CN110129844A - 一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法 - Google Patents

一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，步骤如下：按照产品图纸要求在连接法兰面上车削垫环槽，留出刷镀厚度裕量，镀前垫环槽车削完成后，刷镀纳米陶瓷电沉积保护层。本一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，在带有镀厚裕量的垫环槽内刷镀涂敷一层0.1毫米左右的微纳米陶瓷电沉积保护层，仅采用粗车和精车后进行纳米陶瓷电沉积刷镀，取代堆焊工艺，简化了工序，提高生产效率，减少铬镍等贵金属的浪费，后期局部修复时效率更高，降低总体使用成本。

Description

一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的 方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法。
背景技术
井口装置(套管头、油管头、各种转换法兰等)和井控装置(防喷器、钻井四通等)工作压力极高(20–105MPa)，需要采用低碳软钢制成的金属密封垫环嵌入垫环槽完成金属对金属密封。同时工作介质是钻井泥浆和各种井液，又具有较强的腐蚀性和冲蚀性，一旦因腐蚀和/或冲蚀造成垫环槽尺寸超差而失去密封性能，则整个设备就面临报废风险。为了提高设备服务寿命，通常的做法是先行车削出一个比实际成品尺寸大很多(20-30毫米)的大槽，然后在此大槽内堆焊不锈钢或者镍基合金，继而在此堆焊层上精加工出符合最后密封精度要求的垫环槽。
当前的工艺存在以下缺点和不足：
1.工艺复杂冗长，在堆焊材料上车削困难，加工效率低；
2.堆焊时难以保证尺寸精度，堆焊后大量堆焊材料又被车削掉，浪费贵重合金金属；
3.对垫环槽局部修复时需要完整车除堆焊层，然后重新堆焊、车削。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，在带有镀厚裕量的垫环槽内刷镀涂敷一层0.1毫米左右的微纳米陶瓷电沉积保护层，取代堆焊工艺，简化了工序，提高生产效率，减少铬镍等贵金属的浪费，后期局部修复时效率更高，降低总体使用成本，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，包括如下步骤：
S1：镀前垫环槽的制备
按照产品图纸要求在连接法兰面上车削垫环槽，留出刷镀厚度裕量：
直径尺寸D1：比成活尺寸小0.2–0.3mm
直径尺寸D：比成活尺寸大0.2–0.3mm
垫环槽深度尺寸H：比成活尺寸大0.1–0.15mm；
S2：刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层
镀前垫环槽车削完成后，刷镀纳米陶瓷电沉积保护层。
进一步地，S2包括如下步骤：
S201：镀前清洗
采用挥发性溶剂彻底清洗垫环槽所在法兰面，采用化学脱脂液除去垫环槽表面残留油污，清水洗净；
S202：夹持
将待镀设备稳妥地夹持在车床卡盘上，待镀垫环槽朝向外面；
S203：电净处理
接正向电流，工件接负极，电净镀笔接正极，按照电净液推荐的电流和工作时间对垫环槽表面净化；
S204：活化处理
接反向电流，工件接正极，活化镀笔接负极，按照活化液推荐的电流和工作时间对垫环槽表面进行轻度刻蚀活化，曝露出新鲜的待镀工作面；
S205：刷打底镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极，按照过渡层镀液推荐的电流和工作温度在垫环槽表面刷镀打底镀层，厚度不超过0.01mm；
S206：刷工作镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极进行刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层；
S207：镀后清理
用清水彻底清洗垫环槽和整个法兰面，擦干或烘干法兰面和垫环槽；
S208：成活
按照要求打产品标识，包装入库。
进一步地，S206的工作温度：40-60℃，恒电流施镀：5-10A，按照图纸具体要求设置镀厚0.1-0.15mm，到达刷镀厚度后自动停机。
进一步地，S206的刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：600-1000份
氧化钇(Y2O3)：40-140份
氧化铈(CeO2)：60-120份
铬酐(CrO3)：80-200份
稳定剂：2-3份。
进一步地，刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：600份
氧化钇(Y2O3)：140份
氧化铈(CeO2)：120份
铬酐(CrO3)：200份
稳定剂：3份。
进一步地，刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：800份
氧化钇(Y2O3)：88份
氧化铈(CeO2)：88份
铬酐(CrO3)：140份
稳定剂：2份。
进一步地，刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：1000份
氧化钇(Y2O3)：40份
氧化铈(CeO2)：60份
铬酐(CrO3)：80份
稳定剂：2份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，在带有镀厚裕量的垫环槽内刷镀涂敷一层0.1毫米左右的微纳米陶瓷电沉积保护层，仅采用粗车和精车后进行纳米陶瓷电沉积刷镀，取代堆焊工艺，简化了工序，提高生产效率，减少铬镍等贵金属的浪费，后期局部修复时效率更高，降低总体使用成本。
