[发明专利]石油钻铤螺纹接头高温磷化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理工艺，特别是一种高温磷化工艺。

背景技术

石油钻探要用若干节相连接的钻杆才能过到设定钻探深度。钻杆和钻头之间通过钻铤实现连接，钻铤的螺纹接头既承担连接作用，又承担传递扭矩的作用，在此多重负荷工况下，要求钻铤的螺纹接头既要有足够结构强度，还要有良好的啮合精度。尽管现有技术已对钻铤的螺纹接头表面进了必要的常温磷化工艺处理，有效改善钻铤的螺纹接头的表面质量。但是，因常温磷化形成的表面膜厚度薄且孔隙大，在常温条件下，磷化晶粒结晶缓慢，离子附着力不够强。所以，钻铤的螺纹接头在与钻铤相啮合时易发生粘扣现象。

发明内容

本发明主要针对现有技术的不足，提出一种工艺简单，操作容易，能够提高结晶速度，增强离子附着力的石油钻杆螺纹接头高温磷化工艺。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

石油钻铤螺纹接头高温磷化工艺，包括磷化前表面处理、高温磷化处理和磷化后表面处理三个工序；其改进之处是按下列步骤及工艺参数进行实施：

磷化前表面处理工序

(1)待表面处理的钻铤斜置于工位架上，钻铤的螺纹接头处于底端，在螺纹及台肩处涂刷除油剂，除油处理1～2分钟；

(2)用清水冲洗附在钻铤螺纹接头上的除油剂。

高温磷化处理工序

(1)将磷化液加温至85～95℃；

(2)移动盛装磷化液的敞口容器至钻铤待表面处理部位，使钻铤的螺纹接头及台肩整体沉浸在磷化液中12～15分钟；

(3)从钻铤螺纹接头处移走盛装磷化液的敞口容器，使钻铤的螺纹接头自然降温和凉干。

磷化后表面处理工序

(1)在已凉干的磷化处理部位表面涂刷一层防锈油；

(2)在已凉干的磷化处理部位表面涂刷一层护丝油；

本发明磷化液主要含Mn、Zn和H₂PO₄，其总浓度在8～25％，磷化液优选总浓度在15～20％，磷化处理时将磷化液，优选加热温度是90±2℃。待表面处理钻铤的螺纹接头沉浸在磷化液中，最佳浸泡时间为13±1分钟。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

在磷化液85～95℃时实施磷化表面处理，磷化晶粒结晶快，离子附着力强，形成磷化表面膜厚度值大，而且磷化晶粒密集排列，晶体均匀，晶粒之间孔隙小，其防锈能力和抗磨损能力大大提高，有效减少钻铤螺纹接头啮合时发生粘齿现象。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本发明。

石油钻铤螺纹接头高温磷化工艺，包括磷化前表面处理、高温磷化处理和磷化后表面处理三个工序。本实施例首先实施磷化前表面处理工序：将待处理的钻铤斜置于工位架上，钻铤的螺纹接头处于底端，在螺纹及台肩处涂刷除油剂，经1～2分钟除油处理去掉机加工时粘附的油脂。接着用清水冲洗附在钻铤螺纹接头上的除油剂。第二步实施高温磷化处理工序：将总含量为18％的磷化液置于敞口容器内并加热至90±2℃，移动盛装磷化液的敞口容器至待表面处理的钻铤处，将钻铤的螺纹接头及台肩整体沉浸在磷化液中13±1分钟，及时从钻铤的螺纹接头处退掉盛装磷化液的敞口容器，使钻铤的螺纹接头自然降温和凉干。最后实施磷化后表面处理工序：在已凉干的磷化处理部位表面涂刷一层防锈油以及涂刷一层护丝油，以保护已磷化处理的表面。

本发明在磷化液被加热至85～95℃时实施磷化表面处理，使磷化晶粒结晶快，离子附着力强，所形成的磷化表面膜厚度有所增加，而且磷化晶粒排列密集，晶体均匀，晶粒之间孔隙小。石油钻铤螺纹接头经高温磷化表面处理后，其防锈能力和抗磨损能力大大提高，有效减少钻铤的螺纹接头啮合时发生粘齿现象。