專利名稱：不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼油管螺紋的表面處理技術(shù)，特別涉及一種提高不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面硬度和表面磷化的處理方法。達到提高不銹鋼油管螺紋抗粘扣能力。
背景技術(shù)：
油田采油管柱設(shè)置在數(shù)千米井下，由套管與套管接箍螺紋連接而成。采油管柱表面接觸的井液中含有二氧化碳、硫化氫、鹽酸鹽以及還原菌等腐蝕介質(zhì)，造成井下油管柱腐蝕。又因為井下水礦化程度高而導(dǎo)致油管柱表面結(jié)垢，產(chǎn)生垢下腐蝕。井下油管柱內(nèi)、外表面處于惡劣、腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境中。根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境選擇不同的油管材質(zhì)是有效解決油管柱腐蝕的方法。近兩年我國開始涉及不銹鋼油管的研究與生產(chǎn)，用于井下腐蝕較嚴(yán)重的地層。大家都很清楚，不銹鋼材料(13Cr)具有很好的抗腐蝕能力，但硬度低且較粘，其硬度不超過HB220。這樣不銹鋼材料制成的油管與不銹鋼材料制成的油管接箍螺紋連接旋緊時，易發(fā)生粘扣現(xiàn)象。如何提高不銹鋼油管接箍螺紋表面的硬度、磷化質(zhì)量，提高油管螺紋抗粘扣能力的問題，已經(jīng)成為擺在國內(nèi)油管生產(chǎn)廠家面前的技術(shù)難題。
根據(jù)專利查新，提高普通油管螺紋抗粘扣能力可采用渡銅、渡鋅等方法解決此問題，但在不銹鋼油管螺紋提高表面硬度、改善渡銅、渡鋅、磷化質(zhì)量、提高抗粘扣能力方面沒有任何記載。我們嘗試著用常規(guī)方法渡銅、渡鋅處理不銹鋼L80(13Cr)油管接箍，其結(jié)果很不理想，甚至一點抗粘扣能力都沒有提高，螺紋旋緊后，粘扣嚴(yán)重。查詢中國石油管材研究所和國內(nèi)幾家大的油管生產(chǎn)廠家，均無任何生產(chǎn)經(jīng)驗或處于研究階段。
中國專利公告號為1058758的發(fā)明專利，揭示了不銹鋼形成高強度奧氏體表面層的表面滲氮熱處理方法，經(jīng)在1000-1200℃之間溫度下滲氮，使接近成品形狀的不銹鋼零件表面部分富集溶解氮。氮通過固溶強化使所形成的表面層強度提高，提高耐磨性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼油管接箍螺紋表面處理方法，提高不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面硬度及磷化質(zhì)量，達到提高不銹鋼油管螺紋抗粘扣能力?？朔讳P鋼油管螺紋表面硬度不足、磷化質(zhì)量不過關(guān)造成的粘扣現(xiàn)象。使不銹鋼油管能推廣使用，減少油井采油管柱的銹蝕。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面處理，提高抗粘扣能力的制作方法包括以下步驟A、預(yù)處理去除不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面油污，清水沖洗干凈，烘干或自然干，對外表面進行遮蔽保護。
B、氮化處理不銹鋼油管接箍放置進氮化爐，進行氣體氮化，溫度530-610℃，時間8-12小時。
C、再處理去除不銹鋼油管接箍內(nèi)、外表面油污后，水清洗干凈，烘干或自然干。
D、活化處理將再處理后的不銹鋼油管接箍放在濃度為5-10％、溫度為50-80℃的鹽酸水溶液中浸漬2-8分鐘，取出清水洗后再用蒸餾水清洗。
E、磷化處理將活化后的不銹鋼油管接箍放入錳系磷化液的渡池中，磷化液濃度為25-35g/L，溫度為90-95℃，時間為30-40分鐘。
F、磷化后處理將磷化后的不銹鋼油管接箍烘干或吹干，浸油處理。
經(jīng)過檢驗，用本發(fā)明處理方法生產(chǎn)的不銹鋼油管接箍螺紋表面的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化油管接箍螺紋表面具有底層和表層的復(fù)合結(jié)構(gòu)；底層為鐵氮化合物或含碳的鐵氮化合物，層厚為120-200微米；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為15-25微米。
本發(fā)明的特點是經(jīng)本發(fā)明辦法處理的不銹鋼油管接箍螺紋表面具有不同于原材質(zhì)的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)。通過該方法處理后的接箍螺紋表面硬度提高，一般硬度在HV 600以上，磷化質(zhì)量達到要求。經(jīng)實驗其抗粘扣能力明顯提高，解決了不銹鋼油管接箍螺紋表面用常規(guī)方法不能解決的粘扣技術(shù)難題，填補了國內(nèi)生產(chǎn)不銹鋼油管的空白，達到了國際先進水平。
