CN110904317B - 一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺，包括以下步骤：用1.05‑1.1大气压的高压空气对不锈钢膨胀管内壁进行除尘吹扫；在不锈钢膨胀管内壁均匀的涂抹二硫化钼润滑剂形成稳定的润滑油膜；在不锈钢膨胀管两端和周身上夹持固定装置，以减少在加工过程中由于震动而造成的缺陷；安装三轴控制系统，连接滚珠总成工具，将滚珠总成工具放置于不锈钢膨胀管内壁中，驱动使其在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转；处理过程中持续调整三轴控制系统，以此均匀的对不锈钢内壁进行硬化；对加工完的不锈钢膨胀管内壁进行检验，确保硬度>HB300，光洁度在0.8以上。与现有技术相比本发明的有益效果是：在不影响材料的屈服强度、均匀延展率的条件下，增加其表面硬度和光洁度。
Description
技术领域
本发明涉及膨胀管加工工艺，具体为一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺。
背景技术
石油天然气开采过程中，由于地下水含油酸性成份、或者原油天然气中原生和次生H2S的腐蚀作用，会造成套管的腐蚀。利用不锈钢膨胀管（8-22Cr, 包括常见的8Cr,13Cr,304, 316, 316L等）对这些腐蚀套管的进行修复，已经得到一定的应用。但是传统的不锈钢管材（8-22Cr, 包括常见的8Cr,13Cr, 304, 316, 316L等），虽然屈服强度较小，均匀延展率较高，满足其作为膨胀管的性能需求，但是这些不锈钢管材（8-22Cr, 包括常见的8Cr,13Cr, 304, 316, 316L等）的表面硬度都比较低，在膨胀施工过程中由于表面材料的鳞化堆积作用，造成膨胀压力的不断增加，限制了膨胀管的安装长度，同时施工的高压也带来很大的安全隐患。如果采取淬火等工艺提高其表面硬度，则其防腐蚀性能会受到很大的影响，无法满足防腐的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺，其特点是在不影响材料的屈服强度、均匀延展率的条件下，增加其表面硬度和光洁度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺，包括以下步骤：
（1）用1.05-1.1大气压的高压空气对不锈钢膨胀管内壁进行除尘吹扫；
（2）在不锈钢膨胀管内壁均匀的涂抹二硫化钼润滑剂，确保在不锈钢膨胀管内壁形成稳定连续的润滑油膜，油膜厚度为0.05mm；
（3）根据每根不锈钢膨胀管长度的不同，在其两端和周身上夹持固定装置，以减少不锈钢膨胀管在加工过程中由于震动而造成的加工处理缺陷；
（4）安装三轴控制系统，连接滚珠总成工具，将滚珠总成工具放置于不锈钢膨胀管内壁中，并进行驱动使其在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转，转速为50-60转/分钟，轴向前进速度约为1.5-2米/分钟；处理过程中持续调整三轴控制系统，以此均匀的对不锈钢内壁进行硬化；
（5）对加工完的不锈钢膨胀管内壁进行检验，确保硬度>HB300，光洁度在0.8以上。
作为优化，所述二硫化钼润滑剂主要成份及各自体积比例为固体覆膜溶剂1份和浓度96%以上的乙醇10份；所述固体覆膜溶剂主要成份及各自的体积比例为酚醛树脂（24-25%），结晶石墨润滑剂（12-15%），油基附着力增强剂（4-5%），丁酮溶剂（30-35%），二硫化钼润滑脂（30-35%）。
作为优化，所述滚珠总成工具为圆柱体结构，其外表面上从外向内依次设有第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体，且第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体的外径大小依次递增；所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体均由滚珠组成；所述滚珠设有多个且均匀的分布于与之对应的滚珠总成工具的外周上。
作为优化，所述第一滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；所述第二滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第三滚体的外径等于不锈钢膨胀管的内径；所述第四滚体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第五滚珠体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.05mm。
作为优化，所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体等距的分布于滚珠总成工具的轴向方向上，且相邻之间的间距为6-10cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：在不影响材料的屈服强度、均匀延展率的条件下，增加其表面硬度和光洁度，从而预防不锈钢管材在膨胀过程中的出现表面鳞化和材料堆积现象，达到降低和稳定膨胀力的效果，保证了膨胀施工的顺利进行。经实际测试，经过应用本工艺处理的316L不锈钢，在膨胀过程中压力比未处理过的材料低30%左右，同时随着膨胀长度的增加，膨胀压力保持不变。这样可以保证大长度不锈钢膨胀管的施工安全，极大的拓宽了该技术的应用范围。
附图说明
图1为本发明的施工示意图。
图2为本发明滚珠总成工具的结构示意图。
其中，三轴控制系统1、滚珠总成工具2、不锈钢膨胀管3、固定装置4、第一滚体5、第二滚体6、第三滚体7、第四滚体8和第五滚体9。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺，包括以下步骤：
（1）用1.05-1.1大气压的高压空气对不锈钢膨胀管内壁进行除尘吹扫；
