CN1718992A - 不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法 - Google Patents

不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高L80(13Cr)油管接箍螺纹抗粘扣能力的表面处理方法。首先利用氮化的方法在油管接箍螺纹表面形成铁氮化合物或含碳的铁氮化合物。其工艺流程为：去除接箍表面油污－水清洗－烘干或吹干－外表面保护－气体氮化－随炉冷却。然后利用磷化方法，在接箍螺纹表面形成均匀的磷化层。其工艺流程为：清除表面油污－水清洗－弱腐蚀－水清洗－表面活化－磷化处理－水清洗－烘干或吹干－浸油。所得到的螺纹表面具有很强的抗粘扣能力。经过该方法处理过的接箍，其抗粘扣能力高于API标准的要求，解决了我国在不锈钢L80(13Cr)油管生产方面的抗粘扣技术难题，达到了国际先进水平，填补了国内空白。

Description

不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢油管螺纹的表面处理技术，特别涉及一种提高不锈钢油管接箍内螺纹表面硬度和表面磷化的处理方法。达到提高不锈钢油管螺纹抗粘扣能力。
背景技术
油田采油管柱设置在数千米井下，由套管与套管接箍螺纹连接而成。采油管柱表面接触的井液中含有二氧化碳、硫化氢、盐酸盐以及还原菌等腐蚀介质，造成井下油管柱腐蚀。又因为井下水矿化程度高而导致油管柱表面结垢，产生垢下腐蚀。井下油管柱内、外表面处于恶劣、腐蚀严重的环境中。根据不同的地质环境选择不同的油管材质是有效解决油管柱腐蚀的方法。近两年我国开始涉及不锈钢油管的研究与生产，用于井下腐蚀较严重的地层。大家都很清楚，不锈钢材料(13Cr)具有很好的抗腐蚀能力，但硬度低且较粘，其硬度不超过HB220。这样不锈钢材料制成的油管与不锈钢材料制成的油管接箍螺纹连接旋紧时，易发生粘扣现象。如何提高不锈钢油管接箍螺纹表面的硬度、磷化质量，提高油管螺纹抗粘扣能力的问题，已经成为摆在国内油管生产厂家面前的技术难题。
根据专利查新，提高普通油管螺纹抗粘扣能力可采用渡铜、渡锌等方法解决此问题，但在不锈钢油管螺纹提高表面硬度、改善渡铜、渡锌、磷化质量、提高抗粘扣能力方面没有任何记载。我们尝试着用常规方法渡铜、渡锌处理不锈钢L80(13Cr)油管接箍，其结果很不理想，甚至一点抗粘扣能力都没有提高，螺纹旋紧后，粘扣严重。查询中国石油管材研究所和国内几家大的油管生产厂家，均无任何生产经验或处于研究阶段。
中国专利公告号为1058758的发明专利，揭示了不锈钢形成高强度奥氏体表面层的表面渗氮热处理方法，经在1000-1200℃之间温度下渗氮，使接近成品形状的不锈钢零件表面部分富集溶解氮。氮通过固溶强化使所形成的表面层强度提高，提高耐磨性。
发明内容
本发明的目的是提供一种不锈钢油管接箍螺纹表面处理方法，提高不锈钢油管接箍内螺纹表面硬度及磷化质量，达到提高不锈钢油管螺纹抗粘扣能力。克服不锈钢油管螺纹表面硬度不足、磷化质量不过关造成的粘扣现象。使不锈钢油管能推广使用，减少油井采油管柱的锈蚀。
本发明采用的技术方案是：
不锈钢油管接箍内螺纹表面处理，提高抗粘扣能力的制作方法包括以下步骤：
A、预处理：去除不锈钢油管接箍内螺纹表面油污，清水冲洗干净，烘干或自然干，对外表面进行遮蔽保护。
B、氮化处理：不锈钢油管接箍放置进氮化炉，进行气体氮化，温度530-610℃，时间8-12小时。
C、再处理：去除不锈钢油管接箍内、外表面油污后，水清洗干净，烘干或自然干。
D、活化处理：将再处理后的不锈钢油管接箍放在浓度为5-10％、温度为50-80℃的盐酸水溶液中浸渍2-8分钟，取出清水洗后再用蒸馏水清洗。
E、磷化处理：将活化后的不锈钢油管接箍放入锰系磷化液的渡池中，磷化液浓度为25-35g/L，温度为90-95℃，时间为30-40分钟。
F、磷化后处理：将磷化后的不锈钢油管接箍烘干或吹干，浸油处理。
经过检验，用本发明处理方法生产的不锈钢油管接箍螺纹表面的结构发生了变化：油管接箍螺纹表面具有底层和表层的复合结构；底层为铁氮化合物或含碳的铁氮化合物，层厚为120-200微米；表层为锰系磷化液形成的锰系磷化膜，层厚为15-25微米。
本发明的特点是：经本发明办法处理的不锈钢油管接箍螺纹表面具有不同于原材质的两层复合结构。通过该方法处理后的接箍螺纹表面硬度提高，一般硬度在HV 600以上，磷化质量达到要求。经实验其抗粘扣能力明显提高，解决了不锈钢油管接箍螺纹表面用常规方法不能解决的粘扣技术难题，填补了国内生产不锈钢油管的空白，达到了国际先进水平。
具体实施方式：
利用本发明表面处理方法生产了30吨不锈钢L80(13Cr)油管已在渤海油田投入井下使用。
对不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法是采取以下步骤进行的：
A、预处理：去除不锈钢L80(13Cr)油管接箍内螺纹表面油污，清水冲洗干净，烘干，外表面遮蔽保护。
B、氮化处理：不锈钢L80(13Cr)油管接箍放置进氮化炉，氮化炉的型号为LD50。进行气体氮化，温度580℃，时间11小时。
C、接箍再处理：去除接箍内、外表面油污，水清洗干净，烘干。
D、活化处理：将不锈钢L80(13Cr)油管接箍放在浓度为8％、温度为60℃的盐酸溶液池中浸渍4分钟，取出清水洗净后再用蒸馏水清洗。
E、磷化处理：将活化后的不锈钢L80(13Cr)油管接箍放入锰系磷化液的渡池中，磷化液浓度为30g/L，温度为95℃，时间为30分钟。
F、磷化后处理：将磷化后的不锈钢L80(13Cr)油管接箍烘干，浸油保存处理。
经过检验，本发明处理的不锈钢L80(13Cr)油管接箍螺纹表面呈复合结构。底层为铁氮化合物，层厚为150微米，测硬度为HV628；表层为锰系磷化液形成的锰系磷化膜，层厚为21微米且均匀。能满足不锈钢L80(13Cr)油管接箍与不锈钢L80(13Cr)油管端部螺纹旋紧，并且不粘扣的要求。在渤海油田投入井下使用，效果非常明显。

