專利名稱：封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置及磷化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆具螺紋磷化技術(shù)領(lǐng)域，確切地說涉及一種對無法實施整體浸入式熱
磷化的鉆具螺紋進行磷化處理的裝置和磷化方法。
背景技術(shù)：
在我國陸上油田，各管具公司(或管子站)對新加工接頭螺紋和鉆桿鉆鋌修扣后 的螺紋表面處理普遍使用鍍銅或冷磷化工藝。 一般性使用中能夠滿足實際需要。但是，鍍 銅工藝在提高螺紋耐磨和防粘扣性能方面，因現(xiàn)場涂鍍速度慢影響涂層厚度而效果不佳； 冷磷化工藝簡便，但磷化效果不及熱磷化。尤其是當需磷化的鉆具因體積大而無法放置在 室內(nèi)，只能在室外作業(yè)時更不能滿足冷磷化工藝的需要。冷磷化要求溫度為15攝氏度，我 國西北地區(qū)室外平均氣溫多數(shù)時間低于此；冷磷化工件從磷化液中取出后，鈍化過程仍在 進行，不可雨淋，也不宜在室外采用；作業(yè)方式為手工刷涂，對螺紋這樣的復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)，往 往刷涂不均勻。以上因素均對磷化結(jié)果有不良影響。 在對殼牌公司的鉆桿螺紋加工中，按照NS-1標準及美國格蘭特鉆桿螺紋修理授 權(quán)最低技術(shù)條件，要求對修理后的螺紋進行高溫熱磷化。高溫熱磷化的優(yōu)點是膜抗蝕力強、 結(jié)合力好，采用浸泡式工藝效果最佳。浸泡式適合對未與管體焊接、表面無污染的新鉆具接 頭磷化，因此被鉆具生產(chǎn)廠家廣泛采用。但對長度達10米，外表面和水眼內(nèi)有涂層、銹蝕等 雜質(zhì)污染的整體鉆桿，螺紋修理后如何進行熱磷化，目前沒有定型的裝置和設(shè)備。據(jù)了解， 目前國內(nèi)鉆具修理企業(yè)普遍采用開放噴淋式熱磷化，此方式因溫度恒定困難、藥液噴淋不 勻等問題，不是最佳的高溫熱磷化方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種適用于長度為IO米以上，外表面和水眼
內(nèi)有涂層、銹蝕等雜質(zhì)污染的整體鉆桿螺紋修理后進行熱磷化處理的封閉式循環(huán)加熱熱磷
化裝置，同時本發(fā)明提供了該裝置的磷化方法，本發(fā)明可控制溫度、壓力和流量對螺紋進行
半浸泡式磷化，解決了熱磷化中溫度恒定困難、藥液噴淋不勻的技術(shù)問題。 本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 —種封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，其特征在于包括流體加熱器、磷化池、加熱控 制器、噴頭、循環(huán)管路、橡膠擋圈和膠塞，所述流體加熱器和磷化池之間經(jīng)循環(huán)管路連接，噴 頭固定在磷化池上方，循環(huán)管路的出水口連接所述噴頭，鉆桿經(jīng)管架支承并設(shè)置在磷化池 上方，膠塞安裝在鉆桿水眼內(nèi)，橡膠擋圈套接在鉆桿接頭上，橡膠擋圈內(nèi)壁與所述噴頭外壁 緊密接觸，螺紋伸入至噴頭與橡膠擋圈形成的空腔內(nèi)，加熱控制器與流體加熱器連接。
所述磷化池為兩個，管架位于兩磷化池之間，鉆桿經(jīng)管架支承并水平放置在兩磷 化池之上。 所述噴頭的個數(shù)為六個，兩磷化池上方均各設(shè)有三個，噴頭在磷化池上方均勻排 列。
所述磷化池為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，雙層不銹鋼之間填充有保溫材料層，磷化池底部設(shè)有回水管線接口和廢液排放口。
封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置的磷化方法，其特征在于步驟如下 a、把橡膠擋圈套裝在鉆桿待磷化接頭一端，移動磷化池，使磷化池上方的噴頭外壁與橡膠擋圈內(nèi)壁緊密接觸； b、開啟循環(huán)管路閥門，啟動循環(huán)管路中的循環(huán)泵，待壓力升至0.8Mpa循環(huán)暢通時，啟動流體加熱器，當流體加熱器將磷化池中的磷化液加熱至95t:時，打開噴頭閥門，關(guān)小循環(huán)管路中的空載回液管閥門，進行磷化作業(yè)，磷化時間10-20分鐘；
