DE3147967C2 - Tinning process - Google Patents

Tinning process

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Abstract

1. Method for the electrolytic tinning of objects of Cr-, Cr-Mo- or Cr-Ni-Mo-alloyed stainless steel by cleaning and degreasing, by corroding with a weak acid or an acid mixture, by electrolytic tinning, by brief melting-on and cooling of the tinning, characterized in that the sections of pipes provided with a thread are subjected, after corroding, firstly to a currentless nickel-plating up to a layer thickness of approximately 1 mu m and, after tinning, are stored firstly at a temperature of between approximately 150 and 200 degrees C for 120 to 130 min and are heated up from this temperature for seconds up to the melting-on of the tin covering and are quenched from this temperature.

Description

Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Verfahrens zum elektrolytischen Verzinnen, das aus den Verfährsnsschritten Reinigen, Entfetten, Beizen, stromlosem Vernickeln, elektrolytischen Verzinnen und kurzzeitigem Aufschmelzen und Abkühlen der Verzinnung besteht.The invention relates to the use of a method for electrolytic tinning, which consists of the procedural steps Cleaning, degreasing, pickling, electroless nickel plating, electrolytic tin plating and short-term The tinning consists of melting and cooling.

Aus der GB-PS 11 85 527 ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf Stahl zuerst ein Nickel- und dann eine Zinnschicht aufgebracht wird.From GB-PS 11 85 527 a method is known in which first a nickel and then a tin layer on steel is applied.

Weiterhin ist es bekannt. Rohre mit einer Nickelschicht stromlos zu überziehen (AT 3 35 247).It is also known. Tubes with a nickel layer to be covered without current (AT 3 35 247).

Ein Verfahren mit den eingangs genannten Schritten ist beispielsweise aus der DE-PS 10 15 297 für die Herstellung von Weißblechen bekannt, wobei die gute Korrosionsbeständigkeit dadurch erreicht wird, daß das Aufschmelzen der Zinnschicht einen porenfreien Überzug ergibt.A method with the aforementioned steps is for example from DE-PS 10 15 297 for the production known from tinplate, the good corrosion resistance being achieved in that the Melting the tin layer results in a pore-free coating.

Nach der DE-AS 12 28 888 soll die Korrosionsfestigkeit noch dadurch verbessert werden, daß das Aufschmelzen in mehreren, die Schmelztemperatur wenig überschreitenden Intervallen erfolgt.According to DE-AS 12 28 888, the corrosion resistance can be improved by the fact that the melting in several, the melting temperature little exceeding intervals.

In dieser Beschreibung und den Ansprüchen steht das Verzinnen zugleich für die Beschichtung mit Blei oder Wismut oder mit Mischungen der genannten Metalle.In this description and the claims, tinning also means coating with lead or Bismuth or with mixtures of the metals mentioned.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Haftfähigkeit des Zinnüberzuges auf besonders empfindlichen Abschnitten der Rohre aus den genannten Stahllegierungen zu verbessern und die Anwendung dieser für Korrosionsschutz bekannte Beschichtung auf andere Beanspruchungsarten auszudehnen.The object of the invention is to improve the adhesion of the tin coating on particularly sensitive sections to improve the pipes made of the steel alloys mentioned and the application of these for corrosion protection known coating to extend to other types of stress.

Rohre der Erdöl- und Erdgasgewinnung werden zu Rohrsträngen miteinander verschraubt, wobei eine große Vorspannung (Flächenpressung im Gewinde) für die Aufnahme der Belastung (Eigengewicht, Bohrkraft, Gebirgsdruck) erzeugt wird. Unter dieser Vorspannung sind die Stränge auch wieder zu entschrauben und dies muß mehrfach oder sogar häufig erfolgen können, ohne daß die Rohre stellenweise miteinander kaltverschweißen (fressen). Diese Gefahr besteht grundsätzlich bei allen derartigen Rohren, die zum größten Teil aus unlegiertem Stahl und zu einem nicht so großen Anteil aus den genannten rostfreien Stahllegierungen bestehen. Wegen des großen Materialwertes sind die beschriebenen Störungen bei den Stahllegierungen besonders nachteilig.Pipes for the production of crude oil and natural gas are screwed together to form pipe strings, with a large one Preload (surface pressure in the thread) to absorb the load (dead weight, drilling force, rock pressure) is produced. Under this pretension, the strands are to be unscrewed again and this must be able to be carried out several times or even frequently without the pipes being cold-welded to one another in places (Wolf down). This danger exists in principle with all such pipes, most of which are made of unalloyed Consist of steel and, to a lesser extent, of the aforementioned stainless steel alloys. Because of the great value of the material, the disturbances described are particular to steel alloys disadvantageous.

