CN103422081A - 钻铤中温磷化工艺及其磷化设备 - Google Patents

Abstract

一种钻铤中温磷化工艺及其磷化设备。为了提高钻铤工件两端螺纹的磷化质量，改变现有的常温手刷磷化工艺出现的磷化前处理和后处理不完全，工艺不稳定的现状，本发明工艺步骤为：脱脂→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化→热水洗→脱水→封闭涂油；磷化设备的8个固定浸渍槽（1）并排依次放置，固定浸渍槽（1）配置有槽液加热总成（2）、供水装置（6）、槽液循环系统（5）、废气排风系统（3）、电控系统（8）；在固定浸渍槽（1）的轴线延长线上安装有固定支架（4）和自由支架（9）。其有益效果是工艺规范有序，操作简单，工艺流程稳定，加工质量大幅提高。

Description

钻铤中温磷化工艺及其磷化设备

技术领域

本发明涉及一种钻铤中温磷化工艺，尤其是涉及一种钻铤中温磷化工艺及其磷化设备，依靠稳定的工艺流程，实现钻铤两端螺纹的稳定磷化，提高磷化工件的耐腐蚀性和表面质量。

背景技术

钻铤是油气开采钻井作业所必备的，安装于钻柱的工件，属于长轴工件。为了提高钻铤工件两端螺纹的磷化质量，改变现有的常温手刷磷化工艺出现的磷化前处理和后处理不完全，工艺不稳定的现状，发明研究了一种产品结构规范有序，操作简单，工艺流程稳定的一种中温磷化设备，实现了操作简单、有序，加工质量大幅提高，使用寿命提高。

发明内容

为了提高钻铤工件两端螺纹的磷化质量，改变现有的常温手刷磷化工艺出现的磷化前处理和后处理不完全，工艺不稳定的现状，本发明提供一种中温磷化设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

钻铤中温磷化工艺的步骤为：

脱脂→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化→热水洗→脱水→封闭涂油；

具体为：

①脱脂：温度60～70℃，时间5～8分钟；

②冷水洗：温度15～25℃，时间30秒；

③酸洗：温度15～25℃，时间5～10分钟；

④冷水洗：温度15～25℃，时间30秒；

⑤磷化：温度40～50℃，时间10～15分钟；

⑥热水洗：温度70～80℃，时间30秒；

⑦清洗：温度15～25℃，时间30秒；

⑧封闭涂油：温度70～80℃；1～2分钟。

实施上述钻铤中温磷化工艺的磷化设备，8个固定浸渍槽并排依次放置，固定浸渍槽配置有槽液加热总成、供水装置、槽液循环系统、废气排风系统、电控系统；在固定浸渍槽的轴线延长线上安装有固定支架和自由支架。

固定浸渍槽包括工作槽和主槽，主槽为工作槽提供循环水，工作槽用于放入磷化工件；工作槽位于主槽的上方；工作槽槽体上端面有向槽内补入液体的注水口；主槽通过管道与工作槽连通，管道上安装有水泵和阀门组成槽液循环系统。工作槽、主槽槽体后端部距上端面100～150mm处有溢流槽，用于保持液面高度和排除液面漂浮污物；工作槽、主槽的槽底部呈前高后低状，槽体后端设有排污口，用于排放槽体内污物。

固定浸渍槽共有8个，依次为脱脂槽、冷水洗槽Ⅰ、酸洗槽、冷水洗槽Ⅱ、磷化槽、热水洗槽、清洗槽、封闭涂油槽。其中：脱脂槽、酸洗槽、磷化槽的槽液循环系统配置的水泵为化工循环水泵；冷水洗槽Ⅰ、冷水洗槽Ⅱ、清洗槽的槽液循环系统配置的水泵为清水泵；热水洗槽的槽液循环系统配置的水泵为热水泵；封闭涂油槽配置的水泵为气动隔膜泵。

固定浸渍槽的工作槽内安装有密封装置，密封装置的密封板垂直于工件轴线放置，密封板选用厚度为10～20mm的橡胶板，密封板内径大于工件直径6～8mm，用于工件放于工作槽内磷化时，防止槽中液体溢流出工作槽。