附图说明
图1为本发明的井口或井控装置及垫环槽的剖面示意图。
图2为本发明的两个井口或井控装置连接处的垫环槽正面示意图。
图3为本发明图2的I处放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-3，一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，包括如下步骤：
步骤1：镀前垫环槽的制备
按照产品图纸要求在连接法兰1面上车削垫环槽2，留出刷镀厚度裕量：
直径尺寸D1：比成活尺寸小0.2–0.3mm
直径尺寸D：比成活尺寸大0.2–0.3mm
垫环槽深度尺寸H：比成活尺寸大0.1–0.15mm；
步骤2：刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层
镀前垫环槽车削完成后，按照下面所述方法刷镀纳米陶瓷电沉积保护层。
刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层所需设备如下：
普通车床：没有加工精度要求，可以利用工厂淘汰废旧车床，只要能安全夹持住待镀的套管头、油管头、防喷器、转换法兰等设备，同时提供不高于10转每分钟的稳定转速即可。
恒电流刷镀机：带有自动镀厚计数器的市售刷镀机。
实施例1
刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层具体包括如下步骤：
第一步：镀前清洗
采用挥发性溶剂(汽油、煤油、丙酮等)彻底清洗垫环槽2所在法兰面，法兰面上不得有任何油污，防其流入垫环槽2，采用化学脱脂液除去垫环槽2表面残留油污，清水洗净；
第二步：夹持
将待镀设备稳妥地夹持在车床卡盘上，待镀垫环槽朝向外面；
第三步：电净处理
接正向电流，工件接负极，电净镀笔接正极，采用市售刷镀电净液，按照电净液推荐的电流和工作时间对垫环槽2表面净化，不得有任何遗漏。处理后清水冲洗，表面不得有挂水珠现象；
第四步：活化处理
接反向电流，工件接正极，活化镀笔接负极，采用市售刷镀活化液，按照活化液推荐的电流和工作时间对垫环槽表面进行轻度刻蚀活化，曝露出新鲜的待镀工作面；
第五步：刷打底镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极，采用市售镍系或钴系过渡层刷镀液，按照过渡层镀液推荐的电流和工作温度在垫环槽2表面刷镀打底镀层，厚度不超过0.01mm；
第六步：刷工作镀层
接正向电流，工件接负极，工作温度:40℃，过渡层镀笔接正极进行刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层；刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：600份
氧化钇(Y2O3)：140份
氧化铈(CeO2)：120份
铬酐(CrO3)：200份
稳定剂：3份。
恒电流施镀：5A
按照图纸具体要求设置镀厚0.1mm，到达刷镀厚度后自动停机。
第七步：镀后清理
用清水彻底清洗垫环槽2和整个法兰面，防止残存镀液造成法兰面锈蚀，擦干或烘干法兰面和垫环槽2；
第八步：成活
按照要求打产品标识，包装入库。
实施例2
刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层具体包括如下步骤：
第一步：镀前清洗
采用挥发性溶剂(汽油、煤油、丙酮等)彻底清洗垫环槽2所在法兰面，法兰面上不得有任何油污，防其流入垫环槽2，采用化学脱脂液除去垫环槽2表面残留油污，清水洗净；
第二步：夹持
将待镀设备稳妥地夹持在车床卡盘上，待镀垫环槽朝向外面；
第三步：电净处理
接正向电流，工件接负极，电净镀笔接正极，采用市售刷镀电净液，按照电净液推荐的电流和工作时间对垫环槽2表面净化，不得有任何遗漏。处理后清水冲洗，表面不得有挂水珠现象；
第四步：活化处理
接反向电流，工件接正极，活化镀笔接负极，采用市售刷镀活化液，按照活化液推荐的电流和工作时间对垫环槽表面进行轻度刻蚀活化，曝露出新鲜的待镀工作面；
第五步：刷打底镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极，采用市售镍系或钴系过渡层刷镀液，按照过渡层镀液推荐的电流和工作温度在垫环槽2表面刷镀打底镀层，厚度不超过0.01mm；
第六步：刷工作镀层
接正向电流，工件接负极，工作温度:50℃，过渡层镀笔接正极进行刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层；刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：800份
氧化钇(Y2O3)：88份
氧化铈(CeO2)：88份
铬酐(CrO3)：140份
稳定剂：2份。
恒电流施镀：7A
按照图纸具体要求设置镀厚0.12mm，到达刷镀厚度后自动停机。
第七步：镀后清理
用清水彻底清洗垫环槽2和整个法兰面，防止残存镀液造成法兰面锈蚀，擦干或烘干法兰面和垫环槽2；
第八步：成活
按照要求打产品标识，包装入库。
实施例3
刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层具体包括如下步骤：
第一步：镀前清洗
采用挥发性溶剂(汽油、煤油、丙酮等)彻底清洗垫环槽2所在法兰面，法兰面上不得有任何油污，防其流入垫环槽2，采用化学脱脂液除去垫环槽2表面残留油污，清水洗净；
第二步：夹持
将待镀设备稳妥地夹持在车床卡盘上，待镀垫环槽朝向外面；
第三步：电净处理
接正向电流，工件接负极，电净镀笔接正极，采用市售刷镀电净液，按照电净液推荐的电流和工作时间对垫环槽2表面净化，不得有任何遗漏。处理后清水冲洗，表面不得有挂水珠现象；
第四步：活化处理