Weiterhin besteht die Aufgabe deswegen darin, eine derartig erzeugte Beschichtung als Gleitmittel auf Flächen anzuwenden, die unter großer Pressung gegeneinander gleiten. Hierbei spielt das Korrosionspotential der Bohrlochmedien keine Rolle, da die Rohre aus Korrosionsangriffen wiederstehenden Stahllegierungen bestehen. Furthermore, the task is therefore to use a coating produced in this way as a lubricant on surfaces apply that slide against each other under great pressure. This is where the corrosion potential plays a role the borehole media is irrelevant, as the pipes are made of steel alloys that are resistant to corrosion.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Anwendung des Verfahrens mit den sich insgesamt aus dem Patentanspruch 1 ergebenden Mericialen.This object is achieved according to the invention by using the method with the whole Mericialen resulting from patent claim 1.

Auch wenn an sich bekannt ist, die Haftfestigkeit von Metallüberzügen durch Zwischenschichten zu verbessern, so ist die hier vorgeschlagene Werkstoffkombination für Gewinde nicht bekanntEven if it is known per se, the adhesive strength of The combination of materials proposed here is to improve metal coatings with intermediate layers not known for thread

Zur Lösung der Aufgabe trägt außerdem bei, daß die mit Zinnüberzug versehenen Werkstücke bei einer Temperatur zwischen ca. 150° und ca. 200° C (unterhalb des Zinnschmelzpunktes) bei 120—30 Minuten getempert werden, wodurch der beim elektrolytischen Verzinnen vom Werkstück aufgenommenen Wasserstoff ausgetrieben wird. Die Wasserstoffaufnahme ist nachteilig; andererseits jedoch unvermeidlich und tritt auch dann ein, wenn beim Verzinnen mit hoher Stromausbeute gearbeitet wird.To solve the problem also contributes that the tin-coated workpieces in a Temperature between approx. 150 ° and approx. 200 ° C (below the tin melting point) can be tempered for 120-30 minutes, which is the case with electrolytic tin plating hydrogen absorbed by the workpiece is expelled. The hydrogen uptake is disadvantageous; on the other hand, however, unavoidable and also occurs when working with a high current yield during tinning will.

Die Erfindung besteht außerdem darin, daß das Verfahren allein auf Muffengewinde und die Anschlagschulterfläche und die Dichtfläche von der Art Metall auf Metall angewandt wird. Für den praktischen Fall, daß die Rohre mit Außengewinde versehen sind und durch Muffen miteinander verschraubt werden, ist vorgesehen, allein die Muffen mindestens auf der gesamten Innenfläche in der angegebenen Weise mit Metallüberzügen zu versehen.The invention also consists in the fact that the method only applies to socket threads and the stop shoulder surface and the metal-to-metal type sealing surface is applied. In the practical case that the pipes are provided with external threads and are screwed together with sleeves, it is provided, only the sleeves at least on the entire inner surface in the specified manner with metal coatings to provide.

Der Unteranspruch betrifft schließlich die Anwendung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 auf alle Muffengewinde eines Rohrstranges aus Gewinderohren für die Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie, dessen Zapfengewinde in bekannter Weise phosphatiert und eloxiert sind.The dependent claim finally relates to the application of the method according to claim 1 to all socket threads a pipe string made of threaded pipes for the oil and gas extraction industry, its spigot thread are phosphated and anodized in a known manner.

