CN103981521A - 一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法 - Google Patents

一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法 Download PDF

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Abstract

一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，其步骤为：1）首先用清洗液对钛合金螺纹表面进行清洗；2）对钛合金进行表面微弧氧化；3）用清洗液对微弧氧化后的钛合金螺纹进行清洗；4）选用粒径在25μm以内的二硫化钼粉料，与耐高温粘接剂进行混合；5）把钛合金螺纹加热到150℃以上，保证对钛合金力学性能无影响；6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，逐渐冷却，涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在5~25μm之间，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀。

Description

一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法
技术领域
本发明属于石油机械技术领域，具体涉及一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，提高钛合金油套管连接螺纹接头的螺纹在上卸扣过程中抗粘扣的性能。
背景技术
目前在石油天然气开发过程中，随着易开采资源的减少，甚至枯竭，对高腐蚀油气资源的开发需求日益增加。在国内，四川龙岗、普光等区块，由于油气资源同时含有较高的Cl-、H2S、CO2等高腐蚀性介质，目前油田均采用高镍合金进行开发，成本很高，限制了此类资源的大规模开发。由于钛合金的耐蚀性、强度与高镍合金差不多，或者更好，且钛合金密度是高镍合金的一半多点，因此同样一口井，如能采用钛合金可比高镍合金节约近一半的费用。全球范围内对钛合金油套管进行了大量研究，但没有获得规模推广应用的原因是钛合金接头在上卸扣过程中螺纹表面很容易发生粘扣损伤现象。目前钛合金螺纹表面多采用镀铜的方法来进行处理，利用镀铜层降低接头摩擦系数，达到润滑的效果。但在使用中发现，镀铜层与钛合金表面的结合强度是一个较难解决的问题，在4次上、卸扣后，镀铜层很容易发生脱落，而导致接头螺纹表面出现较严重的摩擦损伤等粘扣现象。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，提高钛合金油套管连接螺纹接头的螺纹在上卸扣过程中抗粘扣的性能，具有结合强度高、抗粘扣效果好、无损伤的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，
1）首先用清洗液对钛合金螺纹表面进行清洗；
2）对钛合金进行表面微弧氧化，微弧氧化采用一般钛合金的微弧氧化技术，最终表面状态控制参数：氧化层形成的孔洞深度为8~25μm，孔洞间距为10~100μm，表面粗糙度在Ra10以上；
3）用清洗液对微弧氧化后的钛合金螺纹进行清洗，清洗过程中用超声波进行振动，把螺纹表面的弱结合层物质也一并去掉；
4）选用粒径在25μm以内的二硫化钼粉料，与耐高温粘接剂进行混合，混合液要有较好的流动性，可以很容易的在螺纹表面流动浸润；
5）把钛合金螺纹加热到150℃以上，同时保证对钛合金力学性能无影响，温度越高效果越好。
6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，逐渐冷却，涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在5~25μm之间，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀。
   所述的清洗液采用丙酮、碱液、无水乙醇、有机酸中的任意一种或几种。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
本发明采取一种表面处理技术，在钛合金螺纹表面形成一层润滑膜，经过前处理后，该润滑膜与基体具有良好的结合强度，避免内、外螺纹上扣连接过程中钛合金直接直接接触，以达到抗粘扣的目的。经过试验验证，对油管接头，经过10次上、卸扣后，接头螺纹表面良好，无肉眼可见的损伤。
该方法保证了二硫化钼润滑层与钛合金基体的结合强度，在螺纹接头上卸扣过程中最大可承受近1000MPa的压力也不会完全破损，使得内、外螺纹表面钛合金直接接触。同时，微弧氧化和二硫化钼两层表面处理层进一步提高了表面耐磨损性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一、对TC4钛合金外径88.9mm油管螺纹接箍进行表面处理
1）首先对采用丙酮溶液清洗钛合金螺纹表面；
2）采用磷酸盐溶液，750V电压，对钛合金进行表面微弧氧化30秒，最终表面状态控制参数：氧化层形成的孔洞深度为25μm，孔洞间距为100μm，表面粗糙度在Ra10~20；
3）对微弧氧化后的钛合金螺纹进行丙酮溶液超声清，清洗过程中用超声波进行振动，把螺纹表面的弱结合层物质也一并去掉，充分干燥；
4）选用评价粒径为15μm的二硫化钼粉料，与耐300℃粘接剂进行混合；
5）把钛合金螺纹加热到250℃~300℃；
6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀，逐渐冷却，涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在10~15μm；温度到常温后即可进行上卸扣试验验证。
实施例2
二、对TC4钛合金外径114.3mm油管螺纹接箍进行表面处理
1）首先用草酸溶液对钛合金螺纹表面进行清洗；
2）采用磷酸盐溶液，750V电压，对钛合金进行表面微弧氧化50秒，最终表面状态控制参数：氧化层形成的孔洞深度为25μm，孔洞间距为100μm，表面粗糙度在Ra15~18；
3）对微弧氧化后的钛合金螺纹进行草酸溶液超声清洗，清洗过程中用超声波进行振动，把螺纹表面的弱结合层物质也一并去掉，充分干燥；
4）选用评价粒径为15um的二硫化钼粉料，与耐400℃粘接剂进行混合；
5）把钛合金螺纹加热到200℃~250℃；
6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀，逐渐冷却。涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在15~20μm；温度到常温后即可进行上卸扣试验验证。