供水装置包括供水主管路1套以及8个固定浸渍槽分别配置的供水分管路8套，8套分管路与主管路并联，主管路和分管路上均安装有阀门。

磷化槽的槽液加热总成为特氟龙涂层电加热器，用于磷化槽槽液体加热；脱脂槽、热水洗槽、封闭涂油槽的槽液加热总成配置的是不锈钢电加热器用于槽液体加热。

电控系统用于控制槽液循环系统的水泵启动与关闭；电控系统根据设定温度自动控制槽液加热总成的电加热器。

对应8个固定浸渍槽的8组固定支架为“U”型，“U”型槽与固定浸渍槽的工作槽同轴并且高度相等；固定支架的前方安装有自由支架；工作槽上安装有可拆卸保护架，可拆卸保护架由槽钢制作，顶面高于工作槽，防止磷化工件撞击工作槽。

废气排风系统安装在固定浸渍槽的后面，废气排风系统的吸风罩位于8个固定浸渍槽的上方。

本发明的有益效果是，工艺规范有序，操作简单，工艺流程稳定，加工质量大幅提高。

附图说明

图1是本发明中钻铤中温磷化设备示意图；

图2是图1中固定浸渍槽结构示意图；

图3是图1的侧视图；

图4是本发明中密封装置示意图；

图5是本发明中固定支架示意图；

图6是本发明中自由支架示意图

图中：1.固定浸渍槽，2.槽液加热总成，3.废气排风系统，4.固定支架，5.槽液循环系统，6.供水装置，7.密封装置，8.电控系统，9.自由支架，11.脱脂槽，12.冷水洗槽Ⅰ，13.酸洗槽，14.冷水洗槽Ⅱ，15.磷化槽，16.热水洗槽，17.清洗槽，18.封闭涂油槽，19.密封板插槽，20.密封板，21.工作槽，22.主槽，23.管道，24.水泵，25.阀门，26.吸风罩，27.可拆卸保护架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

本发明钻铤中温磷化工艺的工艺步骤为：

脱脂→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化→热水洗→脱水→封闭涂油；

具体为：

①脱脂：温度60～70℃，时间5～8分钟；

②冷水洗：温度15～25℃，时间30秒；

③酸洗：温度15～25℃，时间5～10分钟；

④冷水洗：温度15～25℃，时间30秒；

⑤磷化：温度40～50℃，时间10～15分钟；

⑥热水洗：温度70～80℃，时间30秒；

⑦清洗：温度15～25℃，时间30秒；

⑧封闭涂油：温度70～80℃；1～2分钟。

参见附图1，为了便于描述，以固定浸渍槽1为基点，图中右侧为前、左侧为后。采用本发明钻铤中温磷化工艺的磷化设备包括固定浸渍槽1、槽液加热总成2、废气排风系统3、槽液循环系统5、供水装置6、密封装置7、电控系统8，以及固定支架4和自由支架9。

根据钻铤中温磷化的工艺步骤需要，磷化设备共有8个固定浸渍槽1，分别为脱脂槽11、冷水洗槽Ⅰ12、酸洗槽13、冷水洗槽Ⅱ14、磷化槽15、热水洗槽16、清洗槽17、封闭涂油槽18；上述8个固定浸渍槽1并排依次放置。

参见附图2。固定浸渍槽1包括工作槽21和主槽22，工作槽21位于主槽22的上方；工作槽21用于放入磷化工件，主槽22为工作槽21提供循环水。

主槽22通过管道23与工作槽21连通，管道23上安装有水泵24和阀门25组成槽液循环系统5。脱脂槽11、酸洗槽13、磷化槽15的槽液循环系统5配置的水泵24为化工循环水泵（牌号：IHG40-125，生产厂家：烟台顺义泵业）；冷水洗槽Ⅰ12、冷水洗槽Ⅱ14、清洗槽17的槽液循环系统5配置的水泵24为清水泵（牌号：IQG40-125，生产厂家：烟台顺义泵业）；热水洗槽16的槽液循环系统5配置的水泵24为热水泵（牌号：IRG40-125，生产厂家：烟台顺义泵业）；封闭涂油槽18配置的水泵24为气动隔膜泵（牌号：ISG40-125，生产厂家：烟台顺义泵业）。

工作槽21的槽体上端面有向槽内补入液体的注水口。工作槽21、主槽22槽体后端部距上端面100～150mm处有溢流槽，用于保持液面高度和排除液面漂浮污物。工作槽21、主槽22的槽底部为呈前高后低状，槽体后端设有排污口，用于排放槽体内污物。