Dabei ist es gleichgültig, ob die Rohre direkt miteinander oder mittels Muffen oder Nippel und ggf. unter Zwischenschaltung von mit den Rohrenden verbundenen Verdickungen oder Erweiterungen, sogenannten Vei oindern, miteinander verschraubt sind.It does not matter whether the pipes are directly connected to one another or by means of sleeves or nipples and, if necessary, underneath Interposition of thickenings or extensions connected to the pipe ends, so-called Vei oinder, are screwed together.

Ein derartiger Rohrstrang kann der Ausfutterung der Erdbohrung dienen, Gestänge des Erdbohrers sein und der Bohrspülung dienen, der Gas- oder ölförderung oder anderen Zwecken dienen. Einschließlich dem Verbinden des Zubehörs mit den Rohrsträngen. Es kommt allein darauf an, daß mindestens von einem Teil der Gewinde jeweils eines der zusammenwirkenden Gewinde, vorzugsweise alle Muffengewinde erfindungsgemäß behandelt sind.Such a pipe string can be used for lining the earth borehole, rods of the earth auger and serve for drilling fluid, gas or oil production or other purposes. Including connecting of the accessories with the pipe strings. All that matters is that at least some of the Thread of one of the interacting threads, preferably all of the socket threads according to the invention are treated.

Die Anwendung wird nachstehend beispielsweise an der Behandlung von Gewindemuffen näher erläutert.The application is explained in more detail below for the treatment of threaded sockets, for example.

Das Ausgangsprodukt sind Rohrabschnitte aus rostfreien Stahllegierungen, die auf die gewünschte mechanische Festigkeit vergütet und auf die endgültige Form der Muffe spanabhebend bearbeitet werden, insbesondere mit Gewinde versehen sind. Die Muffe wird in folgender Reihenfolge ohne die dazwischen erforderli-The starting product consists of pipe sections made of stainless steel alloys, which have the desired mechanical properties Strength remunerated and machined to the final shape of the sleeve, in particular are threaded. The socket is installed in the following order without the intervening

chen Spül- und Trocknungsvorgänge zu nennen im Tauchverfahren alkalisch heiß entfettet, in einem verdünnten Salzsäure-, Salpetersäuregemisch oberflächenakiiviert und (innenseitig) stromlos in einem Nickel-Ionen enthaltenden Bad mit einer bis etwa 1 um dicken Nickelschicht versehen, was in Abhängigkeit der Badkonzentration in einer Tauchzeit von einigen Sekunden erfolgtTo name a few rinsing and drying processes in the immersion process, alkaline hot, degreased, in a diluted Hydrochloric acid and nitric acid mixture surface-activated and (inside) electroless in a nickel ion containing bath provided with a nickel layer up to about 1 .mu.m thick, depending on the bath concentration takes place in a diving time of a few seconds

Die daran anschließende (innenseitige) elektroiytische Verzinnung kann in einem sauren oder alkalischen Bad erfolgen. Es wird angestrebt, bei kurzer Tauchzeit mit hoher Stromausbeute zu arbeiten und in wenigen Sekunden eine Schichtdicke von etwa 10 μπι bis allenfalls das Doppelte zu erreichen.The subsequent (inside) electrolytic Tinning can be done in an acidic or alkaline bath. It is aimed at with a short dive time to work with a high current efficiency and in a few seconds a layer thickness of about 10 μπι at most to achieve double that.