c、磷化完成后，開大循環(huán)管路中的空載回液管閥門，關(guān)閉噴頭閥門，關(guān)閉流體加熱器，待磷化液液溫降至8(TC以下時關(guān)閉循環(huán)泵； 本方法進一步的技術(shù)方案是在a步驟前還有螺紋清潔和清洗步驟，先對鉆桿螺紋進行清潔處理，并對螺紋部位清洗干凈。 本方法進一步的技術(shù)方案是在a步驟前先用膠塞堵住鉆桿水眼。 本方法進一步的技術(shù)方案是在螺紋清潔和清洗步驟與安裝擋圈步驟之間，還要用
膠塞堵住鉆桿水眼。 本方法進一步的技術(shù)方案是在c步驟后還有如下步驟先對磷化后的鉆桿螺紋進行水洗處理，再取下橡膠擋圈和膠塞，然后對鉆桿螺紋進行干燥、檢驗和涂油處理。
本發(fā)明專利的有益效果表現(xiàn)在 1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用"流體加熱器和磷化池之間經(jīng)循環(huán)管路連接，噴頭固定在磷化池上方，循環(huán)管路的出水口連接所述噴頭，鉆桿經(jīng)管架支承并設(shè)置在磷化池上方，膠塞安裝在鉆桿水眼內(nèi)，橡膠擋圈套接在鉆桿接頭上，橡膠擋圈內(nèi)壁與所述噴頭外壁緊密接觸，螺紋伸入至噴頭與橡膠擋圈形成的空腔內(nèi)，加熱控制器與流體加熱器連接"形成封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，適用于對無法實施整體浸入式熱磷化的鉆具螺紋進行磷化處理，可以對整體鉆桿在水平放置下進行高溫熱磷化處理，尤其適于對長度為10米以上，外表面和水眼內(nèi)有涂層、銹蝕等雜質(zhì)污染的整體鉆桿螺紋修理后進行熱磷化處理，并可控制溫度、壓力和流量對螺紋進行半浸泡式磷化，解決了熱磷化中溫度恒定困難、藥液噴淋不勻的技術(shù)問題。 2、與現(xiàn)有技術(shù)中將整根鉆具浸泡磷化時需對管體做除銹、除污、脫脂等處理相比，本方案可免除這些工序，而直接對鉆具螺紋部分采用噴頭與橡膠擋圈形成的空腔進行噴淋和局部浸泡結(jié)合磷化，兼具噴淋式磷化和浸泡式磷化的主要優(yōu)點磷化處理時間短，成膜反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高，浸泡式磷化獲得的磷化膜結(jié)晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。噴頭的個數(shù)為六個，兩磷化池上方均各設(shè)有三個，噴頭在磷化池上方均勻排列。這樣就可一次性同時磷化3根鉆具共6個螺紋。 3、本方案體積小，藥液消耗少，封閉加熱，人員危害風險降低。操作簡單，可移動，適合各種廠區(qū)作業(yè)環(huán)境。 4、噴頭和橡膠擋圈配合形成一個近似封閉的小磷化池，鉆具螺紋在其中實現(xiàn)局部浸泡，解決了藥液噴淋不勻的問題。 5、本方法采用abc等磷化步驟，磷化方法簡單，在鉆桿水平放置的情況下，通過磷化池、流體加熱器、噴頭、橡膠擋圈等組件配合，實現(xiàn)了對螺紋噴淋和局部浸泡結(jié)合磷化。避
4免了噴淋式磷化溫度恒定困難、藥液噴淋不勻的缺點；避免了浸泡式磷化占地大、耗能高、需對管體進行除銹、除污、脫脂等處理的缺點。解決了鉆具修理企業(yè)對舊鉆具修理后進行高溫熱磷化的常見問題。


下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明，其中
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為磷化方法的工藝流程圖
圖中標記 1 、流體加熱器，2、磷化池，3、球閥，4、噴頭，5、循環(huán)管路，6、橡膠擋圈，7、膠塞，8、管架，9、鉆桿。
具體實施方式
實施例1 參照說明書附圖l，本發(fā)明公開了一種封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，包括流體加熱器1、磷化池2、加熱控制器、噴頭4、循環(huán)管路5、橡膠擋圈6和膠塞7，所述流體加熱器1和磷化池2之間經(jīng)循環(huán)管路5連接，噴頭4固定在磷化池2上方，循環(huán)管路5的出水口連接所述噴頭4，鉆桿9經(jīng)管架8支承并設(shè)置在磷化池2上方，膠塞7安裝在鉆桿9水眼內(nèi)，橡膠擋圈6套接在鉆桿9接頭上，橡膠擋圈6內(nèi)壁與所述噴頭4外壁緊密接觸，螺紋伸入至噴頭4與橡膠擋圈6形成的空腔內(nèi)，加熱控制器與流體加熱器1連接。所述磷化池2為兩個，管架8位于兩磷化池2之間，鉆桿9經(jīng)管架8支承并水平放置在兩磷化池2之上。所述噴頭4的個數(shù)為六個，兩磷化池2上方均各設(shè)有三個，噴頭4在磷化池2上方均勻排列。所述磷化池2為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，雙層不銹鋼之間填充有保溫材料層，磷化池2底部設(shè)有回水管線接口和廢液排放口。
