[發明專利]無磁鉆鋌內外壁及兩端接頭內外螺紋表面強化工藝

無效

• 申請號: 201410308091.5
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104152652A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 蔣小春;黃海春;蔣存民
• 申請（專利權）人: 江蘇曙光華陽鉆具有限公司
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種對金屬管件表面強化處理的工藝方法，具體地講，本發明涉及一種作長徑比大于100的細長金屬管表面強化處理的工藝方法，特別是對無磁鉆鋌內外壁及兩端接頭內外螺紋表面強化工藝，該工藝方法屬于金屬表面處理技術領域。

背景技術

無磁鉆鋌是一種石油鉆具，用于鉆井時它上聯鉆桿，下聯鉆頭。目前條件下，低碳高鉻錳合金鋼是制造無磁鉆鋌的最好材料。此類奧氏體材質因具有良好的低磁導率，可免受磁場干擾，為井下測量提供一個不受磁場干擾的測量環境，有利于精確取得垂直、水平信息及井底其它信息。但是，現有的奧氏體材料用于制作無磁鉆鋌也存在不足，例如硬度不高造成耐磨性能差，以及抗硫腐蝕不強等缺陷。由于無磁鉆鋌實際使用時位于井底，一方面傳遞扭矩，另一方面又承受拉應力，在如此復雜工況條件下，易產生應力腐蝕開裂。若在高含硫地質中鉆井，無磁鉆鋌還可能發生穿晶應力腐蝕開裂。超范圍的腐蝕開裂必然引起發鉆鋌斷裂事故，造成重大財產損失。

發明內容

本發明主要針對現有技術的無磁鉆鋌不耐磨和易產生應力腐蝕開裂的問題，提出一種在不改變材質前提下的無磁鉆鋌內外壁及兩端接頭內外螺紋表面強化工藝，該工藝方法安排合理，實施簡便，增效明顯，大大提高無磁鉆鋌使用壽命。

本發明通過下述技術方案實現技術目標。

無磁鉆鋌內外壁及兩端接頭內外螺紋強化工藝，其改進之處在于它包括以下工藝步驟：

（1）臥姿的無磁鉆鋌作定軸旋轉，旋轉速度為5.0～10r/s；

（2）噴丸機的噴頭分別對著無磁鉆鋌內外壁起始端噴丸，噴頭以0.2～1.5m/min速度往無磁鉆鋌另一端軸向移動；

（3）噴丸機的噴頭分別對著兩端接頭內外螺紋起始端噴丸，噴頭以0.1～0.5m/min速度往無磁鉆鋌另一端軸向移動。

作為進一步改進方案，用于噴丸的丸材質為ZIRPRO陶瓷，用于無磁鉆鋌內外壁強化的丸顆粒度為40～80號，用于無磁鉆鋌兩端接頭內外螺紋強化的丸顆粒度為20～40號。

作為進一步改進方案，所述丸用壓力為0.1～0.5MPa的壓縮空氣驅動。

作為進一步改進方案，所述丸的流量為0.1～1.0kg/min。

本發明與現有技術相比，具有以下積極效果：

1、工藝步驟簡單，易實施；

2、陶瓷材質的丸為非金屬丸，噴丸時不改變無磁鉆鋌原有的無磁性能，故使用安全，質量可靠；

3、噴丸屬于表面冷加工技術范籌，金屬表面在密集且高速的丸撞擊下，冷作硬化效應十分明顯，所形成的表面致密金屬層具有很高抗腐能力和硬度，由此減小鉆井過程中發生應力腐蝕開裂的機率，同時也增加耐磨性能，有利于提高使用壽命。

具體實施方式

本發明是一種無磁鉆鋌內外壁及兩端接頭內外螺紋強化工藝，為了更清楚地表達工藝步驟和實施本發明取得的效果，下面通過實施例進一步說明。

用于石油鉆井的無磁鉆鋌常規口徑在79.4mm～241.3mm之間，長度10m左右。此種超長管道適合在臥姿狀態下完成表面強化處理，作業時無磁鉆鋌采用定軸旋轉方式，旋轉速度在5.0～10r/s之間選取。實施內外壁噴丸作業的順序本發明原則上不分先后，本實施例先作內孔壁噴丸強化，后作外壁噴丸強化。在確定工藝路線之后就應選擇丸的類型和規格，以及驅動丸流動的壓縮空氣壓力和調節丸流量。為了確保無磁鉆鋌的無磁性能不受影響，本實施例選用ZIRPRO陶瓷材質的丸，所用的丸顆粒度細小，用于無磁鉆鋌內外壁噴丸強化的丸顆粒度在40～80號之間選取，用于無磁鉆鋌兩端接頭內外螺紋的顆粒度在20～40號之間選取。噴丸作業前應將噴丸機的噴頭對著無磁鉆鋌內壁或外壁的起始端，隨著無磁鉆鋌自身的旋轉，噴頭以0.2～1.5m/min的速度往另一端軸向移動，在兩個不同運動的共同作用下，使無磁鉆鋌內孔壁或外壁全部被高速噴出的丸撞擊。同理，無磁鉆鋌兩端接頭的內外螺紋也采取同樣步驟進行噴丸強化處理，僅僅因螺紋表面非平面結構，故選用的丸顆粒度稍小一點、丸流量小一點。下面以常用的165.1無磁鉆鋌為例，驗證本發明有關工藝參數調整的合理性，尋求最佳實施例。

165.1無磁鉆鋌采用不同噴丸工藝參數實施例驗證表

從上述表中記錄的內容可知，按本發明標定工藝參數驗證的實施例都顯著地提高表面硬度，其中實施例3綜合應用效果最佳。

綜上所述，本發明在超細長管件的內外壁及兩端接頭內外螺紋上成功地應用噴丸強化工藝，特別用在無磁鉆鋌表面強化，使得內外壁和兩端接頭內外螺紋的表面金屬，經密集且高速的丸撞擊下冷作硬化效應十分明顯，在不改變工件無磁特性的基礎上，所形成的表面致密金屬層除硬度顯著提高外，抗腐能力也隨之提升，用于鉆井時大大減小發生應力腐蝕開裂的機率，同時也增加耐磨性能，有利于提高無磁鉆鋌使用壽命。