Die Muffe wird dann bei ca. 150° C etwa ein bis zwei Stunden an Luft ausgelagert Zum Aufschmelzen der Zinnschicht wird die Muffe auf 200° C bis 210° C vorgewärmt und von dieser Vorwärmung für z. B. 10 Sekunden auf etwa 250° oder für 5 Sekunden auf etwa 280° C erhitzt und danach mindestens unter den Schmelzpunkt des Zinns rasch abgekühlt. Für das Vorwärmen, das Erhitzen und das Abschrecken, wird die Muffe in Flüssigkeitsbäder, z. B. Salzbäder, getauchtThe sleeve is then about one to two at about 150 ° C Hours of exposure to air To melt the tin layer, the socket is preheated to 200 ° C to 210 ° C and from this preheating for z. B. 10 seconds to about 250 ° or for 5 seconds to about 280 ° C heated and then rapidly cooled to at least below the melting point of tin. For preheating, heating and quenching, the sleeve is immersed in liquid baths, e.g. B. salt baths, submerged

Durch das Aufschmelzen wird infolge der Oberflächenspannung des flüssigen Zinns der Überzug an den Kanten des Gewindeprofils teilweise abgezogen und läuft — durchaus erwünscht — auf den Flächen des Gewindeprofils, wozu auch die tragenden beim Verschrauben und Lösen gegeneinander gleitenden Flächen gehören, zusammen. ·As a result of the melting process, the surface tension of the liquid tin creates the coating on the Edges of the thread profile partially peeled off and runs - quite desirable - on the surfaces of the Thread profile, including the load-bearing surfaces that slide against each other when screwing and loosening belong together. ·

Die danach gereinigte Muffe kann dann zur Verbesserung des Haftens von SchirJermiK'Jn noch oxaliert werden und wird dann zur Verschraubung in üblicher Weise eingefettet Bei Verschraubungsv ;suchen haben weder die lediglich verzinnten noch die zusätzlich oxaiierten Muffen bei zigfacher Kraftverschraubungen bis zur Muffenfestigkeit keinerlei Freßerscheinungen im Gewinde gezeigt.The socket cleaned afterwards can then be used for improvement the adhesion of SchirJermiK'Jn is still oxalated and is then greased in the usual way for screwing neither the merely tinned nor the additionally oxaiized sleeves with tens of power screw connections up to No seizure phenomena were shown in the thread for the strength of the socket.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anwendung eines Verfahrens zum elektrolytischen Verzinnen, das aus den Verfahrensschritten Reinigen, Entfetten, Beizen mit einer schwachen Säure oder einem Säuregemisch, stromlosem Vernickeln, elektrolytischem Verzinnen und kurzzeitigem Aufschmelzen und Abkühlen der Verzinnung besteht, auf Gewinde an Rohren und/oder Muffen und ggfl. deren Anschlagschulterflächen und Dichtflächen aus Cr-, Cr-Mo- oder Cr-Ni-Mo-legiertem rostfreiem Stahl für die Erdöl- und Erdgasgewinnung, wobei bei der Vernickelung Schichtdicken bis zu etwa 1 μπι erzeugt werden und beim Aufschmelzen und Abkühlen die Gegenstände bei einer Temperatur zwischen 1500C und 2000C für 120 bis 30 Minuten gelagert werden und von dieser Temperatur für Sekunden zum Aufschmelzen des Zinnüberzuges aufgeheizt und von dieser Temperatur abgeschreckt werden.1. Use of a process for electrolytic tinning, which consists of the process steps cleaning, degreasing, pickling with a weak acid or a mixture of acids, electroless nickel plating, electrolytic tinning and brief melting and cooling of the tinning, on threads on pipes and / or sleeves and, if necessary, . whose stop shoulder surfaces and sealing surfaces made of Cr, Cr-Mo or Cr-Ni-Mo alloyed stainless steel for oil and natural gas production, with layer thicknesses of up to about 1 μm being generated during the nickel plating and the objects during melting and cooling Temperature between 150 0 C and 200 0 C are stored for 120 to 30 minutes and heated from this temperature for seconds to melt the tin coating and quenched from this temperature. 2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf alle Muffengewinde eines Rohrstranges aus Gewinderohren für die Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie, dessen Zapfengewinde in bekannter Weise phosphatiert und eloxiert sind.2. Application of the method according to claim 1 to all socket threads of a pipe string made of threaded pipes for the petroleum and natural gas extraction industry, its spigot thread in a known manner are phosphated and anodized.
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