實施例2 本發(fā)明的一較佳具體實施方式
如下 雙層不銹鋼磷化池2，夾層中填充保溫材料，池底有回水管線接口和廢液排放口 。流體加熱器1和循環(huán)管路5均采用市售的具有耐酸、耐高溫功能流體加熱器1和循環(huán)管路5，可在半小時內(nèi)將藥液加熱至97攝氏度，藥液通過循環(huán)管路5在流體加熱器1和磷化池2之間循環(huán)使用。加熱控制器采用市售的加熱控制器，由電控柜和溫控系統(tǒng)兩部分組成，溫控系統(tǒng)可設(shè)置加熱時間、溫度，溫度達到設(shè)定后自動停止加熱，系統(tǒng)壓力、溫度、流量異常時自動切斷加熱電源并發(fā)出聲音和燈光警報。根據(jù)磷化鉆具的接頭外徑和水眼內(nèi)徑制作橡膠擋圈6和膠塞7，作業(yè)時，將橡膠擋圈6緊密固定在鉆具需磷化一端，防止藥液噴濺；用膠塞7堵住水眼，防止藥液流失和水眼內(nèi)的雜質(zhì)進入磷化池2。不銹鋼噴頭4，作業(yè)時，噴頭4罩在螺紋外，前端與橡膠擋圈6接觸，形成一個空腔，藥液噴出后在此空腔內(nèi)一定程度積存，對螺紋形成浸泡。 磷化池2，噴頭4固定在磷化池2上，通過循環(huán)管路5與流體加熱器1連接；
流體加熱器1及加熱控制器，開啟后可對磷化池2內(nèi)的藥液循環(huán)加熱到指定的溫度；
待磷化的鉆桿9螺紋，磷化前將橡膠擋圈6固定在鉆桿9接頭上，并用膠塞7堵住鉆桿9水眼，移動磷化池2，使噴頭4與鉆桿9前端的橡膠擋圈6緊密接觸，形成一個可浸泡螺紋的空腔，待藥液配比和加熱達標后，實施磷化。
操作過程如下 1.用水眼堵塞器即膠塞7堵塞鉆桿9水眼。把橡膠擋圈6裝在鉆桿9待磷化接頭一端，移動磷化池2，使磷化噴頭4與橡膠擋圈6緊密接觸。
2.開啟循環(huán)管路5閥門。 3.啟動循環(huán)管路5中的循環(huán)泵，待壓力升至0. 8Mpa循環(huán)通暢時，啟動加熱器。 4.當磷化液加熱至95t:時，打開磷化噴頭4閥門，關(guān)小循環(huán)管路5中的空載回液
管閥門，進行磷化作業(yè)。 5.熱磷化時間10 20分鐘。 6.磷化完成后，開大空載回液管閥門，關(guān)閉磷化噴頭4閥門。
7.關(guān)閉加熱器，待液溫降至8(TC以下時關(guān)閉循環(huán)泵。
實施例3 本方法的具體磷化步驟如下 a、把橡膠擋圈6套裝在鉆桿9待磷化接頭一端，移動磷化池2，使磷化池2上方的噴頭4外壁與橡膠擋圈6內(nèi)壁緊密接觸； b、開啟循環(huán)管路5閥門，啟動循環(huán)管路5中的循環(huán)泵，待壓力升至0. 8Mpa循環(huán)暢通時，啟動流體加熱器1，當流體加熱器1將磷化池2中的磷化液加熱至95t:時，打開噴頭4閥門，關(guān)小循環(huán)管路5中的空載回液管閥門，進行磷化作業(yè)，磷化時間10-20分鐘；
c、磷化完成后，開大循環(huán)管路5中的空載回液管閥門，關(guān)閉噴頭4閥門，關(guān)閉流體加熱器l，待磷化液液溫降至8(TC以下時關(guān)閉循環(huán)泵。
實施例4 作為本方法的一較佳實施方式，在實施例3的基礎(chǔ)上，參照說明書附圖2，在a步驟前還有螺紋清潔和清洗步驟，先對鉆桿9螺紋進行清潔處理，并對螺紋部位清洗干凈。在螺紋清潔和清洗步驟與安裝擋圈步驟之間，還要用膠塞7堵住鉆桿9水眼。在c步驟后還有如下步驟先對磷化后的鉆桿9螺紋進行水洗處理，再取下橡膠擋圈6和膠塞7，然后對鉆桿9螺紋進行干燥、檢驗和涂油處理。其中，清潔、清洗、干燥、檢驗和涂油為本領(lǐng)域的常規(guī)處理，在此不贅述。
權(quán)利要求
