專利名稱：油套管接箍螺紋的電沉積復(fù)合鍍方法及鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油套管接箍螺紋的表面處理，更具體涉及一種用于鎳基合金油套管接箍 螺紋的電沉積復(fù)合鍍方法及鍍液。
背暈技術(shù)
油套管接箍是油套管的重要聯(lián)接部件，接箍螺紋粘扣是各類油套管使用中最常見的 損傷失效形式，接箍在上、卸扣時(shí)，內(nèi)、外螺紋就組成了一對(duì)摩擦副，當(dāng)內(nèi)、外螺紋表面 相互接觸時(shí)，由于螺紋過盈配合表面接觸應(yīng)力大引起彈塑性變形和"冷焊"(Cold welding) 現(xiàn)象，這樣形成的焊合點(diǎn)因內(nèi)外螺紋表面的相對(duì)滑動(dòng)而被剪斷，從而引起油井管接頭螺紋 的撕裂，即粘扣失效，導(dǎo)致油管不能使用。根據(jù)美國石油協(xié)會(huì)(API)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在油套 管使用中，螺紋上卸扣后觀察螺紋表面，如果沒有損傷則為1次上卸扣操作完成。
為防止粘扣現(xiàn)象的發(fā)生，目前對(duì)低鋼級(jí)圓螺紋油套管接箍的表面處理通常采用磷化 處理，對(duì)高鋼級(jí)圓螺紋油套管接箍通常采用鍍銅或鍍銅錫合金處理，特殊扣螺紋由于通過 金屬密封面過盈起到氣密封的效果因此密封面更易出現(xiàn)粘扣也采用鍍銅或銅錫合金處理。
隨著技術(shù)的迅猛發(fā)展，油田對(duì)材料性能的要求越來越高，開始逐漸應(yīng)用適應(yīng)于高耐 腐蝕高強(qiáng)度的合金含量達(dá)70%以上的鎳基合金特殊扣油套管，使用傳統(tǒng)鍍銅層的防粘扣 性能不能滿足該鎳基合金特殊扣的使用要求，通常上卸扣1次即出現(xiàn)鍍層脫落和粘扣現(xiàn) 象，同時(shí)由于其價(jià)格昂貴，每噸高達(dá)數(shù)十萬元，因此對(duì)于鎳基合金特殊扣螺紋的保護(hù)提高 油套管的使用次數(shù)顯得更加重要。
本發(fā)明的目的是提供一種油套管接箍螺紋的電沉積復(fù)合鍍方法及鍍液，使用該方法 及鍍液,可在鎳基合金油套管接箍的螺紋表面形成自潤(rùn)滑復(fù)合鍍層，有效提高油套管接箍 的抗粘扣性能，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明方法的特征在于使用由表面活性劑混合液與堿性鍍液組成的復(fù)合鍍液，其中 表面活性劑混合液由重量比為1:20 1:50的脂肪醇聚氧乙烯醚和聚四氟乙烯(PTFE)乳液 組成；表面活性劑混合液與堿性鍍液的用量比為10 60g:lL。
上述復(fù)合鍍液中，脂肪醇聚氧乙烯醚可采用市售的平平加系列非離子型表明活性劑， 例如平平加0-7、平平加0-9、平平加0-25、平平加SA—20等，其中優(yōu)選平平加SA—20; PTFE乳液可采用市售產(chǎn)品，例如樹脂含量55—65重量％，粒徑蕓0.25um的聚四氟乙 烯濃縮分散液。將脂肪醇聚氧乙烯醚與PTFE乳液按1:20 1:50的重量比例混合即得表面 活性劑混合液。
堿性鍍液可采用常規(guī)的鍍銅鍍液，根據(jù)本發(fā)明， 一種優(yōu)選的堿性鍍液的組成為 5 40g/L氰化亞銅、10 55g/L氰化鈉、10 55g/L錫酸鈉和5 35g/L氫氧化鈉或氫氧化鉀。
堿性鍍液的制備可采用常規(guī)方法，例如，根據(jù)本發(fā)明的一種方法為按照配方比例稱取各 組分，將氰化鈉溶于40'C左右的溫水中，然后在攪拌下分批加入氰化亞銅，使之溶解澄 清。另用蒸餾水或去離子水溶解氫氧化鈉，然后在攪拌下將錫酸鈉緩慢加到氫氧化鈉或氫 氧化鉀溶液中，待澄清后與上一種溶液混合，然后加水到規(guī)定容積(例如1升)，電解后 過濾制得堿性鍍液，其中可以在1~^/加2的陰極電流密度下進(jìn)行電解，電解時(shí)間一般為l 3小時(shí)，可采用的電解陰陽極的例子為陽極為銅錫合金棒，陰極為普通鋼板。
本發(fā)明方法采用電沉積復(fù)合鍍，其包括以10 60g/L的添加量在堿性鍍液中加入表面 活性劑混合液，加熱復(fù)合鍍液至40 60'C，對(duì)油套管接箍的螺紋表面進(jìn)行施鍍。
