E、磷化處理將活化後的不鏽鋼油管接箍放入錳系磷化液的渡池中，磷化液濃度為25-35g/L，溫度為90-95℃，時間為30-40分鐘；F、磷化後處理將磷化後的不鏽鋼油管接箍烘乾或吹乾，浸油處理。
2.一種不鏽鋼油管接箍，其特徵在於不鏽鋼油管接箍內螺紋表面具有底層和表層的複合結構。
3.如權利要求2所述的不鏽鋼油管接箍，其特徵在於不鏽鋼油管接箍內螺紋表面底層為鐵氮化合物，層厚為120-200微米；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為15-25微米。
4.如權利要求2所述的不鏽鋼油管接箍，其特徵在於不鏽鋼油管接箍螺紋表面底層為含碳的鐵氮化合物，層厚為120-200微米；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為15-25微米。
全文摘要
本發明涉及一種提高L80(13Cr)油管接箍螺紋抗粘扣能力的表面處理方法。首先利用氮化的方法在油管接箍螺紋表面形成鐵氮化合物或含碳的鐵氮化合物。其工藝流程為去除接箍表面油汙－水清洗－烘乾或吹乾－外表面保護－氣體氮化－隨爐冷卻。然後利用磷化方法，在接箍螺紋表面形成均勻的磷化層。其工藝流程為清除表面油汙－水清洗－弱腐蝕－水清洗－表面活化－磷化處理－水清洗－烘乾或吹乾－浸油。所得到的螺紋表面具有很強的抗粘扣能力。經過該方法處理過的接箍，其抗粘扣能力高於API標準的要求，解決了我國在不鏽鋼L80(13Cr)油管生產方面的抗粘扣技術難題，達到了國際先進水平，填補了國內空白。
文檔編號C23G1/00GK1718992SQ20051008877
公開日2006年1月11日 申請日期2005年8月2日 優先權日2005年8月2日
發明者趙俊穎, 楊春豔, 張彥蘇 申請人:河北華北石油榮盛機械製造有限公司