具體實施例方式利用本發(fā)明表面處理方法生產(chǎn)了30噸不銹鋼L80(13Cr)油管已在渤海油田投入井下使用。
對不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面處理方法是采取以下步驟進行的A、預(yù)處理去除不銹鋼L80(13Cr)油管接箍內(nèi)螺紋表面油污，清水沖洗干凈，烘干，外表面遮蔽保護。
B、氮化處理不銹鋼L80(13Cr)油管接箍放置進氮化爐，氮化爐的型號為LD50。進行氣體氮化，溫度580℃，時間11小時。
C、接箍再處理去除接箍內(nèi)、外表面油污，水清洗干凈，烘干。
D、活化處理將不銹鋼L80(13Cr)油管接箍放在濃度為8％、溫度為60℃的鹽酸溶液池中浸漬4分鐘，取出清水洗凈后再用蒸餾水清洗。
E、磷化處理將活化后的不銹鋼L80(13Cr)油管接箍放入錳系磷化液的渡池中，磷化液濃度為30g/L，溫度為95℃，時間為30分鐘。
F、磷化后處理將磷化后的不銹鋼L80(13Cr)油管接箍烘干，浸油保存處理。
經(jīng)過檢驗，本發(fā)明處理的不銹鋼L80(13Cr)油管接箍螺紋表面呈復(fù)合結(jié)構(gòu)。底層為鐵氮化合物，層厚為150微米，測硬度為HV628；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為21微米且均勻。能滿足不銹鋼L80(13Cr)油管接箍與不銹鋼L80(13Cr)油管端部螺紋旋緊，并且不粘扣的要求。在渤海油田投入井下使用，效果非常明顯。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面處理方法，提高不銹鋼油管接箍螺紋表面硬度、改善內(nèi)螺紋表面磷化質(zhì)量、提高抗粘扣能力，其特征在于不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面處理方法包括以下步驟A、預(yù)處理去除不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面油污，清水沖洗干凈，烘干或自然干，外表面保護；B、氮化處理不銹鋼油管接箍放置進氮化爐，進行氣體氮化，溫度530-610℃，時間8-12小時；C、接箍再處理去除接箍內(nèi)、外表面油污，水清洗干凈，烘干或自然干；D、活化處理將再處理后的不銹鋼油管接箍放在濃度為5-10％、溫度為50-80℃的鹽酸溶液中浸漬2-8分鐘，取出用清水洗后再用蒸餾水清洗干凈；E、磷化處理將活化后的不銹鋼油管接箍放入錳系磷化液的渡池中，磷化液濃度為25-35g/L，溫度為90-95℃，時間為30-40分鐘；F、磷化后處理將磷化后的不銹鋼油管接箍烘干或吹干，浸油處理。
2.一種不銹鋼油管接箍，其特征在于不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面具有底層和表層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的不銹鋼油管接箍，其特征在于不銹鋼油管接箍內(nèi)螺紋表面底層為鐵氮化合物，層厚為120-200微米；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為15-25微米。
4.如權(quán)利要求2所述的不銹鋼油管接箍，其特征在于不銹鋼油管接箍螺紋表面底層為含碳的鐵氮化合物，層厚為120-200微米；表層為錳系磷化液形成的錳系磷化膜，層厚為15-25微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高L80(13Cr)油管接箍螺紋抗粘扣能力的表面處理方法。首先利用氮化的方法在油管接箍螺紋表面形成鐵氮化合物或含碳的鐵氮化合物。其工藝流程為去除接箍表面油污－水清洗－烘干或吹干－外表面保護－氣體氮化－隨爐冷卻。然后利用磷化方法，在接箍螺紋表面形成均勻的磷化層。其工藝流程為清除表面油污－水清洗－弱腐蝕－水清洗－表面活化－磷化處理－水清洗－烘干或吹干－浸油。所得到的螺紋表面具有很強的抗粘扣能力。經(jīng)過該方法處理過的接箍，其抗粘扣能力高于API標(biāo)準(zhǔn)的要求，解決了我國在不銹鋼L80(13Cr)油管生產(chǎn)方面的抗粘扣技術(shù)難題，達到了國際先進水平，填補了國內(nèi)空白。
文檔編號C23G1/00GK1718992SQ20051008877
公開日2006年1月11日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者趙俊穎, 楊春艷, 張彥蘇 申請人:河北華北石油榮盛機械制造有限公司