上述方法中，復(fù)合鍍的溫度應(yīng)控制在40 60'C,過低影響鍍層表面光潔度，過高則 會(huì)引起氰化物分解。優(yōu)選在l~5A/dm2的陰極電流密度下沉積鍍層，在施鍍過程優(yōu)選以 100~300轉(zhuǎn)/min的速度攪拌鍍液。
有益效果
本發(fā)明方法使用堿性鍍液中加入表面活性劑混合液得到的復(fù)合鍍液，通過表面活性劑 的作用實(shí)現(xiàn)了粒子的均勻沉積，從而在鎳基合金油套管接箍的螺紋表面形成自潤(rùn)滑復(fù)合鍍 層。本發(fā)明所獲取的自潤(rùn)滑復(fù)合鍍層顆粒分布均勻，具有良好的耐磨減摩性能，能有效提 高油套管接箍的抗粘扣性能。在API規(guī)定最大扭矩下對(duì)本發(fā)明方法處理的油套管接箍進(jìn)行 上卸扣試驗(yàn)，其抗粘扣次數(shù)可達(dá)油管10次，套管4次以卜.，可有效應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)， 滿足油田的使用要求。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法及鍍液作進(jìn)一步闡述，但不限制本發(fā)明
下述實(shí)施例中，根據(jù)API 5C5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大扭矩進(jìn)行上卸扣試驗(yàn)。 實(shí)施例1
將1重量份脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加SA—20)與20重量份PTFE乳液(樹脂含量 60%,粒徑S0.20um)混合得到表面活性劑混合液，備用。將10克氰化鈉溶于40'C左 右的溫水中，然后在攪拌下分批加入40克氰化亞銅，使之溶解澄清；另用蒸餾水溶解10 克氫氧化鈉，然后在攪拌下，將50克錫酸鈉緩慢加到氫氧化鈉溶液中，待澄清后與上一 種溶液混合，然后加水定容至1升，在2. 5A/dm2的陰極電流密度下電解2小時(shí)后經(jīng)過濾 網(wǎng)過濾得到堿性鍍液備用。以10g/L的添加量堿性鍍液中加入表面活性劑混合液，加熱鍍 液至40°C，對(duì)鎳基合金(21~23. 5%Cr、 18~21%Fe、歴n、 6~8%Mo、 5%Co、 1. 52~. 5%Cu、 1.5%W、 0.5%(Nb+Ta)，余量為Ni) 3 1/2〃特殊螺紋油管表面進(jìn)行施鍍，在lA/dm2的陰極 電流密度下沉積鍍層，施鍍過程以200轉(zhuǎn)/min的速度攪拌鍍液。在螺紋油管表面所得的自 潤(rùn)滑復(fù)合鍍層顆粒分布均勻，具有良好的耐磨減摩性能，經(jīng)測(cè)定，抗粘扣次數(shù)可達(dá)到10 次。 '
實(shí)施例2
將1重量份脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加0-7)與50重量份PTFE乳液(樹脂含量55%， 粒徑S0.20um)混合得到表面活性劑混合液，備用。將55克氰化鈉溶于4(TC左右的溫 水中，然后在攪拌下分批加入5克氰化亞銅，使之溶解澄清；另用去離子水溶解55克氫 氧化鈉，然后在攪拌下將55克錫酸鈉緩慢加到氫氧化鈉溶液中，待澄清后與上一種溶液 混合，然后加水定容至1升，在lA/dm2的陰極電流密度下電解。3小時(shí)后經(jīng)過濾網(wǎng)過濾 得到堿性鍍液備用。以60g/L的添加量堿性鍍液中加入表面活性劑混合液，加熱鍍液至50 。C，對(duì)鎳基合金(26. 0~28. 0%Cr、 29. 5~32. 5%Ni、 2. 5%Mn、 3.0~4.0%Mo、 0.6~1.4%Cu、 余量為Ni) 4 1/2〃特殊螺紋油管表面進(jìn)行施鍍，在2. 5A/dm2的陰極電流密度下沉積鍍層， 施鍍過程以150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌鍍液。在螺紋油管表面所得的自潤(rùn)滑復(fù)合鍍層顆粒分布 均勻，具有良好的耐磨減摩性能，經(jīng)測(cè)定，抗粘扣次數(shù)可達(dá)到10次。
實(shí)施例3
