[發明專利]油管內壁脈沖快速滲氮裝置

在審

• 申請號: 201210014612.7
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102534466A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 孫永興;馮濤;楊武虎;楊潔
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明是一種用于管內壁脈沖等離子快速滲氮的技術，包括自己研制的滲氮裝置和滲氮工藝，滲氮裝置簡單實用，滲氮工藝克服了以往的滲氮層脆性大的缺點，簡單說就是把管材本身作為爐體進行快速輝光等離子滲氮的一種新型工藝。

背景技術：

至今，油田用油管存在嚴重的內壁磨損腐蝕失效問題，由于抽油機是連續不停的作業，這樣油桿和管材內壁之間就會產生磨擦，而且是不斷往復磨損，油管的長度大多在幾百米甚至幾千米，油井大多數有一定的斜度，所以油管和油桿之間的磨損問題很嚴重，再加上油管內油水中含有大量的CO₂、H₂S、O₂等腐蝕介質，還有大量的細菌，磨損后露出新鮮的金屬，造成嚴重的腐蝕，最終造成疲勞磨損腐蝕失效，降低了油管的服役時間，嚴重影響了油井的采油，降低了效率。

目前，針對油管的磨損腐蝕失效，采取的方法大概有：

1.采用新材料油管，國內外通常有采用含有耐蝕耐磨合金的油管在油田使用，從而增強它的耐磨耐蝕性能，這種方法成本較高，而且耐磨耐蝕性不是很好，達不到理想的效果；

2.在有內壁噴涂或者電鍍一定厚度的耐蝕耐磨材料，這種處理方法涂層和基體的結合力較差，涂層受材質和服役條件的限制，所以在油桿和油管服役時，摩擦很容易把涂層剝落掉，失去防磨防腐的效果。

3.在油井內加入緩蝕劑，很多油田為了防止油管的腐蝕，在井內加入緩蝕劑，這種方法可以短時間的起到一定的防腐作用，但持續時間短，防腐效果差。

近年來滲氮技術不斷被應用在油田，滲氮是一種使氮元素進入金屬表面內部的一種熱處理工藝，滲入的氮元素與鐵和其他一些合金元素發生反應形成耐蝕耐磨的滲氮層，并且可以通過改變工藝控制滲氮層的厚度。這種滲氮層具有很好的硬度，表面形成一層很耐蝕的化合物層，具有很好的耐蝕耐磨性能。

目前，大多數已經采用離子滲氮這種工藝，但常規的離子滲氮存在嚴重的問題，造成滲氮工藝適用場合的局限性。常規的離子滲氮存在兩方面的問題：

1.設備問題，常規的離子滲氮設備，由于是使用等離子真空滲氮技術，所以設備的滲氮爐體存在一定的尺寸限制，這樣滲氮零件只有小尺寸的才能進行滲氮，由于油管本身尺寸很長，所以不能進行管內壁進行滲氮，而且小尺寸的管材在爐體內進行滲氮時，不只在管材內壁滲上了氮，其他部位也同時滲上了，所以必須采取保護措施，而且由于是在高溫一般500℃以上保護措施很難做，造成滲氮零件受尺寸的限制。常規的滲氮設備由于受輸入氣體的成分的限制，所以很難得到性能良好的滲氮層，由于很難做到加入輔助助滲的氣氛，所以造成滲氮時間較長，由于設備復雜，滲氮時間長，造成滲氮成本較高。

2.工藝問題，至今很多人認為滲氮工藝由于會產生硬度大、脆性大且疏松的化合物層，所以很少應用，很多人在滲氮后想辦法去除化合物層，去除后只有擴散層，硬度偏低，耐蝕性能差。而且由于一般油田用油管長且管徑較細，采用常規工藝滲氮時，只有在管徑的端部才能達到良好的滲氮層，在管內部往往得不到良好的滲氮層，不能滿足服役要求。

發明內容：

為了克服技術背景技術中設備和工藝的不足，本發明提供一種新型的油管內壁脈沖快速滲氮機械裝置，結合本裝置提供一種新型的離子快速滲氮工藝。該油管內壁脈沖快速滲氮機械裝置利用管材本身作為滲氮真空爐體，油管軸心加入陽極棒材，管子兩端用帶有各種輸入輸出和監測的裝置封住，管壁外面用保溫材料進行保溫，電源采用高頻率脈沖電源，整體構成脈沖快速滲氮裝置。利用高功率脈沖電源進行輝光放電產生等離子體，氣體采用N₂和H₂的混合氣體，調節這兩種氣體的比例可以獲得不同性能的滲氮層，滿足不同的要求。被電離的離子撞擊管材內壁，被滲入氣體的離子在滲入工件的同時，離子的動能轉換為熱能加熱工件，不需要獨立的加熱裝置，設備簡單，成本較低，效率高。

附圖說明：

圖1是油管內壁脈沖快速滲氮機械裝置簡圖。

圖2是油管管端密封蓋裝置正視圖。

具體實施方式：

下面結合附圖和實例對發明做進一步詳細描述。