[發明專利]一種用于制備油套管螺紋接頭表面熱擴散滲鋅層的滲鋅劑及其滲鋅方法

在審

• 申請號: 201811273753.4
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109321873A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 王琍;張忠鏵;孫建安
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C23C10/36
• 分類號: C23C10/36;C23C10/02
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

一種用于制備油套管螺紋接頭表面熱擴散滲鋅層的滲鋅劑及其滲鋅方法，滲鋅劑成分質量百分比為：Zn粉，250～300目，40～60％；Cu粉，180～200目，0.5～2％；Ni粉，180～200目，0.5～1％；活化劑，1～2％；催滲劑，1～3％；稀釋劑，180～200目，余量。本發明能夠克服現有油套管螺紋接頭表面處理的不足，形成具有穩定的抗粘扣性能的擴散滲鋅層，同時解決高鉻鋼油套管螺紋接頭采用電鍍銅錫合金表面處理技術造成對環境的污染。

技術領域

本發明屬于油套管螺紋接頭表面涂層制備技術，特別涉及一種用于制備油套管螺紋接頭表面熱擴散滲鋅層的滲鋅劑及其滲鋅方法。

背景技術

石油天然氣勘探開發必須使用油套管產品，套管用螺紋連接成套管柱，形成采油通道，油管用螺紋連接成油管柱進行采油。油套管接頭由內螺紋和外螺紋組成，使用過程通過上扣和卸扣進行螺紋的擰緊和松開，螺紋接頭相當于一對摩擦副，當內螺紋和外螺紋表面相互接觸時，從微觀來看，兩個接觸體的實際接觸面積只在結合表面少數微凸體上，由于接觸壓力很高，引起微凸體塑性變形，局部形成焊合點，同時由于內螺紋和外螺紋材質相同，互溶性大，在內外螺紋表面相對滑動時，引起油套管螺紋接觸部位金屬遷移產生粘著失效，即油套管接頭發生粘扣。由于油套管接頭重復上卸扣不發生粘扣是其重要性能指標之一，API RP 5C5/ISO13679標準中規定油管9次、套管2次上卸扣不發生粘扣，為此，對接頭連接表面進行磷化、電鍍銅錫合金等表面處理，在上扣時，再采用在接頭連接處涂覆螺紋脂，確保接頭連接處不發生粘扣失效。

目前針對碳鋼和低合金鋼的油套管產品，普遍采用磷化表面處理；針對高合金鋼油套管產品一般采用電鍍銅錫合金表面處理。

對于磷化表面處理，在高鋼級大扭矩重復上卸扣操作時，有發生粘扣失效的風險。

對于采用電鍍銅錫合金層表面處理技術的高鉻鋼油套管螺紋接頭產品，會出現鍍層與油套管材質肌體結合力不穩定甚至鍍層剝落情況發生，如超級馬氏體不銹鋼油套管螺紋接頭，在進行6次以上重復上卸扣時，電鍍銅錫合金層就會出現性能不穩定發生粘扣失效，影響產品正常使用。

另外，用于高鉻鋼油套管螺紋接頭的電鍍銅錫合金表面處理技術，由于其對環境會造成嚴重污染，不能滿足環境保護的要求，開發一種油套管螺紋接頭替代表面處理技術也是解決問題的唯一方法。

中國專利申請號201020700357.8公開的“滲鋅油套管接箍”，該專利所述的滲鋅層包括由外至內的純鋅層、富鋅層和鐵鋅合金層，滲鋅層表面還設有磷化膜層，滲鋅層作為保護層與基體金屬結合牢固，耐磨性能好，能滿足油套管抗粘扣和防腐性能要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于制備油套管螺紋接頭表面熱擴散滲鋅層的滲鋅劑及其滲鋅方法，該方法能夠克服現有油套管螺紋接頭表面處理的不足，形成具有穩定的抗粘扣性能的擴散滲鋅層，同時解決高鉻鋼油套管螺紋接頭采用電鍍銅錫合金表面處理技術造成對環境的污染。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種用于制備油套管螺紋接頭表面熱擴散滲鋅層的滲鋅劑，其成分質量百分比為：

Zn粉，250～300目，40～60％；

Cu粉，180～200目，0.5～2％；

Ni粉，180～200目，0.5～1％；

活化劑，1～2％；

催滲劑，1～3％；

稀釋劑，180～200目，余量。

優選的，所述活化劑包括氯化銨、尿素或碘化銨，優選氯化銨。

優選的，所述催滲劑包括稀土、稀土氯化物、稀土硫酸鹽，稀土硝酸鹽或稀土氧化物，優選稀土氧化物。