供水装置6包括供水主管路1套以及8个固定浸渍槽1分别配置的供水分管路8套，8套分管路与主管路并联，主管路和分管路上均安装有阀门。

根据工艺需要，在磷化槽15、脱脂槽11、热水洗槽16、封闭涂油槽18上分别配置有的槽液加热总成2。磷化槽15的槽液加热总成2为特氟龙涂层电加热器（生产厂家：无锡康能），用于磷化槽槽液体加热。脱脂槽11、热水洗槽16、封闭涂油槽18的槽液加热总成2配置的是不锈钢电加热器（生产厂家：无锡康能），用于加热槽内液体。

本发明的磷化设备配置有一套电控系统8，用于控制槽液循环系统5的水泵24启动与关闭；根据设定温度自动控制槽液加热总成2的电加热器。

参见附图1。本发明的磷化设备在固定浸渍槽1的轴线延长线上前方（图中的右侧）安装有固定支架4和自由支架9。对应8个固定浸渍槽1的8组固定支架4为“U”型（参见附图5），“U”型槽用于放置被磷化工件的悬空一端，防止工件摆动。“U”型槽的底部通常呈“V”字，与固定浸渍槽1的工作槽21同轴并且高度相等。

参见附图6。固定支架4的前方安装有自由支架9。通常支架9为一水平支架，用于放置工件一端。

参见图4。在工作槽21内前端均安装有密封装置7，密封装置7的密封板20垂直于工件轴线放置，用于工件放于工作槽21内磷化时，防止槽中液体溢流出工作槽21。工作槽21槽体内设置有密封板插槽19，密封板20插入密封板插槽19内。密封装置7的密封板20选用橡胶板，厚度为10～20mm。密封板20由上、下2块组成内圆外方形，内圆的直径大于工件直径6～8mm。

参见附图3。在固定浸渍槽1的后面安装废气排风系统3，废气排风系统3的吸风罩26位于固定浸渍槽1的上方，吸风罩26将8个固定浸渍槽1全部覆盖，能够将8个固定浸渍槽1工作中排放的废气排出，有效净化工作环境。废气排风系统3采用单侧吸原理控制有害气体的散发，达到净化车间内环境及保护操作者身体健康的目的。液面散发的微腐蚀性气体及蒸汽，经风道由风机向高空排放；吸风罩26及吸风风道采用不锈钢风道，引风机为玻璃钢风机，烟囱为玻璃钢材料。

为了防止装卸磷化工件时工件撞击工作槽21，可以在工作槽21上安装可拆卸保护架27。通常可拆卸保护架27由槽钢制作，顶面高于工作槽21。

为了满足钻铤磷化需要，固定浸渍槽1主槽22的尺寸：1400（长）×470（宽）×650（深）（上述尺寸为槽内尺寸），槽体带保温层。固定浸渍槽1工作槽21的尺寸：450（长）×470（宽）×600（深）（上述尺寸为槽内尺寸）。

固定浸渍槽1外形及结构如下：

主槽22为长方形单体，通常内壁采用δ2.0不锈钢板焊接而成。整体采用骨架结构，以保证足够的强度，并设保温层，厚度为50mm，外包δ0.8不锈钢板。槽后部设有溢流槽，保持液面高度和排除液面浮污。槽体上部设有注水口,可随时向槽内补入液体,每个槽体都设有溢流口，距槽体上口边缘约150mm，从而可以控制槽内液面在溢流口以下。槽底部为倾斜结构，设有排污口，便于槽体内污物清理排放。

工作槽21采用δ2.0不锈钢板焊接而成，整体采用骨架结构，以保证足够的强度，4个槽设保温层，厚度为50mm，外包δ0.8不锈钢板。一侧设有牢固、可更换密封板插槽19并与不同内孔直径的密封板20配套使用。所有工作槽21均设有溢流管，并带截门控制流量。同时根据工艺要求，用于活化槽槽体内壁及焊缝涂环氧树脂防护层。相邻两组主槽22的间距大于600毫米，以保证人员同行，便于安全操作。

本发明磷化设备为浸渍式磷化设备，采用浸渍方法达到表面前处理的目的。根据磷化处理工艺，各工作槽内存放不同的处理液，根据工艺需要调整好各处理液的浓度、温度。

磷化作业时，由起重设备将工件吊起按顺序放到不同的处理槽内进行处理，工件浸渍在槽内液体内，达到工艺处理时间后，工件吊起进入下一道工序。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种钻铤中温磷化工艺，其特征是：

