RU2284368C1 - Method of forming protective diffusion coat on external and internal surfaces of tube and its threaded parts and oil well tubing - Google Patents
Method of forming protective diffusion coat on external and internal surfaces of tube and its threaded parts and oil well tubing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284368C1 RU2284368C1 RU2005116636/02A RU2005116636A RU2284368C1 RU 2284368 C1 RU2284368 C1 RU 2284368C1 RU 2005116636/02 A RU2005116636/02 A RU 2005116636/02A RU 2005116636 A RU2005116636 A RU 2005116636A RU 2284368 C1 RU2284368 C1 RU 2284368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc
- copper
- mixture
- diffusion
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу изготовления и конструкции труб нефтяного сортамента, используемых преимущественно при обустройстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно насосно-компрессорных труб (НКТ) диаметром 60-114 мм, обсадных труб диаметром 114-508 мм и других.The invention relates to a method for the manufacture and construction of oil range pipes, used primarily for the arrangement and operation of oil and gas wells, namely tubing pipes with a diameter of 60-114 mm, casing pipes with a diameter of 114-508 mm and others.
Трубы нефтяного сортамента в трубной колонне должны отвечать требованиям высокой устойчивости против коррозии и условию хорошей многократной свинчиваемости.Oil pipes in the tubing string must meet the requirements of high resistance to corrosion and the condition of good multiple make-up.
Известно, что по трубам нефтяного сортамента транспортируется под большим давлением многокомпонентная нефтесодержащая среда, состоящая из нефти, газа, воды и различных примесей, в виде взвешенных твердых частиц, под действием которых происходит интенсивная коррозия и абразивный износ металла труб и муфт. При этом наиболее интенсивно идут процессы коррозии и эрозионного износа в зоне резьбовых соединений труб, что приводит к размыву резьбы, нарушению герметичности резьбового соединения «труба-муфта» и в конечном итоге к разгерметизации колонн труб и остановке скважин.It is known that a multicomponent oil-containing medium consisting of oil, gas, water and various impurities, in the form of suspended solids, under the influence of which intense corrosion and abrasive metal wear of pipes and couplings is transported under high pressure pipes, is transported under high pressure. At the same time, corrosion and erosion wear occur most intensively in the area of pipe threaded joints, which leads to erosion of the thread, violation of the tightness of the threaded pipe-to-coupling connection and, ultimately, to depressurization of pipe columns and shutdown of wells.
Известно применение оцинкованных труб, в которых резьбовые участки подвергают специальной термической обработке. В этом случае после термической обработки резьбовых участков образуется структурно-однородное цинковое покрытие, (см., например, Проскуркин Е.В., Горбунов Н.С. Диффузионные цинковые покрытия. М.: Металлургия, 1972, с.248).It is known to use galvanized pipes in which threaded sections are subjected to special heat treatment. In this case, after heat treatment of the threaded sections, a structurally uniform zinc coating is formed, (see, for example, Proskurkin EV, Gorbunov NS Diffusion zinc coatings. M: Metallurgy, 1972, p. 248).
Недостатком такой трубы является низкая твердость полученного цинкового покрытия, ведущая к быстрому износу резьбового соединения трубы.The disadvantage of such a pipe is the low hardness of the obtained zinc coating, leading to rapid wear of the threaded pipe joint.
Наиболее близким аналогом к предложенному способу является способ получения защитного диффузионного покрытия на резьбовых участках стальной трубы и примыкающих к ним поверхностях, включающий обработку резьбовых участков путем изотермической выдержки в диффузионной смеси, содержащей металлический порошок и порошок инертного наполнителя, и последующее охлаждение на воздухе (RU 2221898 С2, МПК 8 С 23 С 10/34, 20.01.2004, с.3, абзац 3, 5 снизу, формула).The closest analogue to the proposed method is a method of obtaining a protective diffusion coating on the threaded sections of the steel pipe and adjacent surfaces, including processing the threaded sections by isothermal exposure in a diffusion mixture containing a metal powder and an inert filler powder, and subsequent cooling in air (RU 2221898 C2, IPC 8 C 23 C 10/34, 01/20/2004, p.3, paragraph 3, 5 below, formula).
