[发明专利]封闭式循环加热热磷化装置及磷化方法

说明书

技术领域

本发明涉及钻具螺纹磷化技术领域，确切地说涉及一种对无法实施整体浸入式热磷化的钻具螺纹进行磷化处理的装置和磷化方法。

背景技术

在我国陆上油田，各管具公司(或管子站)对新加工接头螺纹和钻杆钻铤修扣后的螺纹表面处理普遍使用镀铜或冷磷化工艺。一般性使用中能够满足实际需要。但是，镀铜工艺在提高螺纹耐磨和防粘扣性能方面，因现场涂镀速度慢影响涂层厚度而效果不佳；冷磷化工艺简便，但磷化效果不及热磷化。尤其是当需磷化的钻具因体积大而无法放置在室内，只能在室外作业时更不能满足冷磷化工艺的需要。冷磷化要求温度为15摄氏度，我国西北地区室外平均气温多数时间低于此；冷磷化工件从磷化液中取出后，钝化过程仍在进行，不可雨淋，也不宜在室外采用；作业方式为手工刷涂，对螺纹这样的复杂表面结构，往往刷涂不均匀。以上因素均对磷化结果有不良影响。

在对壳牌公司的钻杆螺纹加工中，按照NS-1标准及美国格兰特钻杆螺纹修理授权最低技术条件，要求对修理后的螺纹进行高温热磷化。高温热磷化的优点是膜抗蚀力强、结合力好，采用浸泡式工艺效果最佳。浸泡式适合对未与管体焊接、表面无污染的新钻具接头磷化，因此被钻具生产厂家广泛采用。但对长度达10米，外表面和水眼内有涂层、锈蚀等杂质污染的整体钻杆，螺纹修理后如何进行热磷化，目前没有定型的装置和设备。据了解，目前国内钻具修理企业普遍采用开放喷淋式热磷化，此方式因温度恒定困难、药液喷淋不匀等问题，不是最佳的高温热磷化方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于长度为10米以上，外表面和水眼内有涂层、锈蚀等杂质污染的整体钻杆螺纹修理后进行热磷化处理的封闭式循环加热热磷化装置，同时本发明提供了该装置的磷化方法，本发明可控制温度、压力和流量对螺纹进行半浸泡式磷化，解决了热磷化中温度恒定困难、药液喷淋不匀的技术问题。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种封闭式循环加热热磷化装置，其特征在于：包括流体加热器、磷化池、加热控制器、喷头、循环管路、橡胶挡圈和胶塞，所述流体加热器和磷化池之间经循环管路连接，喷头固定在磷化池上方，循环管路的出水口连接所述喷头，钻杆经管架支承并设置在磷化池上方，胶塞安装在钻杆水眼内，橡胶挡圈套接在钻杆接头上，橡胶挡圈内壁与所述喷头外壁紧密接触，螺纹伸入至喷头与橡胶挡圈形成的空腔内，加热控制器与流体加热器连接。

所述磷化池为两个，管架位于两磷化池之间，钻杆经管架支承并水平放置在两磷化池之上。

所述喷头的个数为六个，两磷化池上方均各设有三个，喷头在磷化池上方均匀排列。

所述磷化池为双层不锈钢结构，双层不锈钢之间填充有保温材料层，磷化池底部设有回水管线接口和废液排放口。

封闭式循环加热热磷化装置的磷化方法，其特征在于步骤如下：

a、把橡胶挡圈套装在钻杆待磷化接头一端，移动磷化池，使磷化池上方的喷头外壁与橡胶挡圈内壁紧密接触；

b、开启循环管路阀门，启动循环管路中的循环泵，待压力升至0.8Mpa循环畅通时，启动流体加热器，当流体加热器将磷化池中的磷化液加热至95℃时，打开喷头阀门，关小循环管路中的空载回液管阀门，进行磷化作业，磷化时间10-20分钟；

c、磷化完成后，开大循环管路中的空载回液管阀门，关闭喷头阀门，关闭流体加热器，待磷化液液温降至80℃以下时关闭循环泵；

本方法进一步的技术方案是在a步骤前还有螺纹清洁和清洗步骤，先对钻杆螺纹进行清洁处理，并对螺纹部位清洗干净。

本方法进一步的技术方案是在a步骤前先用胶塞堵住钻杆水眼。

本方法进一步的技术方案是在螺纹清洁和清洗步骤与安装挡圈步骤之间，还要用胶塞堵住钻杆水眼。

本方法进一步的技术方案是在c步骤后还有如下步骤：先对磷化后的钻杆螺纹进行水洗处理，再取下橡胶挡圈和胶塞，然后对钻杆螺纹进行干燥、检验和涂油处理。

本发明专利的有益效果表现在：