將1重量份脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加0-25)與35盧量份PTFE乳液(樹脂含量 65%，粒徑蕓0.20um)混合得到表面活性劑混合液，備ffl。將30克氰化鈉溶于4(TC左 右的溫水中，然后在攪拌下分批加入20克氰化亞銅，使之溶解澄清；另用蒸餾水溶解20 克氫氧化鈉，然后在攪拌下，將30克錫酸鈉緩慢加到氫氧化鈉溶液中，待澄清后與上一 種溶液混合，然后加水定容至l升，在5A/dm2的陰極電流密度下電解。2小時(shí)后經(jīng)過濾網(wǎng) 過濾得到堿性鍍液備用。以40g/L的添加量堿性鍍液中加入表面活性劑混合液，加熱鍍液 至60。C，對(duì)鎳基合金(21 23. 5%Cr、 18~21%Fe、 l%Mn、 6~8%Mo、 5%Co、 1. 5~2. 5%Cu、 1. 5%W、
0.5%(Nb+Ta)，余量為Ni) 2 7/8"特殊螺紋油管表面進(jìn)行施鍍，在4. 5A/dm2的陰極電流 密度下沉積鍍層，施鍍過程以200轉(zhuǎn)/min的速度攪拌鍍液。在螺紋油管表面所得的自潤(rùn)滑 復(fù)合鍍層顆粒分布均勻，具有良好的耐磨減摩性能，經(jīng)測(cè)定，抗粘扣次數(shù)可達(dá)到10次。
權(quán)利要求
1.一種油套管接箍螺紋的電沉積復(fù)合鍍方法，其特征在于使用由表面活性劑混合液與堿性鍍液組成的復(fù)合鍍液，其中表面活性劑混合液由重量比為1∶20～1∶50的脂肪醇聚氧乙烯醚和聚四氟乙烯乳液組成；表面活性劑混合液與堿性鍍液的用量比為10～60g∶1L。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述堿性鍍液的組成為5 40g/L氰化亞銅、 10~55g/L氰化鈉、I0~55g/L錫酸鈉和5~35g/L氫氧化鈉或氫氧化鉀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括以10 60g/L的添加量在堿性鍍液 中加入表面活性劑混合液，加熱鍍液至40 60'C，對(duì)油套管接箍的螺紋表面進(jìn)行施鍍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在1 5A/dm2的陰極電流密度下沉積鍍層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于施鍍過程中以100~300轉(zhuǎn)/min的速度攪 拌鍍液。
6、 用于上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述方法的復(fù)合鍍液，其特征在于組成如下(1)表 面活性劑混合液，其由重量比為1:20 1:50的脂肪醇聚氧乙烯醚和聚四氟乙烯乳液組成；(2)堿性鍍液，其由5 40g/L氰化亞銅、10 55g/L氰化鈉、10~55g/L錫酸鈉和5~35g/L 氫氧化鈉或氫氧化鉀組成,其中所述表面活性劑混合液與堿性鍍液的用量比為10 60g:lL。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合鍍液，其特征在于所述脂肪醇聚氧乙烯醚為平平加 0-7、平平加0-9、平平加0-25或平平加SA—20。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合鍍液，其特征在于所述聚四氟乙烯乳液為樹脂含量 55—65重量％，粒徑S0.25ura的聚四氟乙烯濃縮分散液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油套管接箍螺紋的電沉積復(fù)合鍍方法及鍍液，其使用由用量比為10～60g∶1L的表面活性劑混合液與堿性鍍液組成的復(fù)合鍍液，其中表面活性劑混合液由重量比為1∶20～1∶50的脂肪醇聚氧乙烯醚和聚四氟乙烯乳液組成。利用本發(fā)明方法及鍍液在鎳基合金油套管接箍的螺紋表面得到自潤(rùn)滑復(fù)合鍍層，具有良好的耐磨減摩性能，能有效提高油套管接箍的抗粘扣性能。
文檔編號(hào)C25D3/56GK101353808SQ20071004412
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者張忠鏵, 靖 朱, 琍 王, 馬劉寶 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司