工艺步骤为：

脱脂→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化→热水洗→脱水→封闭涂油；

具体为：

①脱脂：温度60～70℃，时间5～8分钟；

②冷水洗：温度15～25℃，时间30秒；

③酸洗：温度15～25℃，时间5～10分钟；

④冷水洗：温度15～25℃，时间30秒；

⑤磷化：温度40～50℃，时间10～15分钟；

⑥热水洗：温度70～80℃，时间30秒；

⑦清洗：温度15～25℃，时间30秒；

⑧封闭涂油：温度70～80℃；1～2分钟。

2.一种采用权利要求1所述钻铤中温磷化工艺的磷化设备，包括固定浸渍槽，其特征是：

8个固定浸渍槽（1）并排依次放置，固定浸渍槽（1）配置有槽液加热总成（2）、供水装置（6）、槽液循环系统（5）、废气排风系统（3）、电控系统（8）；

在固定浸渍槽（1）的轴线延长线上安装有固定支架（4）和自由支架（9）。

3.根据权利要求2所述磷化设备，其特征是：

所述固定浸渍槽（1）包括工作槽（21）和主槽（22），主槽（22）为工作槽（21）提供循环水，工作槽（21）用于放入磷化工件；

工作槽（21）位于主槽（22）的上方；工作槽（21）槽体上端面有向槽内补入液体的注水口；主槽（22）通过管道（23）与工作槽（21）连通，管道（23）上安装有水泵（24）和阀门（25）组成槽液循环系统（5）；

工作槽（21）、主槽（22）槽体后端部距上端面100～150mm处有溢流槽，用于保持液面高度和排除液面漂浮污物；

工作槽（21）、主槽（22）的槽底部呈前高后低状，槽体后端设有排污口，用于排放槽体内污物。

4.根据权利要求3所述磷化设备，其特征是：所述8个固定浸渍槽（1）依次为脱脂槽（11）、冷水洗槽Ⅰ（12）、酸洗槽（13）、冷水洗槽Ⅱ（14）、磷化槽（15）、热水洗槽（16）、清洗槽（17）、封闭涂油槽（18）；

所述脱脂槽（11）、酸洗槽（13）、磷化槽（15）的槽液循环系统（5）配置的水泵（24）为化工循环水泵；

所述冷水洗槽Ⅰ（12）、冷水洗槽Ⅱ（14）、清洗槽（17）的槽液循环系统（5）配置的水泵（24）为清水泵；

所述热水洗槽（16）的槽液循环系统（5）配置的水泵（24）为热水泵；

所述封闭涂油槽（18）配置的水泵（24）为气动隔膜泵。

5.根据权利要求3所述磷化设备，其特征是：所述固定浸渍槽（1）的工作槽（21）内安装有密封装置（7），密封装置（7）的密封板（20）垂直于工件轴线放置，密封板（20）选用厚度为10～20mm的橡胶板，密封板（20）内径大于工件直径6～8mm，用于工件放于工作槽（21）内磷化时，防止槽中液体溢流出工作槽（21）。

6.根据权利要求2所述磷化设备，其特征是：所述供水装置（6）包括供水主管路1套以及8个固定浸渍槽（1）分别配置的供水分管路8套，8套分管路与主管路并联，主管路和分管路上均安装有阀门。

7.根据权利要求4所述磷化设备，其特征是：所述磷化槽（15）的槽液加热总成（2）为特氟龙涂层电加热器，用于磷化槽槽液体加热；所述脱脂槽（11）、热水洗槽（16）、封闭涂油槽（18）的槽液加热总成（2）配置的是不锈钢电加热器用于槽液体加热。

8.根据权利要求7所述磷化设备，其特征是：所述电控系统（8）用于控制槽液循环系统（5）的水泵（24）启动与关闭；所述电控系统（8）根据设定温度自动控制槽液加热总成（2）的电加热器。

9.根据权利要求3所述磷化设备，其特征是：

对应所述8个固定浸渍槽（1）的8组固定支架（4）为“U”型，“U”型槽与固定浸渍槽（1）的工作槽（21）同轴并且高度相等；固定支架（4）的前方安装有自由支架（9）；

所述工作槽（21）上安装有可拆卸保护架（27），可拆卸保护架（27）由槽钢制作，顶面高于工作槽（21），防止磷化工件撞击工作槽（21）。

10.根据权利要求2所述磷化设备，其特征是：所述废气排风系统（3）安装在固定浸渍槽（1）的后面，废气排风系统（3）的吸风罩（26）位于8个固定浸渍槽（1）的上方。

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