[發(fā)明專利]一種鈦合金油管螺紋抗粘扣表面處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410233315.0
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103981521A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申昭熙;張坤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安瑞璘表面工程有限公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C25D11/26;C23C26/00
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油機械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金油管螺紋抗粘扣表面處理方法，提高鈦合金油套管連接螺紋接頭的螺紋在上卸扣過程中抗粘扣的性能。

背景技術(shù)

目前在石油天然氣開發(fā)過程中，隨著易開采資源的減少，甚至枯竭，對高腐蝕油氣資源的開發(fā)需求日益增加。在國內(nèi)，四川龍崗、普光等區(qū)塊，由于油氣資源同時含有較高的Cl^-、H₂S、CO₂等高腐蝕性介質(zhì)，目前油田均采用高鎳合金進(jìn)行開發(fā)，成本很高，限制了此類資源的大規(guī)模開發(fā)。由于鈦合金的耐蝕性、強度與高鎳合金差不多，或者更好，且鈦合金密度是高鎳合金的一半多點，因此同樣一口井，如能采用鈦合金可比高鎳合金節(jié)約近一半的費用。全球范圍內(nèi)對鈦合金油套管進(jìn)行了大量研究，但沒有獲得規(guī)模推廣應(yīng)用的原因是鈦合金接頭在上卸扣過程中螺紋表面很容易發(fā)生粘扣損傷現(xiàn)象。目前鈦合金螺紋表面多采用鍍銅的方法來進(jìn)行處理，利用鍍銅層降低接頭摩擦系數(shù)，達(dá)到潤滑的效果。但在使用中發(fā)現(xiàn)，鍍銅層與鈦合金表面的結(jié)合強度是一個較難解決的問題，在4次上、卸扣后，鍍銅層很容易發(fā)生脫落，而導(dǎo)致接頭螺紋表面出現(xiàn)較嚴(yán)重的摩擦損傷等粘扣現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金油管螺紋抗粘扣表面處理方法，提高鈦合金油套管連接螺紋接頭的螺紋在上卸扣過程中抗粘扣的性能，具有結(jié)合強度高、抗粘扣效果好、無損傷的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鈦合金油管螺紋抗粘扣表面處理方法，

1）首先用清洗液對鈦合金螺紋表面進(jìn)行清洗；

2）對鈦合金進(jìn)行表面微弧氧化，微弧氧化采用一般鈦合金的微弧氧化技術(shù)，最終表面狀態(tài)控制參數(shù)：氧化層形成的孔洞深度為8~25μm，孔洞間距為10~100μm，表面粗糙度在Ra10以上；

3）用清洗液對微弧氧化后的鈦合金螺紋進(jìn)行清洗，清洗過程中用超聲波進(jìn)行振動，把螺紋表面的弱結(jié)合層物質(zhì)也一并去掉；

4）選用粒徑在25μm以內(nèi)的二硫化鉬粉料，與耐高溫粘接劑進(jìn)行混合，混合液要有較好的流動性，可以很容易的在螺紋表面流動浸潤；

5）把鈦合金螺紋加熱到150℃以上，同時保證對鈦合金力學(xué)性能無影響，溫度越高效果越好。

6）把二硫化鉬混合液快速均勻地涂抹在鈦合金螺紋表面，逐漸冷卻，涂抹量控制在干燥后二硫化鉬層厚度在5~25μm之間，涂抹過程中用毛刷不停的在表面涂刷，保證表面平整，厚度均勻。

???所述的清洗液采用丙酮、堿液、無水乙醇、有機酸中的任意一種或幾種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采取一種表面處理技術(shù)，在鈦合金螺紋表面形成一層潤滑膜，經(jīng)過前處理后，該潤滑膜與基體具有良好的結(jié)合強度，避免內(nèi)、外螺紋上扣連接過程中鈦合金直接直接接觸，以達(dá)到抗粘扣的目的。經(jīng)過試驗驗證，對油管接頭，經(jīng)過10次上、卸扣后，接頭螺紋表面良好，無肉眼可見的損傷。

該方法保證了二硫化鉬潤滑層與鈦合金基體的結(jié)合強度，在螺紋接頭上卸扣過程中最大可承受近1000MPa的壓力也不會完全破損，使得內(nèi)、外螺紋表面鈦合金直接接觸。同時，微弧氧化和二硫化鉬兩層表面處理層進(jìn)一步提高了表面耐磨損性能。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

一、對TC4鈦合金外徑88.9mm油管螺紋接箍進(jìn)行表面處理

1）首先對采用丙酮溶液清洗鈦合金螺紋表面；

2）采用磷酸鹽溶液，750V電壓，對鈦合金進(jìn)行表面微弧氧化30秒，最終表面狀態(tài)控制參數(shù)：氧化層形成的孔洞深度為25μm，孔洞間距為100μm，表面粗糙度在Ra10~20；

3）對微弧氧化后的鈦合金螺紋進(jìn)行丙酮溶液超聲清，清洗過程中用超聲波進(jìn)行振動，把螺紋表面的弱結(jié)合層物質(zhì)也一并去掉，充分干燥；

4）選用評價粒徑為15μm的二硫化鉬粉料，與耐300℃粘接劑進(jìn)行混合；

5）把鈦合金螺紋加熱到250℃~300℃；

6）把二硫化鉬混合液快速均勻地涂抹在鈦合金螺紋表面，涂抹過程中用毛刷不停的在表面涂刷，保證表面平整，厚度均勻，逐漸冷卻，涂抹量控制在干燥后二硫化鉬層厚度在10~15μm；溫度到常溫后即可進(jìn)行上卸扣試驗驗證。

實施例2

二、對TC4鈦合金外徑114.3mm油管螺紋接箍進(jìn)行表面處理

1）首先用草酸溶液對鈦合金螺紋表面進(jìn)行清洗；