Задачей изобретения является получение защитного покрытия на резьбовых участках насосно-компрессорных, бурильных и др. труб, обеспечивающего повышение коррозионной стойкости и герметичности резьбовых участков насосно-компрессорных труб.The objective of the invention is to obtain a protective coating on the threaded sections of tubing, drill and other pipes, providing increased corrosion resistance and tightness of the threaded sections of the tubing.
Поставленная задача решается за счет того, что при осуществлении предлагаемого способа получения защитного диффузионного покрытия на резьбовых участках стальной трубы и примыкающих к ним поверхностях, включающего обработку резьбовых участков путем изотермической выдержки в диффузионной смеси, содержащей металлический порошок и порошок инертного наполнителя, и последующее охлаждение на воздухе. Согласно данному изобретению используют диффузионную смесь, содержащую металлический порошок, состоящий из смеси порошков цинка, меди и алюминия зернистостью 0,1-0,5 мм и инертный наполнитель, при следующем содержании компонентов в диффузионной смеси, мас.%: цинк 25-40, медь 0,045-0,075, алюминий 0,175-0,225, инертный наполнитель - остальное. В качестве инертного наполнителя используют глинозем или кварцевый песок с зернистостью 0,15-0,7 мм. Изотермическую выдержку проводят в течение 1,0-3,0 часов при температуре 440±10°С с получением защитного покрытия толщиной 30-80 мкм, содержащего следующие компоненты, мас.%: железо 6-15, цинк 84,1-93,4, медь 0,4-0,6, алюминий 0,2-0,3. Полученное покрытие имеет микротвердость, определенную по методу восстановленного отпечатка четырехгранной пирамиды (по Виккерсу), в пределах 4500-5250 МПа.The problem is solved due to the fact that when implementing the proposed method for obtaining a protective diffusion coating on the threaded sections of the steel pipe and adjacent surfaces, including processing the threaded sections by isothermal exposure in a diffusion mixture containing metal powder and an inert filler powder, and subsequent cooling to in the air. According to this invention, a diffusion mixture is used containing a metal powder consisting of a mixture of zinc, copper and aluminum powders with a grain size of 0.1-0.5 mm and an inert filler, with the following components in the diffusion mixture, wt.%: Zinc 25-40, copper 0.045-0.075, aluminum 0.175-0.225, inert filler - the rest. Alumina or quartz sand with a grain size of 0.15-0.7 mm is used as an inert filler. Isothermal exposure is carried out for 1.0-3.0 hours at a temperature of 440 ± 10 ° C to obtain a protective coating with a thickness of 30-80 microns, containing the following components, wt.%: Iron 6-15, zinc 84.1-93, 4, copper 0.4-0.6, aluminum 0.2-0.3. The resulting coating has a microhardness, determined by the method of the reconstructed imprint of the tetrahedral pyramid (according to Vickers), in the range of 4500-5250 MPa.
Кроме того, поставленная задача решается за счет того, что перед заполнением контейнера диффузионной смесью, смесь перемешивают для придания ее частицам скатанной формы. Это позволяет обеспечить надежный отвод газов при проведении процесса создания защитного диффузионного покрытия.In addition, the task is solved due to the fact that before filling the container with a diffusion mixture, the mixture is mixed to give its particles a rolled shape. This allows for reliable gas removal during the process of creating a protective diffusion coating.