Claims (4)

1、一种不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法，提高不锈钢油管接箍螺纹表面硬度、改善内螺纹表面磷化质量、提高抗粘扣能力，其特征在于：不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法包括以下步骤：
A、预处理：去除不锈钢油管接箍内螺纹表面油污，清水冲洗干净，烘干或自然干，外表面保护；
B、氮化处理：不锈钢油管接箍放置进氮化炉，进行气体氮化，温度530-610℃，时间8-12小时；
C、接箍再处理：去除接箍内、外表面油污，水清洗干净，烘干或自然干；
D、活化处理：将再处理后的不锈钢油管接箍放在浓度为5-10％、温度为50-80℃的盐酸溶液中浸渍2-8分钟，取出用清水洗后再用蒸馏水清洗干净；
E、磷化处理：将活化后的不锈钢油管接箍放入锰系磷化液的渡池中，磷化液浓度为25-35g/L，温度为90-95℃，时间为30-40分钟；
F、磷化后处理：将磷化后的不锈钢油管接箍烘干或吹干，浸油处理。
2、一种不锈钢油管接箍，其特征在于：不锈钢油管接箍内螺纹表面具有底层和表层的复合结构。
3、如权利要求2所述的不锈钢油管接箍，其特征在于：不锈钢油管接箍内螺纹表面底层为铁氮化合物，层厚为120-200微米；表层为锰系磷化液形成的锰系磷化膜，层厚为15-25微米。
4、如权利要求2所述的不锈钢油管接箍，其特征在于：不锈钢油管接箍螺纹表面底层为含碳的铁氮化合物，层厚为120-200微米；表层为锰系磷化液形成的锰系磷化膜，层厚为15-25微米。
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