一種封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，其特征在于包括流體加熱器(1)、磷化池(2)、加熱控制器、噴頭(4)、循環(huán)管路(5)、橡膠擋圈(6)和膠塞(7)，所述流體加熱器(1)和磷化池(2)之間經(jīng)循環(huán)管路(5)連接，噴頭(4)固定在磷化池(2)上方，循環(huán)管路(5)的出水口連接所述噴頭(4)，鉆桿(9)經(jīng)管架(8)支承并設(shè)置在磷化池(2)上方，膠塞(7)安裝在鉆桿(9)水眼內(nèi)，橡膠擋圈(6)套接在鉆桿(9)接頭上，橡膠擋圈(6)內(nèi)壁與所述噴頭(4)外壁緊密接觸，螺紋伸入至噴頭(4)與橡膠擋圈(6)形成的空腔內(nèi)，加熱控制器與流體加熱器(1)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，其特征在于所述磷化池(2) 為兩個，管架(8)位于兩磷化池(2)之間，鉆桿(9)經(jīng)管架(8)支承并水平放置在兩磷化池(2) 之上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，其特征在于所述噴頭(4)的 個數(shù)為六個，兩磷化池(2)上方均各設(shè)有三個，噴頭(4)在磷化池(2)上方均勻排列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置，其特征在于所述磷化池(2) 為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，雙層不銹鋼之間填充有保溫材料層，磷化池(2)底部設(shè)有回水管線接 口和廢液排放口。
5. 如權(quán)利要求1所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置的磷化方法，其特征在于步驟如下a、 把橡膠擋圈(6)套裝在鉆桿(9)待磷化接頭一端，移動磷化池(2)，使磷化池(2)上 方的噴頭(4)外壁與橡膠擋圈(6)內(nèi)壁緊密接觸；b、 開啟循環(huán)管路(5)閥門，啟動循環(huán)管路(5)中的循環(huán)泵，待壓力升至0.8Mpa循環(huán)暢 通時，啟動流體加熱器(l)，當流體加熱器(1)將磷化池(2)中的磷化液加熱至95t:時，打 開噴頭(4)閥門，關(guān)小循環(huán)管路(5)中的空載回液管閥門，進行磷化作業(yè)，磷化時間10-20 分鐘；c、 磷化完成后，開大循環(huán)管路(5)中的空載回液管閥門，關(guān)閉噴頭(4)閥門，關(guān)閉流體 加熱器(l)，待磷化液液溫降至8(TC以下時關(guān)閉循環(huán)泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置的磷化方法，其特征在于在a 步驟前還有螺紋清潔和清洗步驟，先對鉆桿(9)螺紋進行清潔處理，并對螺紋部位清洗干 凈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置的磷化方法，其特征在于在a 步驟前先用膠塞(7)堵住鉆桿(9)水眼。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置的磷化方法，其特征在于在螺 紋清潔和清洗步驟與安裝擋圈步驟之間，還要用膠塞(7)堵住鉆桿(9)水眼。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置的磷化方法，其特征在于在c 步驟后還有如下步驟先對磷化后的鉆桿(9)螺紋進行水洗處理，再取下橡膠擋圈(6)和膠 塞(7)，然后對鉆桿(9)螺紋進行干燥、檢驗和涂油處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種封閉式循環(huán)加熱熱磷化裝置及磷化方法，涉及鉆具螺紋磷化技術(shù)領(lǐng)域，包括流體加熱器、磷化池、加熱控制器、噴頭、循環(huán)管路、橡膠擋圈和膠塞，所述流體加熱器和磷化池之間經(jīng)循環(huán)管路連接，噴頭固定在磷化池上方，循環(huán)管路的出水口連接所述噴頭，鉆桿經(jīng)管架支承并設(shè)置在磷化池上方，膠塞安裝在鉆桿水眼內(nèi)，橡膠擋圈套接在鉆桿接頭上，橡膠擋圈內(nèi)壁與所述噴頭外壁緊密接觸，螺紋伸入至噴頭與橡膠擋圈形成的空腔內(nèi)，加熱控制器與流體加熱器連接。本發(fā)明可控制溫度、壓力和流量對螺紋進行半浸泡式磷化，解決了熱磷化中溫度恒定困難、藥液噴淋不勻的技術(shù)問題。
文檔編號C23C22/07GK101696497SQ20091016798
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者何玉忠, 劉慶杰, 劉瑞軍, 劉生平, 張長博, 李培梅, 李潤苗, 楊國榮 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司;