Claims (4)

1.一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）首先用清洗液对钛合金螺纹表面进行清洗；
2）对钛合金进行表面微弧氧化，微弧氧化采用一般钛合金的微弧氧化技术，最终表面状态控制参数：氧化层形成的孔洞深度为8~25μm，孔洞间距为10~100μm，表面粗糙度在Ra10以上；
3）用清洗液对微弧氧化后的钛合金螺纹进行清洗，清洗过程中用超声波进行振动，把螺纹表面的弱结合层物质也一并去掉；
4）选用粒径在25μm以内的二硫化钼粉料，与耐高温粘接剂进行混合，混合液要有较好的流动性，可以很容易的在螺纹表面流动浸润；
5）把钛合金螺纹加热到150℃以上，同时保证对钛合金力学性能无影响，温度越高效果越好；
6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，逐渐冷却，涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在5~25μm之间，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，其特征在于，所述的清洗液采用丙酮、碱液、无水乙醇、有机酸中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）首先对采用丙酮溶液清洗钛合金螺纹表面；
2）采用磷酸盐溶液，750V电压，对钛合金进行表面微弧氧化30秒，最终表面状态控制参数：氧化层形成的孔洞深度为25μm，孔洞间距为100μm，表面粗糙度在Ra10~20；
3）对微弧氧化后的钛合金螺纹进行丙酮溶液超声清，清洗过程中用超声波进行振动，把螺纹表面的弱结合层物质也一并去掉，充分干燥；
4）选用评价粒径为15μm的二硫化钼粉料，与耐300℃粘接剂进行混合；
5）把钛合金螺纹加热到250℃~300℃；
6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀，逐渐冷却，涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在10~15μm；温度到常温后即可进行上卸扣试验验证。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）首先用草酸溶液对钛合金螺纹表面进行清洗；
2）采用磷酸盐溶液，750V电压，对钛合金进行表面微弧氧化50秒，最终表面状态控制参数：氧化层形成的孔洞深度为25μm，孔洞间距为100μm，表面粗糙度在Ra15~18；
3）对微弧氧化后的钛合金螺纹进行草酸溶液超声清洗，清洗过程中用超声波进行振动，把螺纹表面的弱结合层物质也一并去掉，充分干燥；
4）选用评价粒径为15um的二硫化钼粉料，与耐400℃粘接剂进行混合；
5）把钛合金螺纹加热到200℃~250℃；
6）把二硫化钼混合液快速均匀地涂抹在钛合金螺纹表面，涂抹过程中用毛刷不停的在表面涂刷，保证表面平整，厚度均匀，逐渐冷却；
涂抹量控制在干燥后二硫化钼层厚度在15~20μm；温度到常温后即可进行上卸扣试验验证。
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