接反向电流，工件接正极，活化镀笔接负极，采用市售刷镀活化液，按照活化液推荐的电流和工作时间对垫环槽表面进行轻度刻蚀活化，曝露出新鲜的待镀工作面；
第五步：刷打底镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极，采用市售镍系或钴系过渡层刷镀液，按照过渡层镀液推荐的电流和工作温度在垫环槽2表面刷镀打底镀层，厚度不超过0.01mm；
第六步：刷工作镀层
接正向电流，工件接负极，工作温度:60℃，过渡层镀笔接正极进行刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层；刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：1000份
氧化钇(Y2O3)：40份
氧化铈(CeO2)：60份
铬酐(CrO3)：80份
稳定剂：2份。
恒电流施镀：10A
按照图纸具体要求设置镀厚0.15mm，到达刷镀厚度后自动停机。
第七步：镀后清理
用清水彻底清洗垫环槽2和整个法兰面，防止残存镀液造成法兰面锈蚀，擦干或烘干法兰面和垫环槽2；
第八步：成活
按照要求打产品标识，包装入库。
本发明的垫环槽2由以上的三个实施例的工艺镀层后，与现有技术比较如下表：
工序 传统工艺(堆焊工艺) 本发明工艺(纳米陶瓷垫沉积工艺)
1 粗车(需要比成活尺寸大20-30mm) 粗车
2 堆焊不锈钢或者镍基合金 精车(仅仅需要比成活尺寸大0.2-0.3mm)
3 堆焊后粗车 纳米陶瓷电沉积刷镀
4 堆焊后精车
由此可知，本发明的垫环槽2刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层后，节省了贵重合金材料，具有更好的服务寿命，对垫环槽2局部修复时仅仅对损坏区打磨后局部刷镀恢复尺寸即可，减少了工艺流程，减少铬镍等贵金属的浪费。
综上所述：本一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，本发明在带有镀厚裕量的垫环槽内刷镀涂敷一层0.1毫米左右的微纳米陶瓷电沉积保护层，仅采用粗车和精车后进行纳米陶瓷电沉积刷镀，取代堆焊工艺，简化了工序，提高生产效率，减少铬镍等贵金属的浪费，后期局部修复时效率更高，降低总体使用成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：镀前垫环槽的制备
按照产品图纸要求在连接法兰(1)面上车削垫环槽(2)，留出刷镀厚度裕量：
直径尺寸D1：比成活尺寸小0.2–0.3mm
直径尺寸D：比成活尺寸大0.2–0.3mm
垫环槽深度尺寸H：比成活尺寸大0.1–0.15mm；
S2：刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层
镀前垫环槽车削完成后，刷镀纳米陶瓷电沉积保护层。
2.根据权利要求1所述的一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，S2包括如下步骤：
S201：镀前清洗
采用挥发性溶剂彻底清洗垫环槽(2)所在法兰面，采用化学脱脂液除去垫环槽(1)表面残留油污，清水洗净；
S202：夹持
将待镀设备稳妥地夹持在车床卡盘上，待镀垫环槽朝向外面；
S203：电净处理
接正向电流，工件接负极，电净镀笔接正极，按照电净液推荐的电流和工作时间对垫环槽(2)表面净化；
S204：活化处理
接反向电流，工件接正极，活化镀笔接负极，按照活化液推荐的电流和工作时间对垫环槽(2)表面进行轻度刻蚀活化，曝露出新鲜的待镀工作面；
S205：刷打底镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极，按照过渡层镀液推荐的电流和工作温度在垫环槽(2)表面刷镀打底镀层，厚度不超过0.01mm；
S206：刷工作镀层
接正向电流，工件接负极，过渡层镀笔接正极进行刷镀纳米陶瓷复合电沉积保护层；
S207：镀后清理
用清水彻底清洗垫环槽(2)和整个法兰面，擦干或烘干法兰面和垫环槽(2)；
S208：成活
按照要求打产品标识，包装入库。
3.根据权利要求2所述的一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，S206的工作温度：40-60℃，恒电流施镀：5-10A，按照图纸具体要求设置镀厚0.1-0.15mm，到达刷镀厚度后自动停机。
4.根据权利要求2所述的一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，S206的刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：600-1000份
氧化钇(Y2O3)：40-140份
氧化铈(CeO2)：60-120份
铬酐(CrO3)：80-200份
稳定剂：2-3份。
5.根据权利要求4所述的一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：600份
氧化钇(Y2O3)：140份
氧化铈(CeO2)：120份
铬酐(CrO3)：200份
稳定剂：3份。
6.根据权利要求4所述的一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：800份
氧化钇(Y2O3)：88份
氧化铈(CeO2)：88份
铬酐(CrO3)：140份
稳定剂：2份。
7.根据权利要求4所述的一种井口或井控装置密封垫环槽镀纳米陶瓷电沉积保护层的方法，其特征在于，刷镀液的配方如下：
微纳米碳化硅陶瓷颗粒：1000份
氧化钇(Y2O3)：40份
氧化铈(CeO2)：60份
铬酐(CrO3)：80份
稳定剂：2份。
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