Задача по созданию насосно-компрессорной трубы с защитным покрытием, содержащей корпус с по меньшей мере одним участком резьбы с защитным покрытием, полученным способом, включающим обработку резьбовых участков и примыкающих к ним поверхностей путем изотермической выдержки в диффузионной смеси, содержащей металлический порошок и порошок инертного наполнителя, и последующее охлаждение на воздухе. Согласно данному изобретению используют диффузионную смесь, содержащую металлический порошок, состоящий из смеси порошков цинка, меди и алюминия зернистостью 0,1-0,5 мм и инертный наполнитель, при следующем содержании компонентов в диффузионной смеси, мас.%: цинк 25-40, медь 0,045-0,075, алюминий 0,175-0,225, инертный наполнитель - остальное. В качестве инертного наполнителя используют глинозем или кварцевый песок с зернистостью 0,15-0,7 мм. Изотермическую выдержку проводят в течение 1,0-3,0 часов при температуре 440±10°С с получением защитного покрытия толщиной 30-80 мкм, содержащего следующие компоненты, мас.%: железо 6-15, цинк 84,1-93,4, медь 0,4-0,6, алюминий 0,2-0,3. Полученное покрытие имеет микротвердость, определенную по методу восстановленного отпечатка четырехгранной пирамиды (по Виккерсу), в пределах 4500-5250 МПа.The task of creating a tubing with a protective coating, comprising a housing with at least one thread portion with a protective coating, obtained by a method comprising treating threaded sections and adjacent surfaces by isothermal exposure in a diffusion mixture containing metal powder and an inert filler powder , and subsequent cooling in air. According to this invention, a diffusion mixture is used containing a metal powder consisting of a mixture of zinc, copper and aluminum powders with a grain size of 0.1-0.5 mm and an inert filler, with the following components in the diffusion mixture, wt.%: Zinc 25-40, copper 0.045-0.075, aluminum 0.175-0.225, inert filler - the rest. Alumina or quartz sand with a grain size of 0.15-0.7 mm is used as an inert filler. Isothermal exposure is carried out for 1.0-3.0 hours at a temperature of 440 ± 10 ° C to obtain a protective coating with a thickness of 30-80 microns, containing the following components, wt.%: Iron 6-15, zinc 84.1-93, 4, copper 0.4-0.6, aluminum 0.2-0.3. The resulting coating has a microhardness, determined by the method of the reconstructed imprint of the tetrahedral pyramid (according to Vickers), in the range of 4500-5250 MPa.
Технический результат от применения предложенного способа нанесения защитного диффузионного покрытия на резьбовые участки и примыкающие к ним поверхности насосно-компрессорных и обсадных труб, а также от применения указанных труб с описанным защитным покрытием заключается в увеличении срока службы труб и, как следствие, в повышении производительности и снижении стоимости работ при газонефтедобыче.The technical result from the application of the proposed method for applying a protective diffusion coating to threaded sections and adjacent surfaces of tubing and casing pipes, as well as from the use of these pipes with the described protective coating, is to increase the service life of pipes and, as a result, to increase productivity and reducing the cost of gas and oil production.
Защитное покрытие с указанным выше составом не склонно к старению, что свойственно защитным слоям из полимерных материалов, растрескиванию, характерному для стеклоэмалевых и силикатных материалов, а также менее подвержено разрушению слоя за счет потери атомов цинка из-за возникновения гальванической пары Fe-Zn, чем при создании защитного железоцинкового покрытия, в эксплуатационных условиях играет роль твердой смазки для резьбовой пары «муфта-труба».The protective coating with the above composition is not prone to aging, which is characteristic of protective layers made of polymeric materials, cracking characteristic of glass enamel and silicate materials, and is also less prone to destruction of the layer due to the loss of zinc atoms due to the formation of a Fe-Zn galvanic pair than when creating a protective iron-zinc coating, under operating conditions it plays the role of a solid lubricant for a threaded couple “pipe-to-pipe”.