（2）在不锈钢膨胀管内壁均匀的涂抹二硫化钼润滑剂，确保在不锈钢膨胀管内壁形成稳定连续的润滑油膜，油膜厚度为0.05mm；对于常规的铅基、钙基的润滑脂，其在喷涂时的厚度一般为0.05-0.2毫米区间，对于在常规的轴承、螺纹润滑密封等应用方面，可以起到比较好的作用。但是对于膨胀管施工，需要在膨胀管内壁形成一层厚度非常小、厚度非常均一的涂层，常规的铅基、钙基的润滑脂无法满足要求。因此，本专利优选了二硫化钼锂基脂作用润滑材料，同时优化了涂敷配方，用优选的油基溶剂进行涂敷；
（3）根据每根不锈钢膨胀管长度的不同，在其两端和周身上夹持固定装置，以减少不锈钢膨胀管在加工过程中由于震动而造成的加工处理缺陷；
（4）安装三轴控制系统，连接滚珠总成工具，将滚珠总成工具放置于不锈钢膨胀管内壁中，并进行驱动使其在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转，转速为50-60转/分钟，轴向前进速度约为1.5-2米/分钟；处理过程中持续调整三轴控制系统，以此均匀的对不锈钢内壁进行硬化；
（5）对加工完的不锈钢膨胀管内壁进行检验，确保硬度>HB300，光洁度在0.8以上。
所述二硫化钼润滑剂主要成份及各自体积比例为固体覆膜溶剂1份和浓度96%以上的乙醇10份；所述固体覆膜溶剂主要成份及各自的体积比例为酚醛树脂（24-25%），结晶石墨润滑剂（12-15%），油基附着力增强剂（4-5%），丁酮溶剂（30-35%），二硫化钼润滑脂（30-35%）。
所述滚珠总成工具为圆柱体结构，其外表面上从外向内依次设有第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体，且第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体的外径大小依次递增；所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体均由滚珠组成；所述滚珠设有多个且均匀的分布于与之对应的滚珠总成工具的外周上。
所述第一滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；所述第二滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第三滚体的外径等于不锈钢膨胀管的内径；所述第四滚体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第五滚珠体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.05mm。
所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体等距的分布于滚珠总成工具的轴向方向上，且相邻之间的间距为6-10cm。
应用以上不锈钢膨胀管硬化处理工艺，对于Ø108x7的316L不锈钢膨胀管进行处理，处理后其表面硬度从HB <200 增加到 HB >300，同时其内壁的光洁度可以提高到0.8左右，将该样品清洗后涂覆润滑脂，然后进行膨胀测试，其膨胀压力由28MPa降低到24MPa,且在膨胀15米膨胀管的过程中，压力维持在24-25MPa,对膨胀后的膨胀管进行检测，没有产生表面鳞化和材料堆积现象。
具体实施例操作步骤及实验情况如下：
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (2)
1.一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）用1.05-1.1大气压的高压空气对不锈钢膨胀管内壁进行除尘吹扫；
（2）在不锈钢膨胀管内壁均匀的涂抹二硫化钼润滑剂，确保在不锈钢膨胀管内壁形成稳定连续的润滑油膜，油膜厚度为0.05mm；
（3）根据每根不锈钢膨胀管长度的不同，在其两端和周身上夹持固定装置，以减少不锈钢膨胀管在加工过程中由于震动而造成的加工处理缺陷；
（4）安装三轴控制系统，连接滚珠总成工具，将滚珠总成工具放置于不锈钢膨胀管内壁中，并进行驱动使其在不锈钢膨胀管内壁中径向旋转，转速为50-60转/分钟，轴向前进速度为1.5-2米/分钟；处理过程中持续调整三轴控制系统，以此均匀的对不锈钢内壁进行硬化；
（5）对加工完的不锈钢膨胀管内壁进行检验，确保硬度>HB300，光洁度在0.8以上；
所述滚珠总成工具为圆柱体结构，其外表面上从外向内依次设有第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体，且第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体的外径大小依次递增；所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体均由滚珠组成；所述滚珠设有多个且均匀的分布于与之对应的滚珠总成工具的外周上；
所述第一滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；所述第二滚体的外径小于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第三滚体的外径等于不锈钢膨胀管的内径；所述第四滚体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.02mm；所述第五滚珠体的外径大于不锈钢膨胀管的内径0.05mm；
所述第一滚体、第二滚体、第三滚体、第四滚体和第五滚体等距的分布于滚珠总成工具的轴向方向上，且相邻之间的间距为6-10cm。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢膨胀管硬化处理工艺，其特征在于：所述二硫化钼润滑剂主要成分及各自体积比例为固体覆膜溶剂1份和浓度96%以上的乙醇10份；所述固体覆膜溶剂主要成分及各自的体积比例为酚醛树脂24-25%，结晶石墨润滑剂12-15%，油基附着力增强剂4-5%，丁酮溶剂30-35%，二硫化钼润滑脂30-35%。
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