Для получения защитного покрытия на резьбовой поверхности стальной бурильной трубы резьбовые участки стальной трубы и примыкающие к ним поверхности помещают в контейнеры с диффузионной смесью. Диффузионная смесь состоит из смеси цинкового, медного и алюминиевого порошка зернистостью 0,1-0,5 мм и инертного наполнителя - кварцевого песка или глинозема зернистостью 0,15-0,70 мм.To obtain a protective coating on the threaded surface of the steel drill pipe, the threaded sections of the steel pipe and adjacent surfaces are placed in containers with a diffusion mixture. The diffusion mixture consists of a mixture of zinc, copper and aluminum powder with a grain size of 0.1-0.5 mm and an inert filler - quartz sand or alumina with a grain size of 0.15-0.70 mm.
Приготавливают диффузионную смесь, содержащую смесь металлических порошков и инертного наполнителя, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Prepare a diffusion mixture containing a mixture of metal powders and an inert filler, in the following ratio of components, wt.%:
Сначала приготавливают смесь металлических порошков перемешиванием в мешалке для получения скатанной формы частиц и просеивают через сито с размером ячейки 0,5 мм. Инертный наполнитель перемешивают и просеивают отдельно через сито с размером ячейки 0,7 мм. Затем обе составляющие части диффузионной смеси объединяют и вновь перемешивают. Стальную трубу с резьбовыми концами и примыкающими к ним поверхностями, помещенными в контейнеры с диффузионной смесью, загружают в печь и производят покрытие защитным слоем путем изотермической выдержки при температуре 440±10°С в течение от 1,0 до 3,0 часов с последующим охлаждением на воздухе.First, a mixture of metal powders is prepared by stirring in a mixer to obtain a rolled particle shape and sieved through a sieve with a mesh size of 0.5 mm The inert filler is mixed and sieved separately through a sieve with a mesh size of 0.7 mm Then both components of the diffusion mixture are combined and mixed again. A steel pipe with threaded ends and adjacent surfaces placed in containers with a diffusion mixture is loaded into the furnace and coated with a protective layer by isothermal exposure at a temperature of 440 ± 10 ° C for 1.0 to 3.0 hours, followed by cooling on air.
В зависимости от температуры, размеров трубы, времени выдержки и других параметров поверхность защитного покрытия будет содержать следующие компоненты, мас.%: железо 6-15, цинк 84,1-93,4, медь 0,4-0,6, алюминий 0,2-0,3. Толщина покрытия в зависимости от времени изотермической выдержки может быть получена в пределах от 30 до 80 мкм.Depending on the temperature, pipe dimensions, holding time and other parameters, the surface of the protective coating will contain the following components, wt.%: Iron 6-15, zinc 84.1-93.4, copper 0.4-0.6, aluminum 0 , 2-0.3. The coating thickness depending on the time of isothermal exposure can be obtained in the range from 30 to 80 microns.
Содержание ингредиентов и режим выполнения процесса приведен в табл.1.The content of ingredients and the mode of the process are given in table 1.
В таблице 2 приведены результаты измерения микротвердости поверхностного защитного слоя для различных материалов.Table 2 shows the results of microhardness measurements of the surface protective layer for various materials.
Измерение микротвердости проводили вдавливанием алмазных наконечников по ГОСТ 9450-76 «Измерение стандарт микротвердости вдавливанием алмазных наконечников». Настоящий стандарт определяет измерение микротвердости металлов и сплавов методом восстановленного отпечатка четырехгранной пирамидой с квадратным основанием (по Виккерсу). Этот метод является стандартным при измерении защитных слоев, в частности из железоцинкового покрытия. Нагрузка на индентор при измерении микротвердости составляла 10 г.The microhardness was measured by indentation of diamond tips according to GOST 9450-76 “Measurement of the standard of microhardness by indentation of diamond tips”. This standard defines the measurement of the microhardness of metals and alloys by the method of reconstructed imprint of a tetrahedral pyramid with a square base (according to Vickers). This method is standard when measuring protective layers, in particular from a zinc-zinc coating. The load on the indenter when measuring the microhardness was 10 g.
Таким образом, изготовленная в соответствии с предлагаемым способом насосно-компрессорная или бурильная труба позволяет получить заявленный технический результат, заключающийся в увеличении срока службы, производительности и снижении стоимости работ при нефтегазодобыче.Thus, manufactured in accordance with the proposed method, the tubing or drill pipe allows you to get the claimed technical result, which consists in increasing the service life, productivity and reducing the cost of oil and gas production.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005116636/02A RU2284368C1 (en) | 2005-06-01 | 2005-06-01 | Method of forming protective diffusion coat on external and internal surfaces of tube and its threaded parts and oil well tubing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005116636/02A RU2284368C1 (en) | 2005-06-01 | 2005-06-01 | Method of forming protective diffusion coat on external and internal surfaces of tube and its threaded parts and oil well tubing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2284368C1 true RU2284368C1 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=37436511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005116636/02A RU2284368C1 (en) | 2005-06-01 | 2005-06-01 | Method of forming protective diffusion coat on external and internal surfaces of tube and its threaded parts and oil well tubing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2284368C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608454C1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-01-18 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Coated coupling device for operation in gas and oil wells |
-
2005
- 2005-06-01 RU RU2005116636/02A patent/RU2284368C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608454C1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-01-18 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Coated coupling device for operation in gas and oil wells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6893978B2 (en) | Manufacturing method of threaded joints for pipes and threaded joints for pipes | |
DE60005416T2 (en) | Thermal spray coating for valve seats and valve slide | |
FI88910B (en) | FOER REFRIGERATION FOR ENCLOSURE RESISTANCE AND CORROSION CHARACTERISTICS, KERAMISK KROMOXIDBELAEGGNING | |
EP2650398B1 (en) | Spray powder with a superferritic iron base compound and a substrate, in particular brake disc with a thermal spray coating | |
WO2012168139A1 (en) | Tungsten-carbide-based spray powder, and a substrate with a tungsten-carbide-based thermally sprayed layer | |
KR20140060237A (en) | Chromium-free silicate-based ceramic compositions | |
CN104043821B (en) | Resistant corrosion-resistant spray-coating powder and preparation method thereof | |
US20040105998A1 (en) | Corrosion resistant poly-metal diffusion coatings and a method of applying same | |
CN112126892A (en) | Multi-element alloy co-permeation agent for improving wear resistance of steel and application thereof | |
Kalsi et al. | Performance of cold spray coatings on Fe-based superalloy in Na2SO4–NaCl environment at 900 C | |
Li et al. | Effect of heat treatment on the microstructure, mechanical property and tribological property of plasma-sprayed high temperature lubricating composite coating from nanostructured powder | |
CN102505117B (en) | Manufacturing method for ceramic-lined composite steel pipe | |
RU2284368C1 (en) | Method of forming protective diffusion coat on external and internal surfaces of tube and its threaded parts and oil well tubing | |
US9027249B2 (en) | Method for producing a lead-free sliding bearing | |
DE69924452T2 (en) | High temperature corrosion and abrasion resistant coated part and manufacturing process | |
DE19711756A1 (en) | Coating light metal alloy workpiece | |
RU2244094C1 (en) | Connecting sleeve for oil assortment pipes and method for applying iron-zinc cover at threaded portions | |
Barykin et al. | Effect of the structure of babbit B83 on the intensity of wear of tribocouplings | |
JPWO2018074212A1 (en) | Threaded joint for pipe and method for manufacturing threaded joint for pipe | |
RU57413U1 (en) | BALL VALVE BALL VALVE | |
RU2785211C1 (en) | Method for applying thermodiffusion zinc coating onto steel pipes and steel pipe with said coating | |
CN110643918A (en) | Coating material for internal combustion engine cylinder, preparation method thereof and internal combustion engine cylinder | |
RU2383413C1 (en) | Modified zinc powder for thermo-diffusion zincing, procedure for application of coating and clutch with thermo-diffusion zinc coating | |
CN104120376A (en) | Corrosion-resistant roll and manufacturing method thereof | |
DE102004029070B4 (en) | Method of pouring an iron alloy blank